現(xiàn)代生物進化理論的主要內(nèi)容.ppt

第七章第二節(jié) 現(xiàn)代生物進化理論的主要內(nèi)容,一 種群基因頻率的改變與生物進化 （一）種群是生物進化的基本單位 （二）突變和基因重組產(chǎn)生進化的原材料 （三）自然選擇決定生物進化的方向 二 隔離導致物種形成 （一）物種的概念 （二）隔離在物種形成中的作用 三 共同進化與生物多樣性的形成 （一）共同進化 （二）生物多樣性 （三）生物進化理論在發(fā)展,情景：如果在灰色翅（基因型為aa)昆蟲的群體中偶然出現(xiàn)一只綠色翅（Aa)的變異個體，且綠色比灰色更不容易被敵害發(fā)現(xiàn)。,討論： 1.該綠色個體能被選擇下來嗎？ 2.如果該綠色個體能很好的生活下來，它體內(nèi)的A基因怎樣才能傳遞給后代？,問題探討,達爾文的自然選擇學說指出，在一種生物的群體中，出現(xiàn)有利變異的個體能存活，并且有機會留下自己的后代。,這個群體就是種群！,在自然界中，個體的表現(xiàn)型會隨著個體的死亡而消失，但決定表現(xiàn)型的基因卻可以通過生殖才傳給后代，因此研究生物的進化，僅研究個體的表現(xiàn)型是否與環(huán)境相適應是不夠的，還必須研究群體基因組成的變化。,（一）種群是生物進化的基本單位,1、種群概念：,生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個體。,四川臥龍保護區(qū),獼猴,2、種群的特點：,個體間可以自由交配；產(chǎn)生可育的后代 （可見，種群也是繁殖的基本單位）。,判斷下列是否屬于種群,（1）一個池塘中的全部魚 （2）一個池塘中的全部鯉魚 （3）兩個池塘內(nèi)的全部鯉魚 （4）一片草地上的全部草 （5）一片草地上的成年梅花鹿 （6）一塊稻田里的全部幼蚜、有翅、無翅的成蚜 （7）一個培養(yǎng)基上所有的大腸桿菌 （8）農(nóng)貿(mào)市場中的全部大白菜,否,是,否,否,否,是,是,否,3、基因庫：一個種群中全部個體所含有的全部基因叫做這個種群的基因庫。 其中每個個體所含的基因只是基因庫的一部分,基因頻率該基因的總數(shù) / 該等位基因的總數(shù),基因型頻率該基因型個體數(shù) / 該種群個體總數(shù),4、基因頻率：在一個種群基因庫中，某個基因占全部等位基因數(shù)的比率。,解法一：,解法二：,基因頻率=它的純合子頻率+1/2它的雜合子頻率,AA基因型頻率：30/100=0.3 Aa基因型頻率：60/100=0.6 aa基因型頻率：10/100=0.1,練習2、某工廠有男女職工各200人，對他們進行調(diào)查時發(fā)現(xiàn)，女色盲5人，女性攜帶15人。男性色盲11人，求XB,Xb的頻率。,練習1、在一個種群中隨機抽出一定數(shù)量的個體，其中基因型AA的個體占24%，基因型Aa的個體占72%，基因型aa的個體占4%，那么基因A和基因a的頻率分別是：,提示：伴性遺傳當中男女攜帶基因數(shù)目不同,94%,6%,探究活動：用數(shù)學方法討論基因頻率的改變,假設的昆蟲群體滿足以下五個條件： 昆蟲群體數(shù)量足夠大， 全部的雌雄個體間都能自由交配并能產(chǎn)生后代， 沒有遷入與遷出， AA、Aa、aa三種基因型昆蟲的生存能力完全相同（也就是說自然選擇對A、a控制的翅型性狀沒作用） 也沒有基因突變和染色體變異。 計算子一代、子二代、子三代的基因頻率與基因型頻率,30%,30%,30%,10%,36%,48%,16%,60%,40%,36%,24%,16%,AA,Aa,Aa,24%,aa,其中p代表A基因的頻率，q代表a基因的頻率。 則：p+q=1， 并得出：p2代表AA的頻率， q2代表aa的頻率， 2pq代表雜合子Aa的頻率。,36%,48%,16%,60%,40%,36%,16%,48%,60%,60%,40%,40%,36%,48%,16%,從后代的基因型頻率和基因頻率的計算結(jié)果中，發(fā)現(xiàn)了什么現(xiàn)象？,遺傳平衡群體,其基因頻率和基因型頻率不變,假設的昆蟲群體滿足以下五個條件： 昆蟲群體數(shù)量足夠大， 全部的雌雄個體間都能自由交配并能產(chǎn)生后代， 沒有遷入與遷出， 自然選擇對A、a控制的翅型性狀沒有作用 也沒有基因突變和染色體變異。,在上述條件下，種群的基因頻率和基因型頻率可以世代相傳不發(fā)生變化，保持平衡，叫做哈代溫伯格定律，也叫遺傳平衡定律。 設A的基因頻率=p，a的基因頻率=q ，則p+q= 1 ( p+q ) 2 = p2 + 2pq + q2 = 1,AA的基因型頻率,Aa的基因型頻率,aa的基因型頻率,滿足五個假設條件的種群是理想的種群，在自然條件下,這樣的種群是不存在的。這也從反面說明了在自然界中，種群的基因頻率遲早要發(fā)生變化，也就是說種群的進化是必然的。,思考：上述計算結(jié)果是在滿足五個假設條件的基礎上計算的，對自然界的種群來說，這五個條件都能成立嗎？ 特別是如果第點假設（基因A和a都不產(chǎn)生突變,即沒有基因突變和染色體變異。）,基因突變產(chǎn)生的新基因就可能使種群的基因頻率發(fā)生變化。,在自然界，由于基因突變、基因重組和自然選擇等因素，種群的基因頻率和基因型頻率總是在不斷變化的。,生物進化的實質(zhì)： 種群的進化過程就是種群基因頻率發(fā)生變化的過程。,可遺傳的變異,基因突變 染色體變異 基因重組,突變和基因重組產(chǎn)生進化的原材料,（二）突變和基因重組產(chǎn)生進化的原材料,自然界，生物自發(fā)突變的頻率很低，而且突變大多數(shù)是有害的，為什么還能夠作為生物進化的原材料的呢？,果蠅約有104對基因，假定每個基因的突變率是105，一個約有108個果蠅的種群每一代出現(xiàn)的基因突變率是？,21041051082107,突變的有害和有利并不是絕對的，它取決于生物的生存環(huán)境。,基因 重組,突變,新的等位基因,多種多樣的基因型,種群中出現(xiàn)大量可遺傳的變異,變異是隨機的、不定向的,形成了進化的原材料,突變是不定向的，不能決定生物的進化方向,19世紀，樺尺蠖種群中黑色 基因（S）頻率為5%，淺灰色 基因（s）頻率為95%,20世紀，樺尺蠖種群中黑 色基因（S）頻率為95%， 淺灰色基因（s）頻率為5%,探究自然選擇對種群基因頻率的影響,樺尺蠖種群中s基因（決定淺色性狀）的頻 率為什么越來越低？,作出假設：,黑褐色的生活環(huán)境，不利于淺色樺尺蠖的生 存，對黑色樺尺蠖生存有利，這種環(huán)境的選 擇作用使該種群的s基因頻率越來越低。,即自然選擇可使種群基因頻率發(fā)生定向改變。,創(chuàng)設數(shù)字化問題情境的方法來探究 樹干變黑使淺色個體每年減少10%，黑色個體每年增加10%（不同年份種群總數(shù)可能不同）,制定并實施探究方案：,提出問題：,提示：假設第1年種群個體數(shù)為100個，當黑色個體每年增加10%時，基因型為SS個體第2年將會增加到11個，基因型為Ss個體第2年將增加到22個，基因型為ss 個體第2年將減少到63個。第2年種群個體總數(shù)為96個,(1)在這個探究實驗中根據(jù)上面的數(shù)據(jù)分析，變黑的環(huán)境對樺尺蠖產(chǎn)生了什么樣的影響？變黑的環(huán)境對樺尺蠖淺色個體的出生率有影響嗎？,(2)在自然選擇中，直接受選擇的是基因型還是表現(xiàn)型？,變黑的環(huán)境使控制淺色的s基因頻率減少,S基因頻率增加,許多淺色個體能可在沒有交配、產(chǎn)卵前就已被天敵捕食,天敵看到的是樺尺蠖的體色（表現(xiàn)型）而不是控制體色的基因,結(jié)論：自然選擇決定生物進化的方向,自然選擇使基因頻率定向改變。,自然選擇選擇了黑色型樺尺蠖，淘汰淺色樺尺蠖。最終導致決定黑色的基因S上升，淺色基因s下降。,原因是： 結(jié)果是：,結(jié)論：自然選擇決定生物進化的方向,（三）自然選擇決定生物進化的方向。,淘汰不利變異基因、積累有利變異基因,使基因頻率定向改變。,例2：囊性纖維變性是一種常染色體隱性遺傳病。在歐洲人群中每2500個人就有一人患此病。如果一個男性攜帶者和一個表現(xiàn)型正常的女性結(jié)婚，則生一個患病孩子的概率是_。,【練一練】,1.現(xiàn)代許多學者認為,生物進化的基本單位是 A 生物個體 B 同種生物的全部個體 C 種群 D 生活在一起的全部生物,(C),2.根據(jù)現(xiàn)代生物進化理論,下列符合種群概念的是 A 太平洋里的全部的魚 B 中國國土上的所有人 C 稻田里全部的蛇 D 草原上的灰倉鼠,(B),3.下列關于種群基因庫的敘述,不正確的是 A 一個種群的基因庫包括這個種群所含有的全部基因 B 生物的個體總是要死亡的,但基因庫卻因種群個體的繁殖而代代相傳 C 種群中每個個體含有種群基因庫的全部基因 D 基因突變可以改變基因庫的組成,(C),4.已知人眼的褐色(A)對藍眼(a)是顯性,在一個有30000人的群體中,藍眼的有3600人,褐眼的有26400人,其中雜合子個體有14400人,那么,在這一個人群中A和a基因頻率分別為 A 0.64和0.36 B 0.36和0.64 C 0.50和0.50 D 0.82和0.18,(A),5、據(jù)調(diào)查，某校學生中基因型的比例為 XB XB（42.32%） XB Xb （7.36%） XbXb （0.32%） XBY （46%） Xb Y（4%），則該地區(qū) XB和 Xb 的基因頻率分別是（ ） A.6%、8% B.8%、92% C.78%、92% D.92%、8%,D,6、 某島嶼上存在著尺蛾的兩個變種，該地區(qū)原為森林，后建設成工業(yè)區(qū)。下表為該地區(qū)不同時期的兩個變種尺蛾的數(shù)量比。這種變化產(chǎn)生的原因是 ( ) A灰尺蛾遷離，黑尺蛾遷入 B工業(yè)煤煙使灰尺蛾變成黑尺蛾 C自然選擇作用 D人工選擇作用 7、用現(xiàn)代生物進化理論分析解釋狼的進化過程。 (1)狼群中存在不同類型的個體，如有跑得快的，有跑得慢的。它說明生物具有_的特性，而這種特性是生物進化的 。 (2)隨著環(huán)境的改變，食物稀少，跑得快、兇猛的狼才能獲得食物生存下去。這樣，食物、環(huán)境對狼起了_作用，而這種作用是_的，它決定著生物進化的_。,C,變異,原材料,選擇,方向,定向,二、隔離與物種的形成,（一）物種,物種：指能夠在自然狀態(tài)下相互交配并且產(chǎn)生可育后代的一群生物，簡稱“種”。,全世界的人都是一個物種嗎？,人都是一個物種，無論白人黑人黃種人結(jié)婚， 都能產(chǎn)生具有生殖能力的后代。,馬跟驢是一個物種嗎？,地理隔離:,不同物種之間一般是不能夠相互交配的，即使交配成功，也不能夠產(chǎn)生可育的后代，這種現(xiàn)象叫生殖隔離。,生殖隔離：,由于地理上的障礙使得同種生物的不同種群間不能夠發(fā)生基因交流的現(xiàn)象。,（二）隔離,種類,指不同種群間的個體，在自然條件下基因不能自由交流的現(xiàn)象。,概念：,東北虎和華南虎之間存在什么隔離？,馬和驢之間存在什么隔離？,它們之間還能自由交配嗎？,資料分析一,（三）隔離在物種形成中的作用,1.設想南美洲大陸的一種地雀來到加拉帕戈斯群島后，先在兩個島嶼上形成兩個初始種群。這兩個種群的個體數(shù)量都不多。它們的基因頻率一樣嗎？,由于這兩個種群的個體數(shù)量都不夠多，基因頻率可能是不一樣的。,資料分析二,不同島嶼上的地雀種群，產(chǎn)生突變的情況一樣嗎？,不一樣。因為突變是隨機發(fā)生的。,對不同島嶼上的地雀種群來說，環(huán)境的作用有沒有差別？這對種群基因頻率的變化會產(chǎn)生什么影響？,不同島嶼的地形和植被條件不一樣，因此環(huán)境的作用會有差別，導致種群基因頻率朝不同的方向改變。,如果這片海域只有一個小島，還會形成這么多種地雀嗎？,不會。因為個體間有基因的交流。,地理隔離,生殖隔離,長期,加拉帕戈斯群島的地雀,由于地理隔離而形成生殖隔離，形成了不同的物種。其過程十分緩慢!,物種形成的比較常見的方式：,不同小島上的植被不同，果實大小不同所致。,加拉帕格斯群島不同種地雀形成圖解,原始地雀,分布于不同島嶼上（地理隔離）,各地雀種群出現(xiàn)不同突變和基因重組,不同種群間無基因交流,不同種群基因頻率發(fā)生不同變化,各島嶼環(huán)境不同，自然選擇導致不同種群的基因頻率改變有所差異,長此以往，不同種群基因庫形成明顯差異,最終產(chǎn)生生殖隔離，物種形成,自然選擇2,自然選擇1,地理隔離,物種形成的比較常見的方式：,原種,變異1,變異2,變異類型1,變異類型2,新物種,新物種,生殖 隔離,新物種的形成，是否都需要經(jīng)過地理隔離？,多倍體的形成不需經(jīng)地理隔離。,2.生活在峽谷北側(cè)的種群發(fā)生了突變，由于突變的隨機性，同樣的突變沒有發(fā)生在峽谷南側(cè)的種群中。由于這兩個種群被河流隔開，彼此沒有交配的機會，也就是沒有基因的交流，所以兩個種群發(fā)生明顯的分化，有可能演變成兩個物種。 拓展題 提示：雄虎和雌獅雜交生出的后代是虎獅獸，雄獅和雌虎雜交生出的后代是獅虎獸。目前還沒有虎獅獸和獅虎獸交配并生出可育后代的證據(jù)。,P122 你能訓練 1.假說甲：紅褐色魚和金黃色魚起源于同一種灰色魚。假說乙：糊中原來只有紅褐色魚，湖中原來只有金黃色魚，發(fā)洪水時，這兩個湖中的魚發(fā)生混雜在一起。 2.假說甲沒有考慮隔離在物種形成中的作用，也沒有考慮洪水的作用。 3.這一證據(jù)支持假說乙。 4.如果紅褐色魚和金黃色魚不能雜交，或雜交后不能產(chǎn)生可育后代，說明它們不是一個物種。,三、共同進化與生物多樣性的形成,任何一個物種都不是單獨進化的。 不同_之間、_與_之間在相互影響中不斷進化和發(fā)展，這就是共同進化。,物種