隔離與物種形成(公開(kāi)課)

1、一、一、 種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化 是生物進(jìn)化的基本單位是生物進(jìn)化的基本單位 產(chǎn)生進(jìn)化的原材料產(chǎn)生進(jìn)化的原材料 決定生物進(jìn)化的方向決定生物進(jìn)化的方向種群種群突變和基因重組突變和基因重組自然選擇自然選擇二二 隔離隔離與與物種物種的形成的形成一一 、物種物種的概念的概念 在遺傳學(xué)和進(jìn)化論中，把能夠在在遺傳學(xué)和進(jìn)化論中，把能夠在自然狀態(tài)下自然狀態(tài)下相互交配相互交配，并能夠產(chǎn)，并能夠產(chǎn)生出生出可育后代可育后代的的一群生物一群生物稱為一稱為一個(gè)物種，簡(jiǎn)稱個(gè)物種，簡(jiǎn)稱“種種”。注意與。注意與種種群群的區(qū)別。的區(qū)別。如何區(qū)分如何區(qū)分種群種群與與物種物種兩個(gè)概念？?jī)蓚€(gè)概念？提示

2、：提示：種群強(qiáng)調(diào)的是種群強(qiáng)調(diào)的是同一自然區(qū)域同一自然區(qū)域、同種同種生物生物的全部個(gè)體，的全部個(gè)體，物種物種則強(qiáng)調(diào)能則強(qiáng)調(diào)能相互交配相互交配并產(chǎn)生可育后代并產(chǎn)生可育后代的一群生物。同一種群的的一群生物。同一種群的個(gè)體一定屬于同一物種，同一物種的個(gè)體個(gè)體一定屬于同一物種，同一物種的個(gè)體可能分布于不同的區(qū)域，分屬于不同的種可能分布于不同的區(qū)域，分屬于不同的種群。群。（物種（物種 種群）種群） 不同物種之間一般是不能夠相互交不同物種之間一般是不能夠相互交配的，即使交配成功，也配的，即使交配成功，也不能夠產(chǎn)生可不能夠產(chǎn)生可育的后代育的后代，這種現(xiàn)象叫生殖隔離。，這種現(xiàn)象叫生殖隔離。如季如季節(jié)隔離；生殖細(xì)

3、胞不親合性；求偶方式節(jié)隔離；生殖細(xì)胞不親合性；求偶方式不同不同;生殖器官不相配；雜種不活；雜種生殖器官不相配；雜種不活；雜種不育等。不育等。生殖隔離：生殖隔離：想一想：二倍體西瓜和四倍體想一想：二倍體西瓜和四倍體西瓜是不是同一物種？西瓜是不是同一物種？馬馬驢驢騾騾（6363條染色體條染色體）（6262條染色體條染色體） （6464條染色體條染色體）騾是騾是不育不育的，所以馬和驢是兩個(gè)物種。的，所以馬和驢是兩個(gè)物種。你知道為什么你知道為什么騾子是不可育的騾子是不可育的嗎嗎? ? 荇菜與梅花因花期花期不同不同而出現(xiàn)生殖隔離孔雀與巨嘴鳥(niǎo)因求偶方式不同求偶方式不同二出現(xiàn)生殖隔離曼陀羅的花粉在其他植物的

4、花的柱頭上不能完全萌發(fā)成為花粉管，使得兩性生殖細(xì)胞不能融合兩性生殖細(xì)胞不能融合而形成生殖隔離地理隔離：地理隔離： 同一種生物由于高山、河流、沙漠或其他地理同一種生物由于高山、河流、沙漠或其他地理上的障礙，使不同的種群不能進(jìn)行上的障礙，使不同的種群不能進(jìn)行基因交流基因交流的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。東北虎東北虎華南虎華南虎不同種群間的個(gè)體，在自然條不同種群間的個(gè)體，在自然條件下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。二二 隔離：隔離：加拉帕戈斯群島上的地雀實(shí)例1.1.設(shè)想南美洲大陸的一種地雀來(lái)到加拉帕戈斯群島設(shè)想南美洲大陸的一種地雀來(lái)到加拉帕戈斯群島后，先在兩個(gè)島嶼上形成兩個(gè)初始種群。這兩個(gè)種后

5、，先在兩個(gè)島嶼上形成兩個(gè)初始種群。這兩個(gè)種群的個(gè)體數(shù)量都不多。它們的基因頻率一樣嗎？群的個(gè)體數(shù)量都不多。它們的基因頻率一樣嗎？由于這兩個(gè)種群的個(gè)體數(shù)量都不夠多，基由于這兩個(gè)種群的個(gè)體數(shù)量都不夠多，基因頻率可能是不一樣的。因頻率可能是不一樣的。資料分析不同島嶼上的地雀種群，產(chǎn)生突變的情況不同島嶼上的地雀種群，產(chǎn)生突變的情況一樣嗎？一樣嗎？不一樣。因?yàn)橥蛔兪请S機(jī)發(fā)生的。不一樣。因?yàn)橥蛔兪请S機(jī)發(fā)生的。資料分析對(duì)不同島嶼上的地雀種群來(lái)說(shuō)，環(huán)境的對(duì)不同島嶼上的地雀種群來(lái)說(shuō)，環(huán)境的作用有沒(méi)有差別？這對(duì)種群基因頻率的變化作用有沒(méi)有差別？這對(duì)種群基因頻率的變化會(huì)產(chǎn)生什么影響？會(huì)產(chǎn)生什么影響？不同島嶼的地形和植

6、被條件不一樣，因此環(huán)境的作用會(huì)有差別，導(dǎo)致種群基因頻率朝不同的方向改變。資料分析資料分析4 4、如果這片海域只有一個(gè)小島，還會(huì)形成這、如果這片海域只有一個(gè)小島，還會(huì)形成這么多種地雀嗎？么多種地雀嗎？不會(huì)，因?yàn)閭€(gè)體間有基因交流不會(huì)，因?yàn)閭€(gè)體間有基因交流 隔離在物種形成中的作用隔離在物種形成中的作用地雀地雀甲島地雀甲島地雀乙島地雀乙島地雀丙島地雀丙島地雀丁島地雀丁島地雀突突變變和和基基因因重重組組 自自然然選選擇擇 甲島地雀甲島地雀1 1乙島地雀乙島地雀2 2丙島地雀丙島地雀3 3丁島地雀丁島地雀4 4種種群群基基因因庫(kù)庫(kù)改改變變小結(jié)：物種形成過(guò)程小結(jié)：物種形成過(guò)程種種群群地理隔離地理隔離小小種種

7、群群自然選擇自然選擇生殖隔離生殖隔離新新物物種種定向定向改變改變基因頻率基因頻率（由（由突變和基因重組突變和基因重組產(chǎn)生產(chǎn)生變異變異）經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的地理隔離而達(dá)到生殖隔離經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的地理隔離而達(dá)到生殖隔離物種形成物種形成的標(biāo)志的標(biāo)志加拉帕戈斯群島的地雀的形成方式加拉帕戈斯群島的地雀的形成方式物種形成的物種形成的三個(gè)基本環(huán)節(jié)三個(gè)基本環(huán)節(jié): :突變和基因重組突變和基因重組自然選擇自然選擇 隔離隔離1. 經(jīng)過(guò)地理隔離的種群，若再次相遇仍經(jīng)過(guò)地理隔離的種群，若再次相遇仍能交配和繁殖后代，這樣不同的種群稱能交配和繁殖后代，這樣不同的種群稱之為之為亞種亞種。2.生殖隔離生殖隔離是物種形成的是物種形成的標(biāo)志標(biāo)志。

8、兩個(gè)種群。兩個(gè)種群一旦形成生殖隔離，這兩個(gè)種群就屬于一旦形成生殖隔離，這兩個(gè)種群就屬于兩個(gè)物種兩個(gè)物種。思考：新物種在形成時(shí)必須要先經(jīng)過(guò)地理思考：新物種在形成時(shí)必須要先經(jīng)過(guò)地理隔離才能達(dá)到生殖隔離嗎？隔離才能達(dá)到生殖隔離嗎？有時(shí)無(wú)需地理隔離有時(shí)無(wú)需地理隔離也能形成新物種也能形成新物種 在自然界里在自然界里還存在還存在另一種物種另一種物種形成方式形成方式，它往往，它往往只需要幾代甚至一只需要幾代甚至一代就完成了，而且代就完成了，而且不需經(jīng)過(guò)地理隔離。不需經(jīng)過(guò)地理隔離。例如，多倍體植物例如，多倍體植物的形成就是如此。的形成就是如此。自然界里幾平將近自然界里幾平將近一半的被子植物和一半的被子植物和某

9、些栽培作物就是某些栽培作物就是這樣形成的。這樣形成的。AABBCC（普通小麥）（普通小麥）DD（黑麥）（黑麥）ABC配子配子D配子配子ABCD（不育）（不育）AABBCCDD（八倍體小黑麥）（八倍體小黑麥）（可育）（可育）秋水仙素處理秋水仙素處理例：八倍體小黑麥的培育例：八倍體小黑麥的培育1.經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的地理隔離而達(dá)到生殖隔離是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的地理隔離而達(dá)到生殖隔離是物種形成物種形成比較比較常見(jiàn)常見(jiàn)的方式的方式2.一般情況下，一般情況下，地理隔離地理隔離是生殖隔離的先決是生殖隔離的先決條件，條件，生殖隔離生殖隔離一旦形成，原來(lái)屬于一個(gè)物一旦形成，原來(lái)屬于一個(gè)物種的兩個(gè)種群，就成了兩個(gè)物種。種的兩個(gè)種群

10、，就成了兩個(gè)物種。 3.生物進(jìn)化是一個(gè)生物進(jìn)化是一個(gè)量變到質(zhì)變量變到質(zhì)變的過(guò)程，是一的過(guò)程，是一個(gè)長(zhǎng)期的歷史過(guò)程個(gè)長(zhǎng)期的歷史過(guò)程 4.一個(gè)物種的形成一個(gè)物種的形成必須要經(jīng)過(guò)生殖隔離必須要經(jīng)過(guò)生殖隔離，但，但不一定經(jīng)過(guò)地理隔離不一定經(jīng)過(guò)地理隔離，如多倍體的產(chǎn)生。，如多倍體的產(chǎn)生。 隔離在物種形成中的作用的總結(jié)隔離在物種形成中的作用的總結(jié)1.1.如果有兩個(gè)小種群的動(dòng)物，在形態(tài)結(jié)構(gòu)上如果有兩個(gè)小種群的動(dòng)物，在形態(tài)結(jié)構(gòu)上相近，它們必須具備下列哪一特征，才能歸相近，它們必須具備下列哪一特征，才能歸為一個(gè)物種：為一個(gè)物種：( ( ）A.A.它們必須分布在同一地理區(qū)域它們必須分布在同一地理區(qū)域B.B.它們的

11、基因一定要相同它們的基因一定要相同C.C.它們的毛色一定要相同它們的毛色一定要相同D.D.能相互交配繁殖并產(chǎn)生可育后代能相互交配繁殖并產(chǎn)生可育后代D2.2.外表相近但種類不同的魚(yú)在生殖期間將卵外表相近但種類不同的魚(yú)在生殖期間將卵和精子釋放在同一水域中，但一種魚(yú)的精子和精子釋放在同一水域中，但一種魚(yú)的精子不能進(jìn)入另一種魚(yú)的卵，這種現(xiàn)象屬于：不能進(jìn)入另一種魚(yú)的卵，這種現(xiàn)象屬于：( ( ）A.A.生殖隔離生殖隔離 B.B.地理隔離地理隔離C.C.形態(tài)各異形態(tài)各異 D.D.不在同一水層不在同一水層A3.3.隔離在物種形成中的主要作用是：隔離在物種形成中的主要作用是：( ( ）A.A.使種群間的個(gè)體互不

12、相識(shí)使種群間的個(gè)體互不相識(shí)B.B.使不同種群各適應(yīng)于不同的地理環(huán)境使不同種群各適應(yīng)于不同的地理環(huán)境C.C.使種群間雌雄個(gè)體失去交配機(jī)會(huì)使種群間雌雄個(gè)體失去交配機(jī)會(huì)D.D.使種群之間停止基因交流，并朝著不同的使種群之間停止基因交流，并朝著不同的方向演變方向演變D作業(yè)1 1、如何區(qū)分種群與物種兩個(gè)概念？、如何區(qū)分種群與物種兩個(gè)概念？2 2、新物種的形成有何意義？、新物種的形成有何意義？3 3、完成、完成P121-P122P121-P122課后習(xí)題課后習(xí)題 物種形成本身表示生物類型的物種形成本身表示生物類型的增加。同時(shí)，它也意味著生物能增加。同時(shí)，它也意味著生物能夠以新的方式利用環(huán)境條件，從夠以新的

13、方式利用環(huán)境條件，從而為生物的進(jìn)一步發(fā)展開(kāi)辟新的而為生物的進(jìn)一步發(fā)展開(kāi)辟新的前景。前景。突變和基因重組突變和基因重組種群基因頻率種群基因頻率改變改變積累積累基因庫(kù)的差別基因庫(kù)的差別種群間種群間生殖隔離生殖隔離標(biāo)志標(biāo)志著著地理隔離地理隔離時(shí)間時(shí)間擴(kuò)大擴(kuò)大自然選擇自然選擇物種形成物種形成導(dǎo)致導(dǎo)致導(dǎo)致導(dǎo)致三、共同進(jìn)化三、共同進(jìn)化（不同物種之間）（不同物種之間）某種蘭花和專門(mén)給它傳粉的蛾某種蘭花和專門(mén)給它傳粉的蛾獵豹追捕斑馬獵豹追捕斑馬（生物與無(wú)機(jī)環(huán)境之間）（生物與無(wú)機(jī)環(huán)境之間）不同不同物種之間物種之間、生物與無(wú)機(jī)環(huán)生物與無(wú)機(jī)環(huán)境之間境之間在相互影響中不斷進(jìn)化在相互影響中不斷進(jìn)化和發(fā)展，這就是和發(fā)展，

14、這就是共同進(jìn)化共同進(jìn)化四、生物多樣性的形成四、生物多樣性的形成地球形成地球形成原始生命：古細(xì)菌（厭氧異養(yǎng)）原始生命：古細(xì)菌（厭氧異養(yǎng)）（3535億年前）億年前）原核生物：藍(lán)藻原核生物：藍(lán)藻 細(xì)菌（自養(yǎng)）細(xì)菌（自養(yǎng)）真核生物：真核生物：出現(xiàn)了有性生物出現(xiàn)了有性生物（1515億年前）億年前）植物：植物：厥類植物厥類植物裸子植物裸子植物被子植物被子植物動(dòng)物：動(dòng)物：兩棲類動(dòng)物兩棲類動(dòng)物爬行動(dòng)物爬行動(dòng)物 恐龍時(shí)代恐龍時(shí)代哺乳動(dòng)物哺乳動(dòng)物 人類時(shí)代人類時(shí)代古生代（古生代（寒武紀(jì)寒武紀(jì)）中生代中生代新生代新生代四、生物多樣性的形成四、生物多樣性的形成1 1、生物多樣性的內(nèi)容：、生物多樣性的內(nèi)容：基因基因多樣性多樣性 物種物種多樣性多樣性 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)多樣性多樣性2 2、生物多樣性的形成的進(jìn)化歷程、生物多樣性的形成的進(jìn)化歷程化石化石了解進(jìn)化歷程的主要依據(jù)是了解進(jìn)化歷程的主要依據(jù)是 ：生物的進(jìn)化歷程可概括為：生物的進(jìn)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(wú)性生殖到有性生殖從無(wú)性生殖到有性生殖 由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，由低等到高等由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，由低等到高等 由水生到陸生，由水生到陸生，由