現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容完整版課件

1、第7章 現(xiàn)代生物進(jìn)化理論第2節(jié) 現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容人教版必修2達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說的局限性1.對于遺傳和變異的本質(zhì)不能作出科學(xué)解釋2.對生物進(jìn)化的解釋局限于個體水平3.強(qiáng)調(diào)物種形成都是漸變的結(jié)果，無法解釋物種大爆發(fā)現(xiàn)象達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說現(xiàn)代生物進(jìn)化理論研究對象研究水平個體性狀水平種群基因水平研究生物進(jìn)化要在允許個體間能自由交配并產(chǎn)生后代的前提下進(jìn)行。研究生物進(jìn)化要在允許基因交流、擴(kuò)散、延續(xù)的群體中進(jìn)行。資料一：樺尺蛾，尺蛾科一種昆蟲。其幼蟲是樺樹的主要害蟲，因此中文學(xué)名叫樺尺蛾。在19世紀(jì)中葉之前人們見到的這種蛾,都是淺灰色的，偶然出現(xiàn)了一只黑色樺尺蛾（之后再也沒有通過突變出現(xiàn)黑色個

2、體）。到19世紀(jì)末期，英國中部地區(qū)的林地由于大型工業(yè)城市的發(fā)展造成了嚴(yán)重煤煙污染，樹干變黑，這一環(huán)境變化導(dǎo)致林地里黑色樺尺蛾所占比例增加。1.種群的概念 生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個體叫做種群. 種群中的個體并不是機(jī)械地集合在一起,而是彼此可以交配,并通過繁殖將各自的基因傳給后代.種群是生物繁殖、進(jìn)化的基本單位。(一)種群是生物進(jìn)化的基本單位 既然對進(jìn)化的研究應(yīng)當(dāng)立足于種群和基因水平，那么研究生物的進(jìn)化即為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。現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容(共42張PPT)現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容(共42張PPT)2.基

3、因庫的概念 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3.基因頻率的概念 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，叫做基因頻率現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容(共42張PPT)現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容(共42張PPT)資料二：在一個煙嚴(yán)重煤煙污染的工業(yè)區(qū)，生活著一個500只灰色（基因型為aa）樺尺蛾的種群，期間偶然出現(xiàn)一只黑色（基因型為Aa）的變異個體，并且在其臨死前與一只灰色個體完成了交配，產(chǎn)下了一批后代。(1)開始時，灰色樺尺蛾數(shù)量多，此時該種群的基因庫中A和a的基因頻率分別是多少？(2)隨著黑褐色翅個體的死亡，這個個體身上的A基因隨之消失，那么這個種群的基因庫中A基

4、因也會消失嗎？為什么？(3)猜想若干年后什么類型的樺尺蛾數(shù)量多？該種群的基因庫中A和a基因頻率與剛開始時相比會發(fā)生什么變化？(4)基于以上分析，思考：生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是什么？ 現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容(共42張PPT)現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容(共42張PPT)生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是基因頻率的改變表面上看是以灰色個體為主的種群進(jìn)化成以黑色個體為主的種群。即：生物進(jìn)化過程就是種群基因頻率發(fā)生變化的過程。實(shí)質(zhì)上是A基因的逐漸“擴(kuò)張”和a基因的逐漸“消逝”?，F(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容(共42張PPT)現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容(共42張PPT)3. 種群基因頻率的影響因素現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容(共42

5、張PPT)現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容(共42張PPT)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%現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容(共42張PPT)現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容(共42張PPT)親代子一代 子二代 子三代基因型頻率AA30%Aa60%aa10%基因頻率A60%a40%36%48%16%60%40%36%16%48%60%40%60%40%36%48%16% 在該種群滿足五個條件的情況下,計(jì)算子一

6、代、子二代、子三代的基因頻率與基因型頻率 ; 分析每一代的基因頻率與基因型頻率相同嗎？ 現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容(共42張PPT)現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容(共42張PPT)資料三:1870年樺尺蛾的基因型頻率為SS（黑色）10%；Ss（黑色）20%；ss（淺色）70%，在樹干變黑這一環(huán)境條件下,是的種群中淺色個體每年減少10%，黑色個體每年增加10%，以后的幾年內(nèi)，樺尺蛾種群每年的基因型頻率和基因頻率是多少？（提示：不同年份該種群個體總數(shù)可能有所改變）第1年第2年第3年第4年基因型頻率SS10%11.5%Ss20%22.9%ss70%65.6%基因頻率S20%23%s80%77%70.7%

7、26%29.3%14.6%56.1%60.9%26.1%73.9%29.3%13.1%升高降低現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容(共42張PPT)現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容(共42張PPT)如果該種群出現(xiàn)新的突變型（基因型為A2a或A2A2），也就是產(chǎn)生新的等位基因（A2），種群的基因頻率會變化嗎？基因A2的頻率可能會怎樣變化？如果將題干中的“自然選擇對翅色這一相對性狀沒有作用”改成“aa個體會在自然選擇中被淘汰”，那么每一代的基因型頻率和基因頻率會發(fā)生變化嗎？ 滿足五個假設(shè)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

8、群的進(jìn)化是必然的.上述計(jì)算結(jié)果是在滿足五個假設(shè)條件的基礎(chǔ)上計(jì)算的，對自然界的種群來說，這五個條件都能成立嗎？突變產(chǎn)生的新基因會使種群的基因頻率發(fā)生變化。基因A2的頻率是增加還是減少，要看這一突變對生物體是有益還是有害的，這往往取決于生物生存的環(huán)境。會發(fā)生變化，A的基因頻率會增大，a的基因頻率會減小?，F(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容(共42張PPT)現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容(共42張PPT)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是由英國數(shù)學(xué)家哈代和德國醫(yī)生溫伯格分別于1908年和1909年獨(dú)立證明的，這一定律又稱哈代溫伯格定律?，F(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容(共42張PPT)現(xiàn)代生物進(jìn)化理

9、論的主要內(nèi)容(共42張PPT)若種群中一等位基因?yàn)锳和a，設(shè)A的基因頻率=p，a的基因頻率=q ，則如果一個種群符合下列條件：那么，這個種群的基因頻率和基因型頻率可以在一代代的遺傳中穩(wěn)定不變，保持平衡。1、種群非常大，2、雌雄個體間能隨機(jī)交配，3、沒有個體遷入和遷出， 4、沒有自然選擇，5、沒有突變(pq)=A%+a%=1 AA的基因型頻率= ； Aa的基因型頻率= ；aa的基因型頻率= ; (pq)2=p2+2pq+q2=AA%+Aa%+aa%=1p22pqq2現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容(共42張PPT)現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容(共42張PPT)1、某松鼠體色受一對等位基因A和a控制，黑色

10、（A）對淺色（a）是顯性該種群第1年AA、Aa和aa的基因型頻率分別為10%、30%和60%請回答：（1）該種群中A的基因頻率為_，如果該種群滿足五個基本條件：種群_、不發(fā)生基因突變、不發(fā)生_、沒有遷入遷出，且種群中個體間能隨機(jī)交配，則理論上該種群的后代中a的基因頻率_（會、不會）發(fā)生改變。（2）假設(shè)所處環(huán)境的改變不利于淺色個體的生存，則未來種群中a的基因頻率變化趨勢是_（不變、變大、變小）。該種群_（有、沒有）發(fā)生生物進(jìn)化，判斷的依據(jù)是_。在自然選擇過程中，直接選擇的是_（基因型、表現(xiàn)型）。 25%非常大自然選擇不會變小有種群的基因頻率發(fā)生了改變表現(xiàn)型2、鐮刀型細(xì)胞貧血癥是由常染色體上的隱性

11、致病基因引起的，患者在幼年時期夭折。現(xiàn)在甲、乙兩地區(qū)進(jìn)行調(diào)查，其中乙為瘧疾流行地區(qū)。兩地區(qū)人群中各種基因的比例如下圖：甲地區(qū)人群中A的基因頻率為 。a的基因頻率為 ；乙地區(qū)人群中A的基因頻率為 。a的基因頻率為 。若干年后再進(jìn)行調(diào)查，甲地區(qū)人群中的A的基因頻率將 ，乙地區(qū)人群中的A的基因頻率將 。如果在乙地區(qū)消滅瘧疾，若干年后再進(jìn)行調(diào)查，將會發(fā)現(xiàn)A基因的頻率會 。96.5%3.5%50.5%49.5%上升下降上升小 結(jié)種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化(一)種群是生物進(jìn)化的基本單位1、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1、什么是突變？現(xiàn)代遺傳學(xué)研究表明，可遺傳的變異來源于基

12、因突變、基因重組和染色體變異。其中基因突變和染色體變異統(tǒng)稱為突變。(二)突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料 自然界中生物的自然突變頻率很低，而且一般對生物體是有害的。為什么還能夠改變種群中的基因頻率呢？種群是由許多個體組成的，每個個體的每一個細(xì)胞內(nèi)都有成千上萬個基因，這樣，每一代就會產(chǎn)生大量的突變。2、種群中每一代都會產(chǎn)生大量的突變例如：果蠅約有104對基因，假定每個基因的突變率都是105，若有一個中等數(shù)量的果蠅種群（約有108個個體），那么每一代出現(xiàn)基因突變數(shù)是多少呢？ 2 104 105個體 108種群=2 1071種群中突變的特點(diǎn)： 突變數(shù)很大、隨機(jī)、不定向2種群基因重組的結(jié)果：產(chǎn)生更多可遺

13、傳變異、不定向3、突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料基因突變產(chǎn)生的等位基因，通過有性生殖過程中的基因重組而形成多種多樣有基因型。使種群出現(xiàn)大量可遺傳的變異，為生物進(jìn)化提供了原材料。突變基因重組新的等位基因多種多樣的基因型種群中出現(xiàn)大量的可遺傳的變異變異是不定向的形成了進(jìn)化的原材料,不能決定生物進(jìn)化的方向此外，突變的有害還是有利也不是絕對的，這往往取決于生物的生存環(huán)境。例如：(三)自然選擇決定生物進(jìn)化的方向（1）根據(jù)前面所學(xué)的知識你能做出假設(shè)嗎？探究：“自然選擇對種群基因頻率的影響”長滿地衣的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（2）用數(shù)學(xué)方法來討論一下樺尺蠖基因頻

14、率變化的原因。1870年樺尺蛾的基因型頻率為SS（黑色）10%；Ss（黑色）20%；ss（淺色）70%，在樹干變黑這一環(huán)境條件下,是的種群中淺色個體每年減少10%，黑色個體每年增加10%，以后的幾年內(nèi)，樺尺蛾種群每年的基因型頻率和基因頻率是多少？（提示：不同年份該種群個體總數(shù)可能有所改變）第1年第2年第3年第4年基因型頻率SS10%11.5%Ss20%22.9%ss70%65.6%基因頻率S20%23%s80%77%70.7%26%29.3%14.6%56.1%60.9%26.1%73.9%29.3%13.1%升高降低(3)在這個探究實(shí)驗(yàn)中根據(jù)上面的數(shù)據(jù)分析，變黑的環(huán)境對樺尺蠖產(chǎn)生了什么樣的影

15、響？變黑的環(huán)境對樺尺蠖淺色個體的出生率有影響嗎？(4)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可能在沒有交配、產(chǎn)卵前就已被天敵捕食天敵看到的是樺尺蠖得體色（表現(xiàn)型）而不是控制體色的基因現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容(共42張PPT)現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容(共42張PPT) 因此： 自然選擇使種群的基因頻率定向改變，決定了生物進(jìn)化的方向?，F(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容(共42張PPT)現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容(共42張PPT)二、隔離與物種的形成 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稱為一個物種，簡稱“種”。1：物

16、種的概念現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容(共42張PPT)現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容(共42張PPT)概念:指同一物種不同種群間的個體，在自然條件下基因不能自由交流的現(xiàn)象。（1）地理隔離：2、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，叫做地理隔離?，F(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容(共42張PPT)現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容(共42張PPT)東北虎華南虎 分布在不同自然區(qū)域的種群，由于高山、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例：東北虎與華南虎現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容(共42張PPT)現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容(共42張PPT)

17、（2）生殖隔離 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，這種現(xiàn)象叫生殖隔離。（原因是：動物求偶方式不同、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。）馬驢騾例：馬和驢不是一個物種因馬與驢交配產(chǎn)生的后代騾沒有生殖能力例：虎與獅交配的后代虎獅獸自然選擇1例：加拉帕戈斯群島上幾種地雀地理隔離生殖隔離原種變異類型1新種1自然選擇2變異類型2新種2基因頻率的定向改變長期自然選擇長期自然選擇3、隔離在物種形成中的作用：新物種形成。種群1種群2如麻鴨(左)和孚鴨(右)都是大雁的后代，由于長期地理隔離而沒有相互交配，沒有基因交流，形成了生殖隔離，現(xiàn)在即使人為讓它們

18、交配，也不能產(chǎn)生可育的后代了。也就是說，它們形成兩個不同的物種了。物種的形成長期的地理隔離而達(dá)到生殖隔離。生殖隔離一旦形成，原來屬于同一物種的生物就成了不同的物種。（1）、不同的的種群出現(xiàn)不同的突變和基因重組，使不同種群基因頻率的變化不同。（2）、生存的環(huán)境不同，選擇的基因不同，使不同種群的基因頻率的變化不同。 因此，隔離是物種形成的必要條件。隔離形成新物種的原因：物種形成的意義：（1）、增加了生物的類型。（2）、能適應(yīng)改變的環(huán)境。注意：有時無需地理隔離也能形成新物種 在自然界里還存在另一種物種形成方式，它往往只需要幾代甚至一代就完成了，而且不需經(jīng)過地理隔離。例如，多倍體植物的形成就是如此。自

19、然界里幾乎將近一半的被子植物和某些栽培作物就是這樣形成的。AABBCC（普通小麥）DD（黑麥）ABC配子D配子ABCD（不育）AABBCCDD（八倍體小黑麥）（可育）秋水仙素處理例：八倍體小黑麥的培育現(xiàn)代進(jìn)化論解釋物種形成的基本環(huán)節(jié)1、種群是生物進(jìn)化的基本單位2、突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料3、自然選擇決定生物進(jìn)化的方向(定向)4、隔離導(dǎo)致物種的形成三 、 共同進(jìn)化與生物多樣性的形成3、生物進(jìn)化理論在發(fā)展 含義 不同物種間的共同進(jìn)化生物與無機(jī)環(huán)境之間的相互影響和共同演變2、生物多樣性的形成（1）生物多樣性的內(nèi)容 基因多樣性物種多樣性生態(tài)系統(tǒng)多樣性（2）生物多樣性形成的進(jìn)化歷程生物的進(jìn)化歷程可概括為：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，由低等到高等。1、共同進(jìn)化1、馬（2N64）和驢（2N62）雜交能產(chǎn)生后代稱騾子，能夠正常發(fā)育，但不能生育，這種情況稱之為 （ ） A、雜交育種 B、人工誘變 C、基因重組 D、生殖隔離2、產(chǎn)生上述情況的原因主要是 （ ） A、染色體結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化 B、馬和驢的遺傳物質(zhì)有本質(zhì)區(qū)別 C、發(fā)生突變 D、減數(shù)分裂過程中聯(lián)會紊亂DD