第7章一、種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化1

第7章一、種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化1第一頁，共28頁。（一）種群是生物進(jìn)化的基本單位1、種群概念：生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個(gè)體。第一頁第二頁，共28頁。判斷下列說法是否是一個(gè)種群?為什么？（1）一座山上的兩群獼猴（2）生活在一片草地上的成年梅花鹿（3）生活在兩個(gè)池塘中全部鯉魚（4）一個(gè)池塘中的全部鯉魚（5）一片草地上的全部植物（6）一片草地上的全部蒲公英第二頁第三頁，共28頁。物種與種群區(qū)別物種可以是分布在自然界的不同區(qū)域，而種群是在一定區(qū)域內(nèi)的同種生物的全部個(gè)體。第三頁第四頁，共28頁。2、種群的特點(diǎn)：種群中的個(gè)體并不是機(jī)械地集合在一起，而是彼此可以交配進(jìn)行基因交流，并通過繁殖將各自的基因傳給后代。種群是進(jìn)化的基本單位也是繁殖的基本單位第四頁第五頁，共28頁。3、基因庫：一個(gè)種群中全部個(gè)體所含有的全部基因。4、基因頻率：在一個(gè)種群基因庫中，某個(gè)基因占全部等位基因數(shù)的比率。概念：基因頻率=某基因的數(shù)目該基因的等位基因的總數(shù)=純合子頻率+1/2雜合子頻率×100%第五頁第六頁，共28頁。例:從種群中隨機(jī)抽出100個(gè)個(gè)體，測(cè)知基因型為AA、Aa和aa的個(gè)體分別是30、60和10個(gè)。那么A和a的基因頻率是多少?A基因的基因頻率為:a基因的基因頻率為：=40%A%=×100%2×AA＋Aa2(AA＋Aa＋aa)a%==60%2×aa＋Aa2(AA＋Aa＋aa)×100%第六頁第七頁，共28頁。思考與討論：有數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化1、假設(shè)上述昆蟲種群非常大，所有的雌雄個(gè)體間都能自由交配并產(chǎn)生后代，沒有遷入和遷出，自然選擇對(duì)翅色這一相對(duì)性狀沒有作用，基因A和a都不產(chǎn)生突變，根據(jù)孟德爾的分離定律計(jì)算：(1)該種群產(chǎn)生的A配子和a配子的比率是多少？(2)子代基因型的頻率各是多少？(3)子代種群的基因頻率各是多少？(4)子二代、子三代以及若干代以后，種群的基因頻率會(huì)同子一代一樣嗎？第七頁第八頁，共28頁。親代基因型頻率AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子比率A()A()a()a()子代基因型頻率AA()Aa()AA()子代基因頻率A()a()30%30%30%10%36%48%16%60%40%第八頁第九頁，共28頁。2、上述計(jì)算結(jié)果是建立在五個(gè)假設(shè)條件基礎(chǔ)上的。對(duì)自然界的種群來說，這五個(gè)條件都成立嗎？你能舉出哪些實(shí)例？3、如果該種群出現(xiàn)新的突變型，也就是產(chǎn)生新的等位基因A2，種群的基因頻率會(huì)變化嗎？基因A2的頻率可能會(huì)怎樣變化？第九頁第十頁，共28頁。如果滿足上述五個(gè)條件，則親代和子代每一種基因的頻率都不會(huì)改變。

基因頻率代代保持穩(wěn)定不變，這就是遺傳平衡定律。

第十頁第十一頁，共28頁。

實(shí)際這樣的平衡是不存在的

因?yàn)?，第一：足夠大的種群是不存在的，根據(jù)概率原理，當(dāng)個(gè)體數(shù)不是充足大時(shí)，實(shí)際得到的數(shù)值與理論上的數(shù)值就存在誤差，實(shí)際中子代和親代的基因頻率就會(huì)有差異。第十一頁第十二頁，共28頁。第二：種群中充分的隨機(jī)交配也是不現(xiàn)實(shí)的，也就是說不同基因型的卵細(xì)胞和精子結(jié)合的機(jī)會(huì)不會(huì)是均等的。

如生殖季節(jié)，雄性海象為爭(zhēng)奪配偶要進(jìn)行激烈爭(zhēng)斗，結(jié)果強(qiáng)大的一方占有多數(shù)雌性，競(jìng)爭(zhēng)失敗雄性海象沒有任何的交配機(jī)會(huì)。如果競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)的雄性海象個(gè)體基因型大多數(shù)是AA，失敗的雄性海象個(gè)體的基因型是aa，那么A的基因頻率將越來越大。第十二頁第十三頁，共28頁。第三：基因突變每時(shí)每刻都有可能發(fā)生。雖然每一個(gè)基因突變的頻率很低，但一個(gè)種群基因突變數(shù)是較大的，而且經(jīng)過代代的遺傳基因突變必然對(duì)種群的基因頻率產(chǎn)生影響，使基因的頻率發(fā)生改變。第四：由于各種原因，種群中有的個(gè)體會(huì)離開該群體，有的同種的外來個(gè)體會(huì)遷入該種群，使種群中各種基因型的比例發(fā)生變化，而導(dǎo)致種群基因頻率的改變。

第十三頁第十四頁，共28頁。第五：在自然界中，自然選擇始終對(duì)種群發(fā)揮作用。如基因型為aa的個(gè)體由于本身基因的原因，在特定的環(huán)境條件下，而導(dǎo)致性狀缺陷，不能適應(yīng)變化了的環(huán)境，在自然選擇中處于不利地位，則a的基因頻率也會(huì)越來越小。

第十四頁第十五頁，共28頁。由于上述五方面的因素，種群基因頻率的改變是客觀的，但經(jīng)過代代的遺傳，當(dāng)這一差異由量變的積累而達(dá)到質(zhì)的差異時(shí)，該種群就漸變成另外一個(gè)不同的種群了。所以從理論上分析，種群基因頻率的改變是不可避免的，生物的進(jìn)化是必然的。第十五頁第十六頁，共28頁。影響種群基因頻率變化的根本原因是什么？變異

不能遺傳的變異可遺傳的變異基因突變基因重組染色體變異基因突變和染色體變異統(tǒng)稱為突變。第十六頁第十七頁，共28頁。

基因突變與基因頻率改變有什么關(guān)系？為什么？基因突變產(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。

在自然情況下，突變的頻率是很低的，且多數(shù)是有害的，對(duì)生物的進(jìn)化有重要意義嗎？種群是由許多個(gè)體組成的，每個(gè)個(gè)體的每一個(gè)細(xì)胞內(nèi)都有成千上萬個(gè)基因，這樣每一代就會(huì)產(chǎn)生大量的突變。

如果蠅約有104對(duì)基因，假定每個(gè)基因的突變頻率是10－5，對(duì)于一個(gè)中等大小的果蠅種群（約有108個(gè)個(gè)體）來說每一代出現(xiàn)的基因突變數(shù)是：2×104×10－5×108＝2×107（個(gè)）第十七頁第十八頁，共28頁。突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的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)化的方向第十八頁第十九頁，共28頁。由于突變和基因重組，樺尺蠖形成了不同的體色（黑色S、淺色s）英19世紀(jì)曼徹斯特英20世紀(jì)曼徹斯特S(黑色)基因頻率：樺尺蠖樺尺蠖5%以下95%以上第十九頁第二十頁，共28頁。黑褐色樹干上的樺尺蠖長(zhǎng)滿地衣的樹干上的樺尺蠖淺色19世紀(jì)中葉S（黑色）基因頻率5%以下s（淺色）基因頻率95%以上黑色20世紀(jì)中葉S（黑色）基因頻率95%以上s（淺色）基因頻率5%以下工業(yè)污染第二十頁第二十一頁，共28頁。原因是：淘汰不利變異基因、積累有利變異基因結(jié)果是：使基因頻率定向改變。（三）自然選擇決定生物進(jìn)化的方向第二十一頁第二十二頁，共28頁。影響基因頻率的因素：變異（突變、基因重組）和自然選擇生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是：種群是生物進(jìn)化的單位，也是生物（）的單位。繁殖生物進(jìn)化=種群基因頻率變化種群基因頻率定向改變的過程小結(jié)：第二十二頁第二十三頁，共28頁。小結(jié)（自然選擇決定生物進(jìn)化的方向）：種群中產(chǎn)生的變異是（）的，經(jīng)過長(zhǎng)期的自然選擇，其中不利變異被不斷淘汰，有利變異逐漸（），從而使種群的基因頻率發(fā)生（）改變，導(dǎo)致生物朝向一定方向進(jìn)化?？梢?，生物進(jìn)化的方向是由（）決定的。不定向積累定向自然選擇種群中產(chǎn)生的變異（）自然選擇方向()不定向定向第二十三頁第二十四頁，共28頁。某工廠有男女職工各200名，對(duì)他們進(jìn)行調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)，女性色盲基因攜帶者為15人，女性患者1人，男性患者14人，這個(gè)群體中色盲基因的頻率應(yīng)為（）。A、15%B、3.88%C、5.17%D、10.3%色盲（b）基因頻率＝15＋2＋14200×2＋200＝5.17％C課堂練習(xí)：×100%第二十四頁第二十五頁，共28頁。1、已知人眼中的褐色（A）對(duì)藍(lán)色(a)是顯性。在一個(gè)有300人的人群中，藍(lán)眼人有36人，褐眼的有264人，其中純合體有120人。那么，在這個(gè)人群中A和a基因頻率分布為（）（A）0.64和0.36（B）0.36和0.64（C）0.50和0.50（D）0.82和0.182、在某一種群中，已調(diào)查得知，隱性性狀者（等位基因用A、a表示）占16%，那么該性狀的AA、Aa基因型個(gè)體出現(xiàn)的頻率分別為（）A0.36、0.48B0.36、0.24C0.16、0.48D0.48、0.36AA第二十五頁第二十六頁，共28頁。3、據(jù)調(diào)查，某校學(xué)生中基因型的比例為XB