72現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容

1、一、拉馬克的進(jìn)化學(xué)說一、拉馬克的進(jìn)化學(xué)說用進(jìn)廢退和獲得性遺傳用進(jìn)廢退和獲得性遺傳二、達(dá)爾的自然選擇學(xué)說二、達(dá)爾的自然選擇學(xué)說內(nèi)容有四方面：內(nèi)容有四方面：、過度繁殖；過度繁殖；、生存斗爭；生存斗爭；、遺傳變異；遺傳變異；、適者生存適者生存三、現(xiàn)代生物進(jìn)化理論三、現(xiàn)代生物進(jìn)化理論：7.1現(xiàn)代生物進(jìn)化論的由來變異是變異是_的，的，自然選擇是自然選擇是_的，的，_決定著生物進(jìn)化的方向決定著生物進(jìn)化的方向遺傳和變異的本質(zhì)遺傳和變異的本質(zhì)性狀水平性狀水平基因水平基因水平， 自然選擇的作用從生物自然選擇的作用從生物個體為單位個體為單位以種群為基本單位以種群為基本單位。7.2現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容一、種群

2、基因頻率的改變與生物進(jìn)化假如生活在綠色叢林中的某種灰色翅昆蟲假如生活在綠色叢林中的某種灰色翅昆蟲的群體（基因型為的群體（基因型為aa）中，偶然出現(xiàn)一個）中，偶然出現(xiàn)一個綠色翅的變異個體（基因型為綠色翅的變異個體（基因型為aa），那么），那么該種昆蟲的翅色將如何變化？該種昆蟲的翅色將如何變化？（1）該變異對于昆蟲的存活有什么影響？（2）該綠色個體能一直生存下去嗎？（3）該綠色個體怎樣才能把它體內(nèi)的a基因傳遞下去？（4）該個體的后代還是綠色嗎？1. 種群種群 生活在生活在一定區(qū)域一定區(qū)域的的同種同種生物的生物的全部全部個體個體 特點：彼此可以交配實現(xiàn)基因交流。特點：彼此可以交配實現(xiàn)基因交流。 例例

3、1.以下屬于種群范疇的是：以下屬于種群范疇的是： a、一座山上所有的馬尾松、一座山上所有的馬尾松 b、一塊草地上所有的昆蟲一塊草地上所有的昆蟲 c、甲池塘和乙池塘內(nèi)所有的鯉魚、甲池塘和乙池塘內(nèi)所有的鯉魚 d、一個公園里所有的樹木、一個公園里所有的樹木(a)種群種群是生物是生物繁殖繁殖的基本單位的基本單位（一）（一）種群種群是生物是生物進(jìn)化進(jìn)化的基本單位的基本單位物種是以一個個種群形式存在的物種是以一個個種群形式存在的種群基因庫種群基因庫：一個一個種群種群全部個體全部個體所含有的所含有的全部基因全部基因。 基因頻率基因頻率： 在一個種群基因庫中，在一個種群基因庫中，某個某個基因占基因占全部全部等

4、位等位基因數(shù)基因數(shù)的比率，叫做的比率，叫做基因頻率基因頻率?；蝾l率與基因型頻率的計算基因頻率與基因型頻率的計算全部等位基因的總數(shù)全部等位基因的總數(shù) (a+a)(a+a) 某昆蟲種群中，綠色翅的基因為某昆蟲種群中，綠色翅的基因為a, a, 褐色翅的基褐色翅的基因為因為a a，抽取，抽取100100個個體，測得個個體，測得aaaa、aaaa、aaaa的個體分的個體分別為別為3030、6060、1010、那么、那么a a、a a的基因頻率各是多少？的基因頻率各是多少？ a a的頻率的頻率=60% a=60% a的頻率的頻率=40% =40% a a基因頻率基因頻率= =a a基因的數(shù)量基因的數(shù)量1

5、00 %某基因型頻率某基因型頻率= =2 2）基因型頻率：）基因型頻率： 抽取抽取100100個個體，測得個個體，測得aaaa、aaaa、aaaa的的個體分別為個體分別為3030、6060、1010個，那么個，那么aa、aa、aa的基因型頻率？的基因型頻率？aa的頻率的頻率 = 30/100 =30%aa的頻率的頻率 = 60/100 =60%aa的頻率的頻率 = 10/100 =10%某基因型個體數(shù)某基因型個體數(shù)種群個體總數(shù)種群個體總數(shù)100 % 某昆蟲種群中有某昆蟲種群中有30%30%的的aaaa、60%60%的的aaaa、10%10%的的aaaa，計算，計算a a、a a的基因頻率是多少

6、？的基因頻率是多少？a=302+60 _ 200=60% 200a=102+60 _=40%基因頻率基因頻率= =該基因純合體基因型頻率該基因純合體基因型頻率 +1/2+1/2雜合子基因型頻率雜合子基因型頻率 a的頻率的頻率 = aa的頻率的頻率 + 1/2aa的頻率的頻率a的頻率的頻率 = aa的頻率的頻率 + 1/2aa的頻率的頻率全部等位基因的總數(shù)全部等位基因的總數(shù) (a+a)(a+a)a a基因頻率基因頻率= =a a基因的數(shù)量基因的數(shù)量100 %1 1）基因頻率）基因頻率= =該基因的數(shù)量該基因的數(shù)量該對等位基因的總數(shù)該對等位基因的總數(shù) 3 3）基因頻率）基因頻率= = 該基因純合體

7、基因型頻率該基因純合體基因型頻率 + 1/2+ 1/2雜合子基因型頻率雜合子基因型頻率 2)2)基因型頻率基因型頻率= =某基因型個體數(shù)某基因型個體數(shù)種群個體總數(shù)種群個體總數(shù)100 %100 %用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化基因可以通過繁殖實現(xiàn)前后代基因的傳基因可以通過繁殖實現(xiàn)前后代基因的傳遞，那么在繁殖傳遞的過程中，基因頻遞，那么在繁殖傳遞的過程中，基因頻率會不會發(fā)生變化呢？率會不會發(fā)生變化呢？問題：問題：探討：探討：某昆蟲種群中有某昆蟲種群中有30%30%的的aaaa、60%60%的的aaaa、10%10%的的aaaa，計算該種群大的兩種基因的頻率。，計算該種群大

8、的兩種基因的頻率。如果該種如果該種群個體可以隨機(jī)交配群個體可以隨機(jī)交配，根據(jù)孟德爾遺傳定律計算，根據(jù)孟德爾遺傳定律計算，它們后代的基因型頻率和基因頻率會怎樣變化？它們后代的基因型頻率和基因頻率會怎樣變化？親代基因型的頻率aa(30%)aa(60%)aa(10%)配子的比率 a( ) a( ) a( )a( )子代基因型的頻率aa( ) aa( )aa( )子代種群的基因頻率a ( )a( )30%30%30%10%36%48%60%40%16% 親代親代 子一代子一代 子二代子二代 子三代子三代基因基因型頻型頻率率aa 30%aa60%aa10%基因基因頻率頻率a60%36%48%16%60%

9、40%36%16%48%60%60%40%40%36%48%16%從子代的基因型頻率和基因頻率的計算從子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？結(jié)果中，發(fā)現(xiàn)了什么現(xiàn)象？ 親代與子代的基因頻率與基因型頻率親代與子代的基因頻率與基因型頻率種群的基因頻率保持不變種群的基因頻率保持不變理想條件下： 種群非常大 所有的雌雄個體間都能自由交配并產(chǎn)生后代 沒有遷入和遷出 沒有自然選擇 基因都不產(chǎn)生突變 遺傳平衡定律在一個極大的隨機(jī)交配的種群中，在沒有突變、選擇和遷移的條件下，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。由英國數(shù)學(xué)家哈代和德國醫(yī)生溫伯格分別于由英國數(shù)學(xué)家哈代和德國

10、醫(yī)生溫伯格分別于19081908年和年和19091909年年獨立證明的，這一定律又稱獨立證明的，這一定律又稱哈代哈代溫伯格定律溫伯格定律自然條件下：如果該種群出現(xiàn)新的突變型如果該種群出現(xiàn)新的突變型, ,也就是也就是產(chǎn)生新的等位基因產(chǎn)生新的等位基因a a2 2, ,種群的基因頻率會種群的基因頻率會變化嗎？基因變化嗎？基因a a2 2的頻率可能會怎樣變化？的頻率可能會怎樣變化？會。會?；蚧騛 a2 2的頻率是增加還是減少的頻率是增加還是減少, ,要看這一要看這一突變對生物體是有益還是有害的突變對生物體是有益還是有害的, , 這往這往往取決于生物生存的環(huán)境。往取決于生物生存的環(huán)境。a%+a%=1

11、a% +a% + a2 % =1在自然界中，由于存在突變、基因重組、自然選擇等因素，種群的基因頻率總是在不斷變化著,生物也就在不斷向前進(jìn)化。生物進(jìn)化的實質(zhì)：生物進(jìn)化的實質(zhì)：種群種群基因基因頻率頻率的的改變改變 若種群中一等位基因為a和a， 設(shè)a的基因頻率=p，a的基因頻率=q a%+a%= aa%+aa%+aa%= 遺傳平衡定律遺傳平衡定律1 1= p= pq q1 1laaaa的基因型頻率的基因型頻率= =laaaa的基因型頻率的基因型頻率= =laaaa的基因型頻率的基因型頻率= = p p2 22pq2pqq q2 2 p p2 2+2pq+q+2pq+q2 2=aa%+aa%+aa%=

12、aa%+aa%+aa%=（p+q)p+q)2 2=1=1基因突變基因突變?nèi)旧w變異染色體變異基因重組基因重組突變突變可可遺遺傳傳的的變變異異產(chǎn)生新的等位基因，產(chǎn)生新的等位基因，改變基因頻率改變基因頻率 （二）（二）突變突變和和基因重組基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的產(chǎn)生進(jìn)化的原材料原材料產(chǎn)生新的基因型產(chǎn)生新的基因型一般能改變基因頻率一般能改變基因頻率生物進(jìn)化的原材料是什么呢？2 2、突變的有害和有利并不是絕對的、突變的有害和有利并不是絕對的, ,它取決于生物的生它取決于生物的生存環(huán)境。存環(huán)境。突變和基因重組突變和基因重組只只提供生物進(jìn)化的原材料提供生物進(jìn)化的原材料, ,不能決定不能決定生物進(jìn)化的生物進(jìn)化的方

13、向方向。1.1.基因數(shù)目多、種群內(nèi)個體數(shù)量多基因數(shù)目多、種群內(nèi)個體數(shù)量多生物自發(fā)突變的頻率很低，而且大多是有害的，生物自發(fā)突變的頻率很低，而且大多是有害的，為什么突變還能為進(jìn)化提供原材料呢？為什么突變還能為進(jìn)化提供原材料呢？（三）自然選擇決定生物進(jìn)化的方向（三）自然選擇決定生物進(jìn)化的方向自然選擇對種群基因頻率的影響自然選擇對種群基因頻率的影響1919世紀(jì)世紀(jì), ,樺尺蠖種群中樺尺蠖種群中黑色基因黑色基因(s)(s)頻率為頻率為5%,5%,淺灰色基因淺灰色基因(s)(s)頻率為頻率為95%95%2020世紀(jì)世紀(jì), ,樺尺蠖種群中黑樺尺蠖種群中黑色基因色基因(s)(s)頻率為頻率為95%,95%,

14、淺淺灰色基因灰色基因(s)(s)頻率為頻率為5%5% 在自然選擇的作用下，種群的基因頻率在自然選擇的作用下，種群的基因頻率會發(fā)生會發(fā)生定向改變定向改變, ,導(dǎo)致生物朝著一定的方向不導(dǎo)致生物朝著一定的方向不斷進(jìn)化。斷進(jìn)化。（三）（三）自然選擇自然選擇決定決定生物進(jìn)化的方向生物進(jìn)化的方向種群中產(chǎn)生的種群中產(chǎn)生的變異是變異是不定向不定向的，而的，而選擇是選擇是定向的定向的。自然選擇淘汰不利變異基因、積累有自然選擇淘汰不利變異基因、積累有利變異基因，利變異基因，使基因頻率定向改變使基因頻率定向改變。拓展閱讀 除了自然選擇以外，還有一些因素也會影響基因頻率的變化。 例如，在一個種群中，某種基因的頻率為2

15、，如果這個種群有50萬個個體，含這種基因的個體就有1萬個。如果這個種群只有50個個體，那么就只有1個個體具有這種基因。在這種情況下，可能會由于這個個體偶然死亡或沒有交配，而使這種基因在種群中消失。這種現(xiàn)象叫做遺傳漂變。一般種群越小，遺傳漂變越顯著。拓展閱讀 又如，在一個種群中，如果含有a基因的個體比含有a基因的個體更多地遷移到另一個地區(qū)，那么，這個種群中a基因和a基因的頻率就會發(fā)生相應(yīng)的變化。 可見，遺傳漂變和遷移也是造成種群基因頻率發(fā)生變化的重要原因。 1. aa1. aa、aaaa、aaaa的個體分別占的個體分別占24%24%、72%72%、4%4%，那么那么a a、a a的基因頻率是多少

16、？的基因頻率是多少？( ) ( ) a. 36% a. 36%和和64% b. 57%64% b. 57%和和43% 43% c. 24% c. 24%和和72% d. 60%72% d. 60%和和40%40%d2 2已知人眼的褐色已知人眼的褐色(a)(a)對藍(lán)色對藍(lán)色(a)(a)是顯性。是顯性。在一個有在一個有3000030000人的人群中，藍(lán)眼的人人的人群中，藍(lán)眼的人36003600人人; ;褐眼的有褐眼的有2640026400人，其中純合體有人，其中純合體有1200012000人。那么，在這一個人群中人。那么，在這一個人群中a a和和a a的的基因頻率分別為基因頻率分別為 ( )( )

17、 a 0.64 a 0.64和和0.36 b 0.360.36 b 0.36和和0.64 0.64 c 0.50 c 0.50和和0.50 d 0.820.50 d 0.82和和0.180.18a動動腦？動動腦？3 3、抽樣調(diào)查某地、抽樣調(diào)查某地100100位女性和位女性和100100位男性發(fā)位男性發(fā)現(xiàn)：女性中有現(xiàn)：女性中有5 5位色盲患者和位色盲患者和2020位攜帶者，位攜帶者，男性中有男性中有1515位色盲患者，則該地色盲基因位色盲患者，則該地色盲基因的頻率約是多少？的頻率約是多少？52 + 20 + 151002 + 100 100% = 15%一、種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化（一）（一

18、）_是生物進(jìn)化的是生物進(jìn)化的基本單位基本單位種群種群（二）（二）_和和_產(chǎn)生進(jìn)化的原材料產(chǎn)生進(jìn)化的原材料突變突變基因重組基因重組（基因突變和染色體變異）（基因突變和染色體變異）（三）（三）_決定生物進(jìn)化的方向決定生物進(jìn)化的方向自然選擇自然選擇生物進(jìn)化的實質(zhì)：生物進(jìn)化的實質(zhì)：種群基因頻率的改變種群基因頻率的改變一、種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化1 1、生物進(jìn)化的基本單位是、生物進(jìn)化的基本單位是_，而不是物種，而不是物種. .種群種群2 2、生物進(jìn)化的實質(zhì)：、生物進(jìn)化的實質(zhì)：種群基因頻率的改變種群基因頻率的改變3 3、_和和_只提供生物進(jìn)化的原材料只提供生物進(jìn)化的原材料, , _ _決定生物進(jìn)化的方

19、向決定生物進(jìn)化的方向, ,突變突變基因重組基因重組自然選擇自然選擇 在自然選擇的作用下，種群的基因頻率會發(fā)生在自然選擇的作用下，種群的基因頻率會發(fā)生定向定向改變改變, ,導(dǎo)致生物朝著導(dǎo)致生物朝著一定的方向一定的方向不斷進(jìn)化。不斷進(jìn)化。1 1）p pa a= =a aa+aa+a 2 2）p pa a= =4)p4)paaaa= =aaaaaa+aa+aaaa+aa+aa100 %100 %p paaaa+ + 1/2p 1/2paaaa基因頻率與基因型頻率的計算3)p3)px xb b= =x xb bx xb b+ +x xb b100 %已知a的基因頻率為p，a的基因頻率為q，則：aa基因

20、型頻率為_aa基因型頻率為_aa基因型頻率為_p22pqq2已知aa的基因型頻率為m，則a的基因頻率為_已知aa的基因型頻率為n，則a的基因頻率為_已知aa的基因頻率為 r，則a、a的基因頻率為_基因頻率改變基因頻率改變生物進(jìn)化生物進(jìn)化新的物種？新的物種？親代基因型的頻率aa(30%)aa(60%)aa(10%)配子的比率 a( ) a( ) a( )a( )子1代基因型的頻率aa( ) aa( )aa( )子1代種群的基因頻率a ( )a( )30%30%30%10%36%48%60%40%16%子2代基因型的頻率aa( ) aa( )aa( )子2代種群的基因頻率a ( )a( )36%4

21、8%60%40%16%物種：物種： 能夠在自然狀態(tài)下能夠在自然狀態(tài)下相互交配相互交配并且并且產(chǎn)產(chǎn) 生生可育可育后代后代的一群生物。簡稱的一群生物。簡稱“種種” 二、二、 隔離隔離與與物種的物種的形成形成兩生物之間兩生物之間不能不能相互交配相互交配, ,即使交配成功即使交配成功, ,也也不不能產(chǎn)生可育能產(chǎn)生可育的后代的后代, ,該現(xiàn)象叫做生殖隔離。該現(xiàn)象叫做生殖隔離。生殖隔離生殖隔離地理隔離地理隔離同一種生物同一種生物由于由于地理上的障礙地理上的障礙而分成不同種群而分成不同種群, ,使使得種群間不能發(fā)生基因交流的現(xiàn)象稱之為地理隔離。得種群間不能發(fā)生基因交流的現(xiàn)象稱之為地理隔離。如東北虎和華南虎如

22、東北虎和華南虎隔隔離離如雜種不活；雜種不育。如雜種不活；雜種不育。還有如季節(jié)隔離還有如季節(jié)隔離二者都不能基因交流二者都不能基因交流相同點：相同點：有能力交配但無機(jī)會有能力交配但無機(jī)會結(jié)論：結(jié)論：長期長期地理隔離地理隔離生殖隔離生殖隔離新物種出現(xiàn)新物種出現(xiàn) 二 隔離與物種的形成 自然界中物種的形成方式有多種，經(jīng)過長期的地理隔離而達(dá)到生殖隔離是比較常見常見的一種方式種群種群地理地理隔離隔離小的小的種群種群自然自然選擇選擇基因頻率基因頻率發(fā)生改變發(fā)生改變生殖生殖隔離隔離新的物種新的物種地理隔離地理隔離生殖隔離生殖隔離長期長期新物種新物種隔離隔離是物種形成的必要條件是物種形成的必要條件新物種形成的標(biāo)志

23、新物種形成的標(biāo)志（進(jìn)化）（進(jìn)化）物種形成（生殖隔離的形成）是否一定要經(jīng)過地理隔離？物種形成（生殖隔離的形成）是否一定要經(jīng)過地理隔離？如：如： 季節(jié)季節(jié) 人工誘導(dǎo)多倍體植物的形成人工誘導(dǎo)多倍體植物的形成驟變驟變物種的形成物種的形成必須必須經(jīng)過生殖隔離，但經(jīng)過生殖隔離，但不一定不一定要經(jīng)過地理隔離。要經(jīng)過地理隔離。隔離在物種形成中的作用資料資料分析分析地理隔離地理隔離 阻斷阻斷種群間的基因交流種群間的基因交流在在不同不同的的突變突變. .基因重組基因重組和和自然選擇自然選擇作用下作用下種群的基因頻率向種群的基因頻率向不同方向不同方向發(fā)生改變發(fā)生改變種群的種群的基因庫基因庫出現(xiàn)差異出現(xiàn)差異差異進(jìn)一步加大差異進(jìn)一步加大生殖隔離生殖隔離新物種形成新物種形成1 1、突變和基因重組突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料產(chǎn)生進(jìn)化的原材料2 2、自然選擇自然選