種群的基因頻率和生物進(jìn)化

第2節(jié)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)化二、隔離與物種形成三、共同進(jìn)化與生物多樣性的形成一、種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化（一）種群是生物進(jìn)化的基本單位種群是生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個(gè)體。１、種群的概念：種群中的個(gè)體不是機(jī)械的結(jié)合在一起，而是彼此可以自由交配，并通過(guò)繁殖將各自的基因傳遞給后代。種群是生物繁殖的基本單位。例題：下列選項(xiàng)中，屬于種群的是（）A.一個(gè)池塘中的幾條鯉魚(yú)

B.一個(gè)池塘中的全部魚(yú)

C.兩個(gè)池塘內(nèi)的全部青蛙D.一座山上的全部馬尾松D2、基因庫(kù)一個(gè)種群中全部個(gè)體所含有的全部基因叫做這個(gè)種群的基因庫(kù)。這些金魚(yú)各自有自己的基因，共同構(gòu)成了種群的基因庫(kù)。它們各自的基因都是基因庫(kù)的一部分。個(gè)體間的差異越大，基因庫(kù)也就越大。3、基因頻率在一個(gè)種群的基因庫(kù)中，某個(gè)基因占全部等位基因數(shù)的比率。4、基因型頻率在一個(gè)種群所有個(gè)體中，某個(gè)基因型占個(gè)體總數(shù)的比率。某基因頻率=某基因的數(shù)目控制同一性狀的等位基因的總數(shù)×100%某基因型頻率=某基因型個(gè)體總數(shù)種群個(gè)體總數(shù)×100%生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)就是種群基因頻率改變的過(guò)程例題1：在某昆蟲(chóng)的種群中，決定翅色為綠色的基因?yàn)锳，決定翅色為褐色的基因?yàn)閍,從這個(gè)種群中隨機(jī)抽取100個(gè)個(gè)體，測(cè)得基因型為AA、Aa和aa的個(gè)體分別是30、60和10個(gè)。每個(gè)個(gè)體都有兩個(gè)基因，所以100個(gè)個(gè)體共有200個(gè)基因。由此可知：A基因的數(shù)量是a基因的數(shù)量是A基因的頻率為a基因的頻率為

2×30+60=120個(gè)

2×10+60=80個(gè)120÷200=60%80÷200=40%AA%=30%；Aa%=60%；aa%=10%基因型頻率：（1）通過(guò)已知各種基因型個(gè)體數(shù)求基因頻率：（2）已知某種群各基因型的頻率求基因頻率：某基因頻率＝某基因純合子基因型頻率+1/2雜合子基因型頻率

例.在一個(gè)種群中隨機(jī)抽出一定數(shù)量的個(gè)體，其中基因型為BB的個(gè)體為18%，基因型bb的個(gè)體占12%，那么基因B和b的頻率分別是（）A18%、82%B36%、64%C53%、47%D76%、24%B%=BB%+1/2Bb%b%=bb%+1/2Bb%C某工廠有男女職工各200人，對(duì)他們進(jìn)行調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)，女色盲5人，女性攜帶15人，男性色盲11人，求XB,Xb的頻率.總基因數(shù)：200×2＋200＝600XbXb5個(gè)XBXb15個(gè)XBXB180個(gè)XbY11個(gè)XBY189個(gè)Xb：（5×2＋15＋11）/600=6%XB：（180×2＋15+189）/600=94%如果某基因在X染色體上，而在Y染色體上沒(méi)有該基因及其等位基因，則公式可以轉(zhuǎn)變成基因頻率=某基因總數(shù)2X女性個(gè)體數(shù)+男性個(gè)體數(shù)1.影響種群基因頻率變化的內(nèi)因：突變變異不能遺傳的變異可遺傳的變異基因突變?nèi)旧w變異基因重組2.影響種群基因頻率變化的外因：突變結(jié)論：

提供進(jìn)化的原材料。突變和基因重組生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)就是種群基因頻率改變的過(guò)程突變：基因突變和染色體變異（二）突變與基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料思考：自然界中生物的自然突變頻率很低，而且一般對(duì)生物體是有害的。為什么還能夠改變種群中的基因頻率呢？例如：果蠅約有104對(duì)基因，假定每個(gè)基因的突變率都是10－5，若有一個(gè)中等數(shù)量的果蠅種群（約有108個(gè)個(gè)體），那么每一代出現(xiàn)的基因突變數(shù)是多少呢？2×104×10－5一個(gè)個(gè)體×108種群=2×1071.影響種群基因頻率變化的內(nèi)因：突變變異不能遺傳的變異可遺傳的變異基因突變?nèi)旧w變異基因重組2.影響種群基因頻率變化的外因：自然選擇變異結(jié)論：

提供進(jìn)化的原材料。突變和基因重組突變的有害和有利也不是絕對(duì)的，這往往取決于生物的生存環(huán)境。

19世紀(jì)，樺尺蠖種群中黑色基因（S）頻率為5%，淺灰色基因（s）頻率為95%

20世紀(jì)，樺尺蠖種群中黑色基因（S）頻率為95%，淺灰色基因（s）頻率為5%自然選擇對(duì)種群基因頻率變化的影響探究探究方案第1年第2年第3年第4年第5年第6年第7年……基因型個(gè)體數(shù)SS10Ss20ss70總數(shù)100基因型頻率SS10%Ss20%ss70%基因頻率S20%s80%112263961224579312.9%25.8%61.3%25.8%74.2%11.5%22.9%65.5%23%77%1326529114.3%28.6%57.1%28.6%71.4%1428478915.7%31.5%52.8%31.5%68.5%1530438817%34%48.9%34%66%1633398818.2%37.5%44.3%37%63%結(jié)論：在自然選擇下，種群中S的基因頻率不斷上升，s的基因頻率不斷下降。淺色ss個(gè)體每年減少10%，黑色s_個(gè)體每年增加10%在自然選擇的作用下，種群的基因頻率會(huì)發(fā)生定向改變，導(dǎo)致生物朝著一定的方向不斷進(jìn)化。3、自然選擇決定生物進(jìn)化的方向二、隔離與物種的形成1、物種的概念能夠在自然狀態(tài)下相互交配并且產(chǎn)生可育后代的一群生物。騾——是馬跟驢交配產(chǎn)生的后代虎獅獸——是老虎和獅子配產(chǎn)生的后代隔離——不同種群間的個(gè)體，在自然條件下基因不能自由交流的現(xiàn)象。（2）地理隔離：同種生物由于地理上的障礙而分成不同的種群，使得種群間不能發(fā)生基因交流的現(xiàn)象。（1）生殖隔離：不同種生物一般不能相互交配，即使交配成功也不能產(chǎn)生可育后代的現(xiàn)象。地理隔離：由于高山、河流、沙漠或其他地理上的障礙，使不同的種群不能基因交流。如東北虎(左)和華南虎(右)都是亞洲虎的后代，由于長(zhǎng)期地理隔離而沒(méi)有相互交配，沒(méi)有基因交流，形成了地理隔離，它們形成兩個(gè)不同的亞種。二、隔離在物種形成中的作用一個(gè)種群地理隔離小種群自然選擇生殖隔離新物種基因頻率發(fā)生改變（由突變和基因重組產(chǎn)生變異）經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的地理隔離而達(dá)到生殖隔離新物種形成的標(biāo)志加拉帕戈斯群島的地雀地雀甲島地雀乙島地雀丙島地雀丁島地雀……突變和基因重組自然選擇

甲島地雀1乙島地雀2丙島地雀3丁島地雀4種群基因庫(kù)改變……隔離在物種形成中的作用：隔離是物種形成的必要條件。（二）生物多樣性的形成

生物多樣性：包括基因多樣性、物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性（一）共同進(jìn)化不同物種之間、生物與無(wú)機(jī)環(huán)境之間在相互影響中不斷進(jìn)化和發(fā)展，這就是共同進(jìn)化。三、共同進(jìn)化與生物多樣性的形成生物進(jìn)化的歷程低等→高等簡(jiǎn)單→復(fù)雜水生→陸生生物多樣性進(jìn)化歷程