現(xiàn)代生物進化理論的主要內(nèi)容

1、第第7 7章章 生物進化生物進化第第2 2節(jié)節(jié) 種群是進化的基本單位種群是進化的基本單位必修2一、一、達爾文的自然選擇學(xué)說達爾文的自然選擇學(xué)說查理查理達爾文（達爾文（1809180918821882）是英國的博物）是英國的博物學(xué)家，是最終建立進化論的人。學(xué)家，是最終建立進化論的人。達爾文曾隨英國海軍勘探船達爾文曾隨英國海軍勘探船“貝格爾貝格爾”號，做號，做了歷時五年（了歷時五年（1831183118361836）的環(huán)球航行考察）的環(huán)球航行考察，在動植物和地質(zhì)等方面進行了廣泛的觀察，在動植物和地質(zhì)等方面進行了廣泛的觀察，并采集了大量的生物標本和礦物標本，經(jīng)過深并采集了大量的生物標本和礦物標本，經(jīng)

2、過深入研究，形成了生物進化的觀點。入研究，形成了生物進化的觀點。事實事實1 1：生物：生物都有都有過度繁殖過度繁殖的傾向的傾向事實事實2 2：物種：物種內(nèi)的個體數(shù)能內(nèi)的個體數(shù)能保持穩(wěn)定保持穩(wěn)定事實事實3 3：資源：資源是有限的是有限的推論推論1 1：個體：個體間存在著間存在著生存生存斗爭斗爭事實事實4 4：個體：個體間普遍存在差間普遍存在差異異( (變異變異) )事實事實5 5：許多：許多變異是可能變異是可能遺遺傳傳的的推論推論2 2：具有：具有有利變異的有利變異的個體，生存?zhèn)€體，生存并留下后代并留下后代的機會多的機會多推論推論3 3：有利：有利變異逐代積累變異逐代積累，生物不斷進，生物不斷進

3、化出新類型化出新類型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4過度繁殖過度繁殖有限的生活條件有限的生活條件+導(dǎo)致導(dǎo)致生存斗爭生存斗爭+變異變異導(dǎo)致導(dǎo)致適者生存適者生存+有利性狀遺傳有利性狀遺傳導(dǎo)致導(dǎo)致生物新類型出現(xiàn)生物新類型出現(xiàn)達爾文把適者生存，不適者被淘汰達爾文把適者生存，不適者被淘汰的過程叫做自然選擇。的過程叫做自然選擇。5 用達爾文的自然選擇學(xué)說的四個要點填空：用達爾文的自然選擇學(xué)說的四個要點填空： 自然選擇的基礎(chǔ)是：自然選擇的基礎(chǔ)是：_ 自然選擇的內(nèi)因是：自然選擇的內(nèi)因是：_ 自然選擇的方式是：自然選擇的方式是：_ 自然選擇的結(jié)果是：自然選擇的結(jié)果是：_生存斗爭

4、生存斗爭遺傳變異遺傳變異適者生存，適者生存，不適者被淘汰不適者被淘汰過度繁殖過度繁殖鱈魚的年產(chǎn)卵量是鱈魚的年產(chǎn)卵量是500500萬粒。有人計算過萬粒。有人計算過, ,如果鱈如果鱈魚所產(chǎn)的卵全部能孵化長大成魚魚所產(chǎn)的卵全部能孵化長大成魚, ,那么不出那么不出6 6年年, ,整個大整個大西洋就會被鱈魚塞滿。西洋就會被鱈魚塞滿。 過度繁殖過度繁殖過度繁殖過度繁殖生存斗爭生存斗爭生物生物個體之間個體之間進行的相互斗爭，以及生進行的相互斗爭，以及生物物與無機自然環(huán)境與無機自然環(huán)境之間的斗爭，賴以維持之間的斗爭，賴以維持個體生存并繁衍種族的自然現(xiàn)象個體生存并繁衍種族的自然現(xiàn)象。生物個體間普遍存在差異（變異

5、生物個體間普遍存在差異（變異), 許許多變異是可遺傳的。多變異是可遺傳的。生物的變異有的比親代更適應(yīng)環(huán)境生物的變異有的比親代更適應(yīng)環(huán)境, 有有的卻更不適應(yīng)環(huán)境的卻更不適應(yīng)環(huán)境, 即變異是不定向的。即變異是不定向的。遺傳變異遺傳變異適者生存適者生存竹節(jié)蟲的擬態(tài)結(jié)合自然選擇學(xué)說的解釋模型，結(jié)合自然選擇學(xué)說的解釋模型，利用達爾文的自然選擇學(xué)說的觀利用達爾文的自然選擇學(xué)說的觀點解釋長頸鹿為什么脖子長？點解釋長頸鹿為什么脖子長？達爾文認為長頸鹿的進化原因是：長頸鹿達爾文認為長頸鹿的進化原因是：長頸鹿產(chǎn)生的后代超過環(huán)境承受能力產(chǎn)生的后代超過環(huán)境承受能力 ；它們；它們都要吃樹葉而樹葉不夠吃都要吃樹葉而樹葉不

6、夠吃 ；它們有；它們有頸長和頸短的差異頸長和頸短的差異 ；頸長的能吃到；頸長的能吃到樹葉生存下來，頸短的卻因吃不到樹葉而最終樹葉生存下來，頸短的卻因吃不到樹葉而最終餓死了餓死了 。適者生存適者生存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達爾文自然選擇學(xué)說的評價達爾文自然選擇學(xué)說的評價積極意義積極意義：局限性：局限性：1.1.解釋生物解釋生物進化的進化的原因原因2.2.揭示生物揭示生物多樣性多樣性的原因的原因3.3.解釋生物解釋生物適應(yīng)性適應(yīng)性的形成的形成（擬態(tài)、保護色、警戒色）（擬態(tài)、保護色、警戒色）1.1.對于對于遺傳和變異遺傳和變異的本質(zhì)不能作出科學(xué)解釋的本質(zhì)不能作

7、出科學(xué)解釋2.2.對生物進化的解釋局限于對生物進化的解釋局限于個體個體水平水平3.3.強調(diào)物種形成都是強調(diào)物種形成都是漸變漸變的結(jié)果，無法解釋物種的結(jié)果，無法解釋物種大爆發(fā)現(xiàn)象大爆發(fā)現(xiàn)象三、達爾文以后進化理論的發(fā)展三、達爾文以后進化理論的發(fā)展性狀水平性狀水平深入深入基因（分子）水平基因（分子）水平以生物個體為單位以生物個體為單位以種群為基本單位以種群為基本單位 形成以自然選擇學(xué)說為基礎(chǔ)的現(xiàn)形成以自然選擇學(xué)說為基礎(chǔ)的現(xiàn)代生物進化理論代生物進化理論認識到了遺傳和變異的本質(zhì)認識到了遺傳和變異的本質(zhì)獲得性遺傳的觀點，已經(jīng)被多數(shù)人擯棄。獲得性遺傳的觀點，已經(jīng)被多數(shù)人擯棄。“如果在一個煙霧彌漫的工業(yè)區(qū)灰色

8、翅（基因型為如果在一個煙霧彌漫的工業(yè)區(qū)灰色翅（基因型為aa）昆蟲的群體中）昆蟲的群體中偶然出現(xiàn)一只黑褐色翅（基因型為偶然出現(xiàn)一只黑褐色翅（基因型為Aa）的變異個體，且黑褐色比灰）的變異個體，且黑褐色比灰色更適宜環(huán)境生存。那么，昆蟲的翅色將怎樣變化？色更適宜環(huán)境生存。那么，昆蟲的翅色將怎樣變化？” 研究生物的進化僅僅研究個體研究生物的進化僅僅研究個體 的表現(xiàn)型是否與環(huán)境適應(yīng)是不的表現(xiàn)型是否與環(huán)境適應(yīng)是不 夠的，還必須研究夠的，還必須研究群體群體的基因的基因 組成變化。組成變化。這個群體就是這個群體就是種群種群！一一 種群是生物進化的基本單位種群是生物進化的基本單位1.種群的概念種群的概念 生活在

9、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叫做個體叫做種群種群. 種群中的個體并不是種群中的個體并不是機械地集合在一起機械地集合在一起, ,而是而是彼此可以交配彼此可以交配, ,并通過繁并通過繁殖將各自的基因傳給后代殖將各自的基因傳給后代. . 性狀是由基因控制的，因此研究生物的進化必須研究種群的基因組成和變化。如何分析種群的基因組成和變化？由此人們提出基因庫和基因頻率的概念。 2.基因庫的概念基因庫的概念 一個種群中一個種群中全部個體全部個體所含有的所含有的全部基因全部基因，叫做這個種群的基因庫叫做這個種群的基因庫3.基因頻率的概念基因頻率的概念 在一個種群基因庫中，在一個種

10、群基因庫中，某個某個基因占基因占全部全部等位基因數(shù)的等位基因數(shù)的比率比率，叫做基因頻率，叫做基因頻率4.基因頻率的計算基因頻率的計算 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, 褐色翅的基因褐色翅的基因位位a a，調(diào)查發(fā)現(xiàn)，調(diào)查發(fā)現(xiàn)AAAA、AaAa、aaaa的個體分別占的個體分別占3030、6060、10,10,那么那么A A、a a的基因頻率是多少？（自讀的基因頻率是多少？（自讀115115頁）頁）A=302+60 _ 200=60% 200a=102+60 _=40%A+a=1 此種基因的個數(shù)此種基因的個數(shù) 種群中該對等位基因的總數(shù)種群中該對等位基因的總數(shù)此種基因

11、的個數(shù)此種基因的個數(shù)=純合子個體數(shù)純合子個體數(shù) X 2X 2雜合子個體數(shù)雜合子個體數(shù)種群中該對等位基因的總數(shù)種群中該對等位基因的總數(shù)=個體總數(shù)個體總數(shù) X 2X 2通過基因型個體數(shù)量計算基因頻率通過基因型個體數(shù)量計算基因頻率某種基因的某種基因的基因頻率基因頻率= 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 遺傳平衡定律遺傳平衡定律 遺傳平衡定律是由英國數(shù)學(xué)家哈遺傳平衡定律是由英國數(shù)學(xué)家哈迪和德國醫(yī)生溫伯格分別于迪和德國醫(yī)生溫伯格分別于19081908年和年和19091909年獨立證明的，這一定律又稱年獨立證明的，這一定律又稱哈哈迪迪溫伯格定律。溫伯格定律。他們指出，一個他們指出，

12、一個有性生殖的自然種群中，在符合以下有性生殖的自然種群中，在符合以下五五個個條件的情況下，條件的情況下，種群的基因頻率和種群的基因頻率和基因型頻率可以世代相傳基因型頻率可以世代相傳不發(fā)生變化，不發(fā)生變化，保持平衡保持平衡。 五個條件是：五個條件是：1、種群很大、種群很大 2、隨機交配、隨機交配 3、沒有突變和重組、沒有突變和重組 4、沒有個體遷入遷出、沒有個體遷入遷出 5、沒有選擇、沒有選擇 若種群中一等位基因為若種群中一等位基因為A A和和a a，設(shè)，設(shè)A A的基因頻的基因頻率率=p=p，a a的基因頻率的基因頻率=q =q ， 因為因為(p(pq)=q)=A%+aA%+a%=1%=1， 則

13、（則（p+qp+q）2 2=p=p2 2+2pq+q+2pq+q2 2= =AA%+Aa%+aaAA%+Aa%+aa%=1 %=1 。 AAAA的基因型頻率的基因型頻率=p=p2 2； aaaa的基因型頻率的基因型頻率=q=q2 2； AaAa的基因型頻率的基因型頻率=2pq=2pq。 影響基因頻率的因素 在自然條在自然條件下，哈迪件下，哈迪- -溫伯格定律所溫伯格定律所需的五個條件需的五個條件是難以滿足的是難以滿足的，因而基因頻，因而基因頻率總是要發(fā)生率總是要發(fā)生改變，也就是改變，也就是說進化在任何說進化在任何種群中都是必種群中都是必然要發(fā)生的。然要發(fā)生的。小小 結(jié)結(jié)( (一一) )種群是生

14、物進化的基本單位種群是生物進化的基本單位1、種群、基因庫、基因頻率等概念、種群、基因庫、基因頻率等概念2、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( (二二) )、突變和基因重組產(chǎn)生進化的原材料、突變和基因重組產(chǎn)生進化的原材料可遺傳變異可遺傳變異為進化提供了原材料為進化提供了原材料基因突變基因突變?nèi)旧w變異染色體變異基因重組基因重組突變突變此外，突變的有害還是有利此外，突變的有害還是有利也不是絕對的，這往往取決也不是絕對的，這往往取決于生物的生存環(huán)境。例如：于生物的生存環(huán)境。例如：（三）、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 從宏觀（性狀）上來看進化過

15、程：性狀與環(huán)境色彩相似，從宏觀（性狀）上來看進化過程：性狀與環(huán)境色彩相似，較能適應(yīng)環(huán)境而大量生存；性狀與環(huán)境色彩差異很大，易被捕較能適應(yīng)環(huán)境而大量生存；性狀與環(huán)境色彩差異很大，易被捕食者捕食而大量被淘汰。食者捕食而大量被淘汰。表現(xiàn)為適者生存，不適者被淘汰。表現(xiàn)為適者生存，不適者被淘汰。 從微觀（基因）來看進化過程為：從微觀（基因）來看進化過程為：淘汰不利變異的基因，淘汰不利變異的基因，保留了有利變異基因，通過遺傳逐漸積累。保留了有利變異基因，通過遺傳逐漸積累。變異是不定向的，自然選擇是定向的變異是不定向的，自然選擇是定向的. . 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產(chǎn)生并且產(chǎn)生

16、可育可育后代后代的的一群一群生物稱為一個物種，簡稱生物稱為一個物種，簡稱“種種”。1：物種的概念：物種的概念概念概念:指指同一同一物種物種不同不同種群間的個體，種群間的個體，在自然條件下在自然條件下基因不能自由交流基因不能自由交流的現(xiàn)象的現(xiàn)象。（1）地理隔離：）地理隔離：2、隔離的概念和類型、隔離的概念和類型在自然界，同一種生物由于地理上的障礙在自然界，同一種生物由于地理上的障礙而形成不同的種群，使得種群間不能發(fā)生而形成不同的種群，使得種群間不能發(fā)生基因交流的現(xiàn)象，叫做基因交流的現(xiàn)象，叫做地理隔離。地理隔離。東北虎東北虎華南虎華南虎 分布在不同自然區(qū)域的種群，由于高山、分布在不同自然區(qū)域的種群

17、，由于高山、河流和沙漠等地理上的障礙，使彼此間無法相河流和沙漠等地理上的障礙，使彼此間無法相遇而不能交配遇而不能交配例：東北虎與華南虎例：東北虎與華南虎（2）生殖隔離 不同物種之間一般是不能相互交配的，不同物種之間一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能產(chǎn)生可育的后代，即使交配成功，也不能產(chǎn)生可育的后代，這種現(xiàn)象叫這種現(xiàn)象叫生殖隔離生殖隔離。（。（原因原因是：動物求是：動物求偶方式不同、繁殖期不同，植物開花季節(jié)、偶方式不同、繁殖期不同，植物開花季節(jié)、花的形態(tài)不同，而造成的不能交配等。）花的形態(tài)不同，而造成的不能交配等。）馬馬驢驢騾騾例：馬和驢不是一個物種例：馬和驢不是一個物種因馬與驢交配產(chǎn)生

18、的后代騾沒有生殖能力因馬與驢交配產(chǎn)生的后代騾沒有生殖能力例：虎與獅交配的后代例：虎與獅交配的后代虎獅獸虎獅獸自然自然選擇選擇1 1例：加拉帕例：加拉帕戈斯群島上戈斯群島上幾種地雀幾種地雀地理地理隔離隔離生殖生殖隔離隔離原原種種變異1變異2變異類型1新種1自然自然選擇選擇2 2變異類型2新種2基因頻率的定向改變3 3、隔離在物種形成中的作用：新物種形成。、隔離在物種形成中的作用：新物種形成。物種的形成物種的形成 長期的地理隔離而達到生殖隔離。長期的地理隔離而達到生殖隔離。 生殖隔離一旦形成生殖隔離一旦形成，原來屬于同一，原來屬于同一物種的生物就成了物種的生物就成了不同不同的物種。的物種。物種形成

19、的意義：（1）、增加了生物的類型。）、增加了生物的類型。（2）、能適應(yīng)改變的環(huán)境。）、能適應(yīng)改變的環(huán)境。注意注意：有時無需地理隔離也能形成：有時無需地理隔離也能形成新物種新物種AABBCC（普通小麥）（普通小麥）DD（黑麥）（黑麥）ABC配子D配子ABCD（不育）AABBCCDD（八倍體小黑麥）（八倍體小黑麥）（可育）秋水仙素處理例：八倍體小黑麥的培育1 1、突變和基因重組突變和基因重組產(chǎn)生進化的原材料產(chǎn)生進化的原材料2 2、自然選擇自然選擇決定生物進化的方向決定生物進化的方向( (定向定向) )3 3、隔離隔離導(dǎo)致物種的形成導(dǎo)致物種的形成三三 、 共同進化與生物多樣性的形成共同進化與生物多樣性的形成1、共同進化、共同進化 含義含義 不同物種間的共同進化不同物種間的共同進化 生物與無機環(huán)境之間的相互影響和共同生物與無機環(huán)境之間的相互影響和共同 演變演變2、生物多樣性的形成、生物多樣性的形成 基因多樣性基因多樣性（1）生物多樣性的內(nèi)容）生物多樣性的內(nèi)容 物種多樣性物種多樣性 生態(tài)系統(tǒng)多樣性生態(tài)系統(tǒng)多樣性（2）生物多樣性形成的進化歷程）生物多樣性形成的進化歷程生物的進化歷程可概括為：生物的進化歷程可概括為：從原核生物到真核生物，從原核生物到真核生物，從無性生殖到有性生殖，由簡單到復(fù)雜，由水生到陸生從無性生殖到有性生殖，由簡單到復(fù)雜，由水生到陸生，由低等到高等。，由低等到高等。3、