種群基因組成的變化課件

1、適應(yīng)是自然選擇的結(jié)果拉馬克的進化學說觀點1：當今所有的生物都是由更古老的生物進化來的（不是神創(chuàng)的），各種生物的適應(yīng)性特征是在進化過程中逐漸形成的（是可變的）；觀點2：適應(yīng)的形成都是由于“用進廢退” 和“獲得性遺傳”。用進廢退：器官越用越發(fā)達，廢而不用就會造成形態(tài)上的退化；獲得性遺傳：這些因用進廢退而獲得的性狀是可以遺傳給后代的。物種不變論：認為各種生物都是自古以來就如此的。食蟻獸舌頭之所以細長，是長期舔食螞蟻的結(jié)果鼴鼠長期生活在地下，視覺派不上用場，眼睛就萎縮、退化適應(yīng)是自然選擇的結(jié)果拉馬克的觀點1：當今所有的生物都是由更古拉馬克是歷史上第一個系統(tǒng)提出進化理論的學者，這一理論否定了生命世界中某

2、種神秘力量的存在，使人們認識到物種是可變的，而且是由低等向高等不斷進化的，這對于進化論的發(fā)展乃至整個生物科學的發(fā)展都起到了重要作用。適應(yīng)是自然選擇的結(jié)果拉馬克的進化學說有什么進步意義？拉馬克的進化學說有哪些局限性？你能舉例反駁用進廢退、獲得性遺傳的觀點嗎？用進廢退和獲得性遺傳的觀點，缺少科學證據(jù)的支持，過于強調(diào)環(huán)境的變化直接導(dǎo)致物種的改變，實際上環(huán)境的變化如果未引起遺傳物質(zhì)的改變，就不會使生物發(fā)生可遺傳的變異。年輕時的斯瓦辛格和他的兒子拉馬克是歷史上第一個系統(tǒng)提出進化理論的學者，這一理論否定了生適應(yīng)是自然選擇的結(jié)果達爾文提出的自然選擇學說，對生物的進化和適應(yīng)的形成做出了合理的解釋，他認為適應(yīng)的

3、來源是可遺傳的變異，適應(yīng)是自然選擇的結(jié)果。事實2：物種內(nèi)的個體 數(shù)能保持穩(wěn)定事實3：資源是有限的事實1：生物都有過度 繁殖的傾向推論1：個體間存在著 生存斗爭事實4：同種個體間普 遍存在著變異事實5：許多變異是可 以遺傳的推論2：具有有利變異的個 體生存并留下后代 的機會多推論3：有利變異經(jīng)逐代積累，具有有利變異的個體數(shù)越來越多，形成新的適應(yīng)特征的生物新類型【達爾文自然選擇學說的解釋模型】適應(yīng)是自然選擇的結(jié)果達爾文提出的自然選擇學說，對生物的進化和適應(yīng)是自然選擇的結(jié)果【過度繁殖】：一般來說，種群都會繁殖出很多后代，而由于生存斗爭的存在，自然種群通常都會維持在一個較為穩(wěn)定的數(shù)量上，所以其中必然會

4、有部分個體死亡。【變異】：種群中的個體都會出現(xiàn)變異，有些變異的個體會比其他個體更能適應(yīng)當前的環(huán)境，從而更容易生存和繁殖。【自然選擇】：在生存斗爭中，大自然會青睞那些優(yōu)勢變異個體，從而產(chǎn)生了適者生存的結(jié)果，但這并不意味著在生存斗爭中失敗的個體一定就會死亡，它們會處于比較劣勢的地位?！具z傳】：變異的特性會代代相傳，最適應(yīng)環(huán)境的變異個體會繁衍出更多的后代。適應(yīng)是自然選擇的結(jié)果【過度繁殖】：一般來說，種群都會繁殖出很長頸鹿的適應(yīng)性特征示意圖運用自然選擇學說解釋適應(yīng)的形成長頸鹿主要以樹葉為食，而在漫長的干早季節(jié)，食物的缺乏是經(jīng)常發(fā)生的。設(shè)想在某個歷史時期，長頸鹿的祖先群體中出現(xiàn)了頸長的個體，這一變異是可

5、以遺傳的。這樣的個體在生存和繁殖上具有什么優(yōu)勢？經(jīng)過若干代的繁殖，長頸鹿祖先群體中頸長的個體所占的比例將會怎么變化？基于以上分析，請你用自己的話概括長頸鹿“長頸” 的這一適應(yīng)性特征是如何形成的。這樣的個體更容易得到食物而生存下來，產(chǎn)生后代的概率更大。經(jīng)過若干代的繁殖，群體中頸長的個體所占的比例會逐漸增加。在一定環(huán)境的選擇作用下，可遺傳的有利變異會賦予某些個體生存和繁殖的優(yōu)勢，經(jīng)過代代繁殖，群體中這樣的個體會越來越多，有利變異通過逐代積累而成為顯著的適應(yīng)性特征。長頸鹿的適應(yīng)性特征示意圖運用自然選擇學說解釋適應(yīng)的形成長頸鹿適應(yīng)是自然選擇的結(jié)果適應(yīng)形成的必要條件可遺傳的有利變異環(huán)境的定向選擇【判斷正

6、誤】：適應(yīng)的形成離不開生物的遺傳和變異（內(nèi)因）與環(huán)境（外因）的相互作用。判斷下列應(yīng)適應(yīng)及其形成相關(guān)的表述是否正確。適應(yīng)不僅是指生物與環(huán)境的適應(yīng)，也包括生物的結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)。 （ ）具有有利變異的個體都能成功的生存和繁殖后代，具有不利變異的個體會過早死亡，不能留下后代。 （ ）適應(yīng)相對性的根本原因是遺傳的穩(wěn)定性與環(huán)境不斷變化之間的矛盾。 （ ）適應(yīng)是自然選擇的結(jié)果適應(yīng)形成的必要條件可遺傳的有利變異環(huán)境的使生物學擺脫神創(chuàng)論（神創(chuàng)論認為生物是神創(chuàng)造的，物種是永恒不變的）的束縛，成為一門名副其實的科學；評述達爾文的自然選擇學說的貢獻達爾文的生物進化論在與神創(chuàng)論和物種不變論的斗爭中傳遍了全世界。馬克思

7、和恩格斯對達爾文的理論給予了高度評價，認為達爾文的進化論是科學史上的一次革命，極大地推動了19世紀自然科學的發(fā)展。恩格斯將其譽為19世紀自然科學的三大發(fā)現(xiàn)之一。 ： 恩格斯將達爾文的生物進化論譽為19世紀自然科學的三大發(fā)現(xiàn)之一。達爾文的自然選擇學說的貢獻：揭示了生物界的統(tǒng)一性是由于所有的生物都有共同祖先，而生物的多樣性和適應(yīng)性是進化的結(jié)果。生物界千差萬別的種類之間有一定的內(nèi)在聯(lián)系，從而大大促進了生物學各個分支學科的發(fā)展。使生物學擺脫神創(chuàng)論（神創(chuàng)論認為生物是神創(chuàng)造的，物種是永恒不變達爾文的自然選擇學說的局限性 ： 限于當時的科學發(fā)展水平，達爾文對遺傳和變異的認識還局限于性狀水平，不能科學地解釋遺

8、傳和變異的本質(zhì)；達爾文的自然選擇學說的局限性：達爾文強調(diào)物種是通過微小變異的逐漸積累而漸變的，多次強調(diào)“自然界沒有飛躍” 的觀點，其實驟變也是物種形成的重要方式。達爾文主要是從個體水平上用“生存斗爭、適者生存”的觀點來解釋進化的原因，過于注重個體存活的進化價值，實際上進化是群體在長期繁衍過程中遺傳上的變化，適者生存主要是為了產(chǎn)生更多的后代，而不是殺死競爭對手。達爾文的自然選擇學說的局限性 ： 限于當時的科學發(fā)展水平，分析生物進化觀點對人們思想觀念的影響達爾文的生物進化論和神創(chuàng)論的主要沖突是什么？達爾文提出生物進化論之后，為什么遭到許多人的攻擊、謾罵和譏諷？ ： 在西方國家，當時“神創(chuàng)論”和“物

9、種不變論”占統(tǒng)治地位，人們普遍認為所有的物種都是神創(chuàng)造的，自古以來既沒有物種的滅絕，也沒有新物種的產(chǎn)生。而達爾文認為所有的生物都是由原始的共同祖先進化來的，生物界通過自然選擇而不斷進化，這一觀點否定了“神創(chuàng)論”，不能為當時的宗教觀念所容，因此，遭到許多人的攻擊、謾罵和譏諷。19世紀末，嚴復(fù)、梁啟超等以自然選擇學說中“物競天擇，適者生存”的觀點，作為喚起同胞救國圖強的警鐘。這一做法在當時起到了什么作用？1898年嚴復(fù)把達爾文學說引入我國，當時正值西方列強欺壓，甚至要瓜分中國之際，將“生存斗爭、適者生存”的觀點當做喚起國人“自強保種”的警鐘，激勵國人奮發(fā)圖強，在客觀上對中國社會帶來了積極影響。分析

10、生物進化觀點對人們思想觀念的影響達爾文的生物進化論和神創(chuàng)分析生物進化觀點對人們思想觀念的影響馬克思讀了達爾文的物種起源后，在寫給恩格斯的一封信中說：“雖然這本書用英文寫得很粗略，但是它為我們的觀點提供了自然史的基礎(chǔ)。”馬克思所說的“我們的觀點”是指什么觀點？ ： 達爾文的生物進化論對于人們正確認識人類在自然界的地位有什么啟示？對人類正確認識自身在自然界的地位有重要意義。按照傳統(tǒng)的宗教觀點，人們是不可能接受人與猴有親緣關(guān)系的，人是凌駕于萬千物種之上的萬物之靈，具有無上的優(yōu)越地位。而按照達爾文的生物進化論，人和猴以及其他更低等的生物都具有原始的共同祖先，都是生物界長期進化的產(chǎn)物，人類同其他物種一樣

11、都是大自然的一員，這樣的思想觀念對人類的影響是非常深刻而長遠的。馬克思在這封信中所說的“我們的觀點”是指辯證唯物主義觀點。在生物進化論中，達爾文否認了自然界有非物質(zhì)的、超自然的、特殊力量的存在，系統(tǒng)地揭示了各種生物之間、生物與無機環(huán)境之間的普遍聯(lián)系。分析生物進化觀點對人們思想觀念的影響馬克思讀了達爾文的物種種群是生物進化的基本單位 ： 生物的基本特征體現(xiàn)在個體上，達爾文在解釋長頸鹿的“長頸”的適應(yīng)性特征時，將個體視為生物進化的基本單位，認為自然選擇作用的是個體，而且是個體的表型，進化表現(xiàn)為個體在遺傳組成和性狀上的改變。如果非常不巧，有只變異成脖子很長的長頸鹿，由于過于高調(diào)，被它的天敵盯上而英年

12、早逝，或者由于與其他短脖子的長頸鹿格格不入而被剩下，無法完成鹿生大事，那這種情況下，能說明長頸鹿進化了嗎？通過以上分析可知：一個個體的適應(yīng)能力無論有多強，但如果它的基因不能傳給后代，那么它在進化上就沒有意義。因此個體不是生物進化的基本單位。種群是生物進化的基本單位 ： 生物的基本特征體現(xiàn)在個體上，種群和種群基因庫 ： 在自然界，個體都會死亡，個體的表型會隨著個體的死亡而消失，而決定表型的基因卻可以隨著生殖而世代延續(xù)，并且在群體中擴散。因此研究生物的進化，僅研究個體和表型是不夠的，還須研究群體中基因組成的變化。為什么說種群才是生物進化的基本單位呢？（1）定義：生活在一定區(qū)域的同種生物全部個體的集

13、合叫做種群。（2）特點：種群中的個體并不是機械地集合在一起，而是彼此間可以交配并通過繁殖將各自的基因傳給后代，因此種群也是生物繁殖的基本單位；種群的定義及特點：（3）舉例：一片樹林中的全部獼猴 （ ）； 一個草地上的所有蒲公英 （ ） ； 一個湖泊中的全部魚 （ ）； 臥龍自然保護區(qū)中的全部大熊貓 （ ）；種群和種群基因庫 ： 在自然界，個體都會死亡，個體的表型會（1）基因庫：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；（2）基因頻率：在一個種群基因庫中，某個基因占全部等位基因數(shù)的比值；基因庫、基因頻率和基因型頻率的定義：某昆蟲種群中，綠色翅的基因為A，褐色翅的基因位a，從這個種群

14、中隨機抽取100個個體，測得基因型為AA、Aa和aa的個體分別是30、60和10個。AA、Aa和aa的基因型頻率分別是多少？A、a的基因頻率又各是多少？注：就這對等位基因來說，每個個體可以看作含有2個基因，這100個個體共有200個基因。（3）基因型頻率：在一個種群中，某基因型的個體數(shù)占該種群個體總數(shù)的比值；種群和種群基因庫（1）基因庫：一個種群中全部個體所含有的全部基因叫做這個種群 ： 基因型頻率和基因頻率的相關(guān)計算：A基因的頻率為：（230+60）200=60% AA的基因型頻率為：30100=30%A基因的頻率=AA基因型頻率+1/2Aa基因型頻率基因型頻率=該基因型個體數(shù)該種群個體總數(shù)

15、100%Aa的基因型頻率為：60100=60%aa的基因型頻率為：10100=10%a基因的頻率為：（210+60）200=40% a基因的頻率=aa基因型頻率+1/2Aa基因型頻率A/a基因頻率=A/a基因的個數(shù)A和a的總數(shù)100%=30%+1/260%=60%=10%+1/260%=40%種群和種群基因庫 ： 基因型頻率和基因頻率的相關(guān)計算：A基因的頻率為：（2假設(shè)上述昆蟲種群非常大，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，不同翅色的個體生存和繁殖的機會是均等的，基因A和a都不產(chǎn)生突變，根據(jù)孟德爾的分離定律計算。用數(shù)學方法討論基因頻率的變化該種群產(chǎn)生的A配子和a配子的比值

16、各是多少？子代基因型的頻率各是多少？子代種群的基因頻率各是多少？親代基因型的頻率AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比率A( )A( )a( )a( )親代產(chǎn)生配子總數(shù)A( )a( )子一代基因型頻率AA( )Aa( )aa( )子一代基因頻率A ( )a( )30%30%30%10%36%48%16%60%40%60%40%假設(shè)上述昆蟲種群非常大，所有的雌雄個體間都能自由交配并產(chǎn)用數(shù)學方法討論基因頻率的變化卵細胞0.6A0.4a精子0.6A0.36AA0.24Aa0.4a0.24Aa0.16aa（1）根據(jù)親本基因型頻率推出配子的基因頻率AA(30%)Aa(60%)aa(10%)A

17、(60%)a(40%)（2）通過配子結(jié)合算出子一代的基因型頻率（3）從子一代的基因型頻率，算出子二代各基因的頻率A(60%)a(40%)AA(36%)Aa(48%)aa(16%)A(60%)a(40%)如果繼續(xù)滿足上述5個條件，這個種群中的基因A和基因a的基因頻率將永遠保持相同，而AA、Aa、aa的基因型頻率也一直會保持0.36、0.48和0.16。用數(shù)學方法討論基因頻率的變化卵細胞0.6A0.4a精子0.6 ： 子二代、子三代以及若干代以后，種群的基因頻率會同子一代一樣嗎？【總結(jié)】：種群的基因頻率會同子一代一樣。用數(shù)學方法討論基因頻率的變化如果一個種群符合下列條件：種群是極大的； 種群個體間

18、的交配是隨機的，種群中每個個體與其他個體的交配機會是相等的；沒有突變發(fā)生；種群之間不存在個體的遷移或基因交流；沒有自然選擇；那么這個種群的基因頻率就可以一代代穩(wěn)定不變，保持平衡。這就是遺傳平衡定律，也稱哈代溫伯格平衡。 ： 子二代、子三代以及若干代以后，種群的基因頻率會同子 ： 在滿足上述5個條件的前提下：若種群中一對等位基因分別為A和a，設(shè)A的基因頻率=p，a的基因頻率=q，那么遺傳平衡定律可以寫成：用數(shù)學方法討論基因頻率的變化A=pa=qA=pa=qAA=p2 aa=q2Aa=pqAa=pq AA的基因型頻率=p2 aa的基因型頻率=q2 Aa的基因型頻率=2pq (pq) = A%+a%

19、 = 1 (p+q) 2 = p2+2pq+q2 = AA%+Aa%+aa% = 1 子一代雌配子子一代雄配子遺傳平衡所指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。這也說明了在自然界種群的基因頻率遲早要發(fā)生變化，也就是說種群的進化是必然的。 ： 在滿足上述5個條件的前提下：若種群中一對等位基因分別 ： 種群基因頻率的變化現(xiàn)代遺傳學研究表明，可遺傳的變異來源于基因突變、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?；蛲蛔冊谧匀唤缡瞧毡榇嬖诘模虼嘶蛲蛔儺a(chǎn)生新的等位基因，這就可能使種群的基因頻率發(fā)生變化。變異不可遺傳變異可遺傳變異基因突變?nèi)旧w變異基因重組突變 ：

20、種群基因頻率的變化現(xiàn)代遺傳學研究表明，可遺傳的變異來 ： 種群基因頻率的變化由于自然界中基因自發(fā)突變頻率很低，而且多數(shù)對生物體是有害的。那基因突變?yōu)槭裁催€能夠作為生物進化的原材料呢？例如：果蠅1組染色體上約有1.3104對基因，假定每個基因的突變率都是10-5，對一個中等大小的果蠅種群（約有108個個體）來說，每一代出現(xiàn)基因突變數(shù)將是：1.3104210-5108=2.6107(個)，由此可知每一代會產(chǎn)生大量的突變。突變的有害和有利不是絕對的，這取決于生物的生存環(huán)境。例如：有翅的昆蟲中有時會出現(xiàn)殘翅和無翅的突變類型，這類昆蟲在正常情況下很難生存下去，但是在經(jīng)常刮大風的海島上，這類昆蟲卻因為不能

21、飛行而避免被海風吹到海里淹死?；蛲蛔儺a(chǎn)生的等位基因，通過有性生殖過程中的基因重組，形成多種的基因型，從而使種群中出現(xiàn)多種多樣可遺傳的變異類型。(突變和基因重組都是隨機的、不定向的) ： 種群基因頻率的變化由于自然界中基因自發(fā)突變頻率很低， ： 自然選擇對種群基因頻率變化的影響【探究實踐】：英國的曼徹斯特地區(qū)有一種樺尺蛾（其幼蟲叫樺尺蠖）。它們夜間活動，白天棲息在樹干上。雜交實驗表明，樺尺蛾的體色受一對等位基因S和s控制，黑色（S）對淺色（s）是顯性的。在19世紀中葉以前，樺尺蛾幾乎都是淺色型的，該種群中S基因的頻率很低，在5%以下。到了20世紀中葉，黑色型的樺尺蛾卻成了常見的類型，S基因的頻

22、率上升到95%以上。19世紀時，曼徹斯特地區(qū)的樹干上長滿了淺色的地衣。后來，隨著工業(yè)的發(fā)展，工廠排放的煤煙使地衣不能生存，結(jié)果樹皮裸露并被熏成黑褐色。長滿地衣的樹干上的樺尺蛾黑色樹干上的樺尺蛾【提出問題】：樺尺蛾種群決定淺色性狀中s基因的頻率為什么越來越低呢？ ： 自然選擇對種群基因頻率變化的影響【探究實踐】：英國 ： 自然選擇對種群基因頻率變化的影響【作出假設(shè)】：黑褐色的生活環(huán)境下，對淺色樺尺蛾生存不利，對黑色樺尺蛾生存有利，這種環(huán)境的選擇作用使該種群的S基因的頻率逐年上升，控制淺色的s基因頻率逐年下降，這說明自然選擇可以使種群的基因頻率發(fā)生定向改變?！居懻撎骄克悸贰浚?通過創(chuàng)設(shè)數(shù)字化問題情境的方法來探究（其中數(shù)字是假設(shè)的）1870年，樺尺蛾種群的基因型頻率如下：SS10%，Ss20%，ss70%。在樹干變黑這一環(huán)境條件下，假如樹干變黑不利于淺色樺尺蛾的生存，使得種群中淺色個體每年減少10%，黑色個體每年增加10%。第210年間，該種群每年的基因型頻率是多少？基因頻率是多少？假設(shè)樺尺蛾種群個體總數(shù)為100