種群的基因頻率和生物進化

第2節(jié)現(xiàn)代生物進化理論的主要內容一、種群基因頻率的改變與生物進化二、隔離與物種形成三、共同進化與生物多樣性的形成一、種群基因頻率的改變與生物進化（一）種群是生物進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體。１、種群的概念：種群中的個體不是機械的結合在一起，而是彼此可以自由交配，并通過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：下列選項中，屬于種群的是（）A.一個池塘中的幾條鯉魚

B.一個池塘中的全部魚

C.兩個池塘內的全部青蛙D.一座山上的全部馬尾松D2、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。這些金魚各自有自己的基因，共同構成了種群的基因庫。它們各自的基因都是基因庫的一部分。個體間的差異越大，基因庫也就越大。3、基因頻率在一個種群的基因庫中，某個基因占全部等位基因數(shù)的比率。4、基因型頻率在一個種群所有個體中，某個基因型占個體總數(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=某基因型個體總數(shù)種群個體總數(shù)×100%生物進化的實質就是種群基因頻率改變的過程例題1：在某昆蟲的種群中，決定翅色為綠色的基因為A，決定翅色為褐色的基因為a,從這個種群中隨機抽取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。每個個體都有兩個基因，所以100個個體共有200個基因。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

2×10+60=80個120÷200=60%80÷200=40%AA%=30%；Aa%=60%；aa%=10%基因型頻率：（1）通過已知各種基因型個體數(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.在一個種群中隨機抽出一定數(shù)量的個體，其中基因型為BB的個體為18%，基因型bb的個體占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，對他們進行調查時發(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XBXb15個XBXB180個XbY11個XBY189個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染色體上沒有該基因及其等位基因，則公式可以轉變成基因頻率=某基因總數(shù)2X女性個體數(shù)+男性個體數(shù)1.影響種群基因頻率變化的內因：突變變異不能遺傳的變異可遺傳的變異基因突變染色體變異基因重組2.影響種群基因頻率變化的外因：突變結論：

提供進化的原材料。突變和基因重組生物進化的實質就是種群基因頻率改變的過程突變：基因突變和染色體變異（二）突變與基因重組產生進化的原材料思考：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對基因，假定每個基因的突變率都是10－5，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)的基因突變數(shù)是多少呢？2×104×10－5一個個體×108種群=2×1071.影響種群基因頻率變化的內因：突變變異不能遺傳的變異可遺傳的變異基因突變染色體變異基因重組2.影響種群基因頻率變化的外因：自然選擇變異結論：

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

19世紀，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，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個體每年減少10%，黑色s_個體每年增加10%在自然選擇的作用下，種群的基因頻率會發(fā)生定向改變，導致生物朝著一定的方向不斷進化。3、自然選擇決定生物進化的方向二、隔離與物種的形成1、物種的概念能夠在自然狀態(tài)下相互交配并且產生可育后代的一群生物。騾——是馬跟驢交配產生的后代虎獅獸——是老虎和獅子配產生的后代隔離——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。（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，由于長期地理隔離而沒有相互交配，沒有基因交流，形成了地理隔離，它們形成兩個不同的亞種。二、隔離在物種形成中的作用一個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生變異）經過長期的地理隔離而達到生殖隔離新物種形成的標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）共同進化不同物種之間、生物與無機環(huán)境之間在相互影響中不斷進化和發(fā)展，這就是共同進化。三、共同進化與生物多樣性的形成生物進化的歷程低等→高等簡單→復雜水生→陸生生物多樣性進化歷程