第7章第2節(jié)1現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容

1、第第2 2節(jié)節(jié) 現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容一、種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化一、種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化探究活動(dòng)一：探究活動(dòng)一：創(chuàng)設(shè)情景：如果在灰色翅（基因型為創(chuàng)設(shè)情景：如果在灰色翅（基因型為aaaa）昆蟲的群體中）昆蟲的群體中偶然出現(xiàn)一只綠色翅（偶然出現(xiàn)一只綠色翅（AaAa）的變異個(gè)體，且綠色比灰色）的變異個(gè)體，且綠色比灰色更不容易被敵害發(fā)現(xiàn)。更不容易被敵害發(fā)現(xiàn)。問(wèn)題討論：?jiǎn)栴}討論：該變異對(duì)于昆蟲的存活有什么影響？該變異對(duì)于昆蟲的存活有什么影響？該綠色個(gè)體能一直生存下去嗎？該綠色個(gè)體能一直生存下去嗎？該綠色個(gè)體怎樣才能把它體內(nèi)的基因該綠色個(gè)體怎樣才能把它體內(nèi)的基因

2、A A傳遞下去？傳遞下去？即使即使AaAa的個(gè)體能夠繁殖，該個(gè)體的后代還都是綠色翅嗎？的個(gè)體能夠繁殖，該個(gè)體的后代還都是綠色翅嗎？有利于昆蟲躲避天敵，增加生存并繁殖后代的機(jī)會(huì)有利于昆蟲躲避天敵，增加生存并繁殖后代的機(jī)會(huì) 生物個(gè)體總會(huì)因?yàn)楦鞣N各樣的原因死亡，例如天敵的捕食、疾病、衰老等等生物個(gè)體總會(huì)因?yàn)楦鞣N各樣的原因死亡，例如天敵的捕食、疾病、衰老等等 生物只有通過(guò)生殖繁殖后代才能將自己的基因傳遞下來(lái)生物只有通過(guò)生殖繁殖后代才能將自己的基因傳遞下來(lái) 不是不是生物的進(jìn)化僅僅研究個(gè)體的表現(xiàn)型是否與環(huán)境適應(yīng)生物的進(jìn)化僅僅研究個(gè)體的表現(xiàn)型是否與環(huán)境適應(yīng)是不夠的，還需要研究是不夠的，還需要研究群體群體的基

3、因組成的變化。的基因組成的變化。思維梳理：思維梳理： 研究個(gè)體研究個(gè)體-群體群體-什么樣的群體？什么樣的群體？種群？種群？群落？群落？生態(tài)系統(tǒng)？生態(tài)系統(tǒng)？探究活動(dòng)（二）探究活動(dòng)（二）1.1.怎樣的一群個(gè)體可以稱為種群呢？怎樣的一群個(gè)體可以稱為種群呢？實(shí)際上，在自然界中，每個(gè)物種總是分成一個(gè)一實(shí)際上，在自然界中，每個(gè)物種總是分成一個(gè)一個(gè)或大或小的群體，這些群體就是不同的種群個(gè)或大或小的群體，這些群體就是不同的種群2.2.物種與種群又有什么區(qū)別呢？物種與種群又有什么區(qū)別呢？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個(gè)體全部個(gè)體叫做種群叫做種群現(xiàn)在練練吧！l1.一片草地上的全部蛇。一片

4、草地上的全部蛇。l2.一個(gè)湖泊中所有的鯽魚。一個(gè)湖泊中所有的鯽魚。l3.一片樹林中所有的雌性大山雀。一片樹林中所有的雌性大山雀。l4、一片草地上所有的成年鼠、一片草地上所有的成年鼠一個(gè)種群中的個(gè)體是機(jī)械地集合在一起嗎？一個(gè)種群中的個(gè)體是機(jī)械地集合在一起嗎？一個(gè)種群中的個(gè)體是能自由交配、繁殖一個(gè)種群中的個(gè)體是能自由交配、繁殖的，因此的，因此種群是生物種群是生物繁殖的基本單位繁殖的基本單位探究活動(dòng)（三）探究活動(dòng)（三）1.1.什么是基因庫(kù)？基因頻率的含義是什么？什么是基因庫(kù)？基因頻率的含義是什么？一個(gè)種群中一個(gè)種群中全部個(gè)體全部個(gè)體所含有的所含有的全部基因全部基因叫這個(gè)種群叫這個(gè)種群的的基因庫(kù)?；?/p>

5、庫(kù)。2.2.基因頻率的計(jì)算基因頻率的計(jì)算在一個(gè)種群基因庫(kù)中，某基因占在一個(gè)種群基因庫(kù)中，某基因占全部等位基因數(shù)全部等位基因數(shù)的的比率叫做比率叫做基因頻率基因頻率。在一個(gè)種群中，某在一個(gè)種群中，某基因型個(gè)體基因型個(gè)體占占全部個(gè)體全部個(gè)體的比率。的比率。基因型頻率基因型頻率：例題例題: :從種群中隨機(jī)抽出從種群中隨機(jī)抽出100100個(gè)個(gè)體個(gè)個(gè)體, ,測(cè)知基因型為測(cè)知基因型為AA,Aa,AA,Aa,和和aaaa的個(gè)體分別是的個(gè)體分別是3030、6060和和1010個(gè)個(gè). .那么那么A A和和a a的的基因頻率是多少基因頻率是多少? ?解解: :A A的基因頻率為的基因頻率為: :a a的基因頻率為：

6、的基因頻率為：=60%=60%=40%=40%PA=2AAAa2(AAAaaa)100%Pa=2aaAa2(AAAaaa)100%基因頻率基因頻率=某基因的數(shù)目某基因的數(shù)目全部等位基因的總數(shù)全部等位基因的總數(shù)100%例例 在一個(gè)種群中隨機(jī)抽取一定數(shù)量的個(gè)體，其中基因型在一個(gè)種群中隨機(jī)抽取一定數(shù)量的個(gè)體，其中基因型AAAA的的個(gè)體占個(gè)體占12%12%，基因型，基因型AaAa的個(gè)體占的個(gè)體占76%76%，基因型，基因型aaaa的個(gè)體占的個(gè)體占12%12%，那么基因那么基因A A和和a a頻率分別是多少？頻率分別是多少？AAA基因型頻率基因型頻率1/2Aa基因型頻率基因型頻率aaa基因型頻率基因型頻

7、率1/2Aa基因型頻率基因型頻率A= 12% +1/2 12% +1/2* *76% = 76% = 50% a= 1/2 1/2* *76%+ 12% = 76%+ 12% = 50%探究活動(dòng)（三）遺傳平遺傳平衡狀態(tài)衡狀態(tài)3. 用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的改變用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的改變 假設(shè)討論題假設(shè)討論題2中的群體滿足以下五個(gè)條件：中的群體滿足以下五個(gè)條件： 昆蟲群體數(shù)量足夠大，昆蟲群體數(shù)量足夠大， 全部的雌雄個(gè)體間都能全部的雌雄個(gè)體間都能自由交配自由交配并能產(chǎn)生后代，并能產(chǎn)生后代， 沒(méi)有遷入與遷出，沒(méi)有遷入與遷出， AA、Aa、aa三種基因型昆蟲的生存能力完全相三種基因型昆蟲的生存能力完全

8、相同（也就是說(shuō)自然選擇對(duì)同（也就是說(shuō)自然選擇對(duì)A、a控制的翅型性狀沒(méi)有作控制的翅型性狀沒(méi)有作用）用） 也沒(méi)有基因突變和染色體變異。也沒(méi)有基因突變和染色體變異。計(jì)算：計(jì)算： (1)子一代、子二代、子三代的基因頻率與基因型頻率子一代、子二代、子三代的基因頻率與基因型頻率在有性生殖過(guò)程中，如果符合遺傳平衡，產(chǎn)生的雌雄在有性生殖過(guò)程中，如果符合遺傳平衡，產(chǎn)生的雌雄配子：配子： A 60%A 60%a 40%a 40%36%24%16%AAAaAa 24%aa卵子卵子精子精子 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AA30%Aa60%aa10%基因基因頻率頻率A60%a40

9、%36%48%16%60%40%36%16%48%60%60%40%40%（2）分析各代基因頻率與基因型頻率相同嗎？）分析各代基因頻率與基因型頻率相同嗎？ 36%48%16% 例、在某一種群中，已調(diào)查得知，隱例、在某一種群中，已調(diào)查得知，隱性性狀者（等位基因用性性狀者（等位基因用A、a表示）表示） 占占16%，那么該性狀的，那么該性狀的AA、Aa基因型個(gè)體基因型個(gè)體出現(xiàn)的頻率分別為（出現(xiàn)的頻率分別為（ ）A.0.36、0.48 B.0.36、0.24 C.0.16、0.48 D.0.48、0.36A（3 3）上述計(jì)算結(jié)果是在滿足五個(gè)假設(shè)條件的基礎(chǔ)上計(jì)）上述計(jì)算結(jié)果是在滿足五個(gè)假設(shè)條件的基礎(chǔ)上計(jì)

10、算的，對(duì)自然界的種群來(lái)說(shuō)，這五個(gè)條件都能成立嗎？算的，對(duì)自然界的種群來(lái)說(shuō)，這五個(gè)條件都能成立嗎？特別是如果第點(diǎn)假設(shè)成立這與前面我們所學(xué)的基因突特別是如果第點(diǎn)假設(shè)成立這與前面我們所學(xué)的基因突變的哪個(gè)特點(diǎn)相違背？變的哪個(gè)特點(diǎn)相違背？ 基因突變可產(chǎn)生基因突變可產(chǎn)生新基因新基因( (等位基因等位基因) )，基因突變是可遺傳變基因突變是可遺傳變異的根本來(lái)源；是基異的根本來(lái)源；是基因頻率改變的基礎(chǔ)因頻率改變的基礎(chǔ)。不可以遺傳的變異不可以遺傳的變異可遺傳的變異可遺傳的變異基因突變基因突變?nèi)旧w變異染色體變異基因重組基因重組突變突變變異變異 遺傳平衡所指的種群是理想種群，在自然條件下，遺傳平衡所指的種群是理想

11、種群，在自然條件下，這樣的種群是不存在的。所以種群基因頻率遲早要發(fā)生這樣的種群是不存在的。所以種群基因頻率遲早要發(fā)生變化，所以種群的進(jìn)化是必然的。變化，所以種群的進(jìn)化是必然的。思考思考：生物自發(fā)突變的頻率很低，且大多數(shù)突變對(duì)生物生物自發(fā)突變的頻率很低，且大多數(shù)突變對(duì)生物體是有害的，它為何還能作為生物進(jìn)化的原材料呢？體是有害的，它為何還能作為生物進(jìn)化的原材料呢？ 例例 果蠅約有果蠅約有104對(duì)基因，假定每個(gè)基因的突變率都是對(duì)基因，假定每個(gè)基因的突變率都是105，若有一個(gè)中等數(shù)量的果蠅種群（約有，若有一個(gè)中等數(shù)量的果蠅種群（約有108個(gè)個(gè)體），個(gè)個(gè)體），那么每一代出現(xiàn)基因突變數(shù)是多少呢？那么每一代

12、出現(xiàn)基因突變數(shù)是多少呢？ 2 104 105個(gè)體個(gè)體 108種群種群=2 107突變突變產(chǎn)生產(chǎn)生等位基因等位基因基因重組基因重組多種多樣多種多樣的基因型的基因型種群出現(xiàn)大量種群出現(xiàn)大量的可遺傳變異的可遺傳變異不定向的變異不定向的變異形成了進(jìn)化的原材料形成了進(jìn)化的原材料（1 1）根據(jù)前面所學(xué)的你能做出假設(shè)嗎？）根據(jù)前面所學(xué)的你能做出假設(shè)嗎？探究活動(dòng)（一）探究活動(dòng)（一）“探究自然選擇對(duì)種群基因頻率的影響探究自然選擇對(duì)種群基因頻率的影響”黑褐色樹干上的樺尺蠖黑褐色樹干上的樺尺蠖自然選擇可以使種群的基因頻率定向改變自然選擇可以使種群的基因頻率定向改變探究活動(dòng)（二）2 2）現(xiàn)在我們用數(shù)學(xué)方法來(lái)討論一下樺

13、尺蠖基因頻率變化）現(xiàn)在我們用數(shù)學(xué)方法來(lái)討論一下樺尺蠖基因頻率變化的原因。的原因。18701870年樺尺蠖的基因型頻率為年樺尺蠖的基因型頻率為SS10% SS10% ； Ss20%Ss20%； ss70%ss70%，在樹干變黑這一環(huán)境條件下假如樹干變黑不利于，在樹干變黑這一環(huán)境條件下假如樹干變黑不利于樺尺蠖的生存，使得種群中淺色個(gè)體每年減少樺尺蠖的生存，使得種群中淺色個(gè)體每年減少10%10%，黑色，黑色個(gè)體每年增加個(gè)體每年增加10%10%，以后的幾年內(nèi)，樺尺蠖種群每年的基，以后的幾年內(nèi)，樺尺蠖種群每年的基因型頻率與基因頻率是多少呢？因型頻率與基因頻率是多少呢？第第1 1年年 第第2 2年年 第第

14、3年年第第4年年基因型基因型頻率頻率SS10%10%11.5%11.5%Ss20%20%22.9%22.9%ss70%70%65.6%65.6%基因基因頻率頻率S20%20%23%23%s80%80%77%77%70.7%26%29.2%14.7%56.1%60.9%26.1%73.9%29.3%13.1%升高升高降低降低(3)(3)在這個(gè)探究實(shí)驗(yàn)中根據(jù)上面的數(shù)據(jù)分析，變黑的環(huán)在這個(gè)探究實(shí)驗(yàn)中根據(jù)上面的數(shù)據(jù)分析，變黑的環(huán)境對(duì)樺尺蠖產(chǎn)生了什么樣的影響？變黑的環(huán)境對(duì)樺尺蠖境對(duì)樺尺蠖產(chǎn)生了什么樣的影響？變黑的環(huán)境對(duì)樺尺蠖淺色個(gè)體的出生率有影響嗎？淺色個(gè)體的出生率有影響嗎？(4)(4)在自然選擇中，直

15、接受選擇的是基因型還是表現(xiàn)型？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)境使控制淺色的變黑的環(huán)境使控制淺色的s s基因頻率減少，基因頻率減少，S S基因頻率增加?；蝾l率增加。 許多淺色個(gè)體可能在沒(méi)有交配、產(chǎn)卵前就已許多淺色個(gè)體可能在沒(méi)有交配、產(chǎn)卵前就已被天敵捕食被天敵捕食 天敵看到的是天敵看到的是樺尺蠖的體色（表現(xiàn)型）而樺尺蠖的體色（表現(xiàn)型）而不是控制體色的基因不是控制體色的基因自然選擇對(duì)種群基因頻率的影響自然選擇對(duì)種群基因頻率的影響1.某島嶼上存在著尺蛾的兩個(gè)變種，該地區(qū)原為森林，某島嶼上存在著尺蛾的兩個(gè)變種，該地區(qū)原為森林，后建設(shè)成工業(yè)區(qū)。下表為該地區(qū)不同時(shí)期的兩個(gè)變種尺后

16、建設(shè)成工業(yè)區(qū)。下表為該地區(qū)不同時(shí)期的兩個(gè)變種尺蛾的數(shù)量比。變化產(chǎn)生的原因是蛾的數(shù)量比。變化產(chǎn)生的原因是A灰尺蛾遷離，黑尺蛾遷入灰尺蛾遷離，黑尺蛾遷入B工業(yè)煤煙使灰尺蛾變成黑尺蛾工業(yè)煤煙使灰尺蛾變成黑尺蛾C自然選擇作用自然選擇作用D人工選擇的作用人工選擇的作用2.用現(xiàn)代生物進(jìn)化理論分析解釋狼的進(jìn)化過(guò)程。用現(xiàn)代生物進(jìn)化理論分析解釋狼的進(jìn)化過(guò)程。(1)狼群中存在不同類型的個(gè)體，如有跑得快的，有跑得狼群中存在不同類型的個(gè)體，如有跑得快的，有跑得慢的。它說(shuō)明生物的變異是慢的。它說(shuō)明生物的變異是 ，而這種特性是，而這種特性是生物進(jìn)化的生物進(jìn)化的 。(2)隨著環(huán)境的改變，食物稀少，跑得快、兇猛的狼才能隨著環(huán)

17、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(duì)狼起了獲得食物生存下去。這樣，食物、環(huán)境對(duì)狼起了_作用，而這種作用是作用，而這種作用是_的，它決定著生物進(jìn)化的的，它決定著生物進(jìn)化的_。森林時(shí)期森林時(shí)期工業(yè)時(shí)期工業(yè)時(shí)期灰蛾灰蛾黑蛾黑蛾灰蛾灰蛾黑蛾黑蛾99%1%1%99%不定向的不定向的原材料原材料選擇選擇方向方向定向的定向的Cl例例7：(2003年年2月南京調(diào)研卷月南京調(diào)研卷)對(duì)某校學(xué)生進(jìn)行色盲遺傳病調(diào)查對(duì)某校學(xué)生進(jìn)行色盲遺傳病調(diào)查研究后發(fā)現(xiàn)：研究后發(fā)現(xiàn)：780名女生中有患者名女生中有患者23人、攜帶者人、攜帶者52人；人；820名男名男生中有患者生中有患者65人，那么該群體中色盲基因的頻率是人，那么該群體中色盲基因的頻率是( )lA.4.4% B.5.1% C.6.8% D.10.2%l【解析解析】l色盲是伴色盲是伴X染色體隱性遺傳，女性色盲患者的基因型是：染色體隱性遺傳，女性色盲患者的基因型是： XbXb ，女性攜帶者的基因型是：女性攜帶者的基因型是：XBXb，男性色盲患者的基因型是：，男性色盲患者的基因型是： Xb Y。 (男性無(wú)攜帶者男性無(wú)攜帶者)l根據(jù)題意，根據(jù)題意，780名