現(xiàn)代生物進化理論的內(nèi)容(上課用淺析)

現(xiàn)代生物進化理論的內(nèi)容(上課用淺析)第七章現(xiàn)代生物進化理論§7.2現(xiàn)代生物進化理論的主要內(nèi)容達爾文的自然選擇學(xué)說指出，在一種生物的群體中，出現(xiàn)有利變異的個體能存活，并且有機會留下自己的后代。但是，研究生物的進化，僅研究個體的表現(xiàn)型是否與環(huán)境相適應(yīng)是不夠的，還必須研究群體基因組成的變化。這個群體就是種群！一、種群基因頻率的改變與生物進化種群是生物進化的基本單位突變和基因重組產(chǎn)生進化的原材料自然選擇決定生物進化的方向隔離導(dǎo)致物種形成（一）種群是生物進化的基本單位1、種群概念：生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個體。臥龍自然保護區(qū)獼猴判斷下列是否屬于種群（1）一個池塘中的全部魚（2）一個池塘中的全部鯉魚（3）兩個池塘內(nèi)的全部青蛙（4）一片草地上的全部植物（5）一片草地上的成年梅花鹿廟里的一群和尚也屬于種群嗎？否是否否否2、種群的特點：

種群中的個體并不是機械地集合在一起，而是彼此可以交配，并通過繁殖將各自的基因傳給后代。人們?yōu)槭裁匆岢觥胺N群”這個概念呢？

自然界的物種實際上是以一個個種群存在的，種群是物種繁衍、進化的基本單位。它為研究生物與環(huán)境的關(guān)系和物種的變化帶來了方便。種群是生物繁殖、進化的基本單位。

思考：同前一年的蝗蟲種群相比，新形成的蝗蟲種群在基因組成上會有什么變化嗎？性狀是由基因控制的，因此研究生物的進化必須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。3、基因庫：一個種群中全部個體所含有的全部基因。這些金魚各自有自己的基因，共同構(gòu)成了種群的基因庫。它們各自的基因都是基因庫的一部分。個體數(shù)目越多，個體間的差異越大，基因庫也就越大。4、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)的比率?；蝾l率＝某基因的總數(shù)全部等位基因的總數(shù)×100%基因型頻率＝某基因型個體數(shù)種群個體總數(shù)×100%例1:如某昆蟲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，從種群中隨機抽出100個個體，測知基因型為AA、Aa和aa的個體分別是30、60和10個。那么A和a的基因頻率是多少?解:A基因的基因頻率為:a基因的基因頻率為：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=40%

30/100×100%

+1/2×60/100×100%=60%

10/100×100%

+1/2×60/100×100%=40%A%=×100%2×AA＋Aa2(AA＋Aa＋aa)a%=×100%=60%2×aa＋Aa2(AA＋Aa＋aa)×100%A%=a%=基因頻率=例2:某工廠有男女職工各200人，對他們進行調(diào)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。解:×100%5×2＋15＋11200×2＋200Xb%==6%XB%=1—6%=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(zhuǎn)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)用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的改變假設(shè)的昆蟲群體滿足以下五個條件：①昆蟲群體數(shù)量足夠大，②全部的雌雄個體間都能自由交配并能產(chǎn)生后代，③沒有遷入與遷出，④AA、Aa、aa三種基因型昆蟲的生存能力完全相同（也就是說自然選擇對A、a控制的翅型性狀沒作用，即沒有自然選擇）⑤沒有基因突變和染色體變異。親代基因型的頻率AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比率A()A()a()a()子代基因型頻率AA()Aa()aa()子代基因頻率A()a()30%30%30%10%36%48%16%60%40%p+q=1(p+q)2=p2+2pq+q2=1AA=p2Aa=2pqaa=q2P表示基因A的頻率，q表示基因a的頻率

卵子

a40%A60%精子A60%a40%AA36%Aa24%24%Aaaa16%

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%40%

在討論題2中的群體滿足五個條件的情況下,計算子二代、子三代的基因頻率與基因型頻率;分析一下各代基因頻率與基因型頻率相同嗎？

16%60%36%48%40%16%60%36%48%40%16%60%總結(jié)：若種群中個體間隨機交配，則后代中的基因頻率和基因型頻率均不變；若種群中個體自交，則后代中的基因頻率不變，而基因型頻率發(fā)生改變。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，也就是說種群的進化是必然的。上述計算結(jié)果是在滿足五個假設(shè)條件的基礎(chǔ)上計算的，對自然界的種群來說，這五個條件都能成立嗎？特別是如果第⑤點假設(shè)（⑤基因A和a都不產(chǎn)生突變,即沒有基因突變和染色體變異。）成立這與前面我們所學(xué)的基因突變的哪個特性相違背？與基因突變的普遍性相違背。

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），種群的基因頻率會變化嗎？基因A2的頻率可能會怎樣變化？突變產(chǎn)生的新基因會使種群的基因頻率發(fā)生變化?；駻2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。生物進化的實質(zhì)：種群的進化過程就是種群基因頻率發(fā)生變化的過程。通過討論基因頻率的變化可以認(rèn)識到，自然界中種群的基因頻率一定會發(fā)生變化，也就是說種群的進化是必然的。

據(jù)調(diào)查得知，某學(xué)校的學(xué)生中各血型的比率如下：

IAIA20%IAi30%IBIB10%IBi20%IAIB10%ii10%計算IB的基因頻率。10%+1/2（10%+20%）=25%1．已知人眼的褐色（A）對藍色（a）是顯性。在一個有30000人的人群中，藍眼的人3600人，褐眼的有26400人，其中純合體有12000人。那么，在這一個人群中A和a的基因頻率分別為

A0.64和0.36B0.36和0.64C0.50和0.50D0.82和0.182．在某一個人群中，已調(diào)查得知，隱性性狀者為16％，問該性狀不同類型的基因型頻率是多少？（按AA、Aa、aa順序排列答案）A0.360.480.16B0.480.360.16C0.160.480.36D0.160.360.48（A）（A）3.某工廠有男女職工各200名，對他們進行調(diào)查時發(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×100%含義變化后與進化的關(guān)系基因型頻率基因頻率基因庫某基因的總數(shù)全部等位基因的總數(shù)×100%某基因型個體數(shù)種群個體總數(shù)×100%種群中的全部基因可導(dǎo)致生物進化，它的變化是形成新物種的前提導(dǎo)致生物進化生物不一定進化（二）突變和基因重組產(chǎn)生生物進化的原材料

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?，因此基因突變產(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。不可遺傳變異可遺傳變異基因突變基因重組染色體變異變異

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：一個果蠅約有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)基因突變數(shù)是多少呢？

2×104×10－5個體×108種群=2×107

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？1.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。①種群中突變的特點：突變數(shù)很大、隨機、不定向②種群基因重組的結(jié)果：產(chǎn)生更多可遺傳變異、不定向2.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。3.突變和基因重組只產(chǎn)生生物進化的原材料，不能決定生物進化的方向?；蛑亟M基因突變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化的原材料,不能決定生物進化的方向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對種群基因頻率的影響英19世紀(jì)曼徹斯特英20世紀(jì)曼徹斯特自然選擇可以使種群的基因頻率定向改變問題：樺尺蠖種群中s基因的頻率為什么越來越低？假設(shè)：根據(jù)前面所學(xué)的你能做出假設(shè)嗎？探究現(xiàn)在我們用數(shù)學(xué)方法來討論一下樺尺蠖基因頻率變化的原因。1870年樺尺蠖的基因型頻率為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蠖的生存，使得種群中淺色個體每年減少10%，黑色個體每年增加10%，以后的幾年內(nèi)，樺尺蠖種群每年的基因型頻率與基因頻率是多少呢？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%13.1%升高26%60.9%26.1%73.9%14.6%29.3%56.1%29.3%70.7%降低提示：假設(shè)第1年種群個體數(shù)為100個，當(dāng)黑色（表現(xiàn)型）個體每年增加10%時，基因型為SS（黑色）個體第2年將會增加到11個，基因型為Ss（黑色）個體第2年將增加到22個，基因型為ss（淺色）個體第2年將減少到63個。第2年種群個體總數(shù)為96個，基因型SS的頻率是11÷96=11.5%；基因型Ss的頻率是22÷96=22.9%；基因型ss的頻率是63÷96=65.6%(1)在這個探究實驗中根據(jù)上面的數(shù)據(jù)分析，變黑的環(huán)境對樺尺蠖產(chǎn)生了什么樣的影響？變黑的環(huán)境對樺尺蠖淺色個體的出生率有影響嗎？(2)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。有影響。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的體色（表現(xiàn)型）而不是控制體色的基因。結(jié)論：自然選擇決定生物進化的方向自然選擇使基因頻率定向改變。（三）自然選擇決定了生物進化的方向突變和基因重組為生物進化提供了原材料，自然選擇可以使基因頻率發(fā)生定向改變，導(dǎo)致生物朝著一定的方向不斷進化。原因：淘汰不利變異基因，積累有利變異基因。結(jié)果：使基因頻率定向改變。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稱為一個物種，簡稱“種”。一個生物“種”或“物種”與種群有何區(qū)別？物種是生物的種類,

可以分布在自然界的不同區(qū)域；而種群是一定區(qū)域內(nèi)的全部同種個體的集合。如：鯽魚是一個物種，湘江中的鯽魚是一個種群。自然界的物種實際上是以一個個種群存在的，種群是物種繁衍、進化的基本單位。一個物種可以包括多個種群人都是一個物種，無論白人黑人黃種人結(jié)婚，都能產(chǎn)生具有生殖能力的后代。所有的馬是一個物種，所有的驢也是一個物種。但馬和驢不是一個物種，因為馬與驢交配產(chǎn)生的后代騾沒有生殖能力。全世界的人都是一個物種嗎？馬跟驢是一個物種嗎？

隔離：指不同種群間的個體，在自然條件下基因不能自由交流的現(xiàn)象。

生殖隔離：不同物種之間一般是不能交配，即使交配成功，也不能產(chǎn)生可育后代。

地理隔離：同一物種由于高山、河流、沙漠等地理上的障礙，使彼此間不能相遇而不能交配，使種群間不能發(fā)生基因交流的現(xiàn)象。2.隔離在物種形成中的作用

如果只通過地理隔離，2個種群的基因庫各自發(fā)展，互不影響，出現(xiàn)一定差異，但不會形成新的物種，最多也就是形成不同的亞種－－－量變。如東北虎和華南虎就是兩個亞種。

生殖隔離則是由于2個種群之間的遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)（基因庫）出現(xiàn)較大的差異使其個體之間不能交配或雜交后代不育。生殖隔離是新物種形成的標(biāo)志－－質(zhì)變資料分析1.由于這兩個種群的個體數(shù)量都不夠多，基因頻率可能是不一樣的。2.不一樣。因為突變是隨機發(fā)生的。3.不同島嶼的地形和植被條件不一樣，因此環(huán)境的作用會有差別，導(dǎo)致種群基因頻率朝不同的方向改變。4.不會。因為個體間有基因的交流。地理隔離生殖隔離長期加拉帕戈斯群島的地雀由于地理隔離而形成生殖隔離，形成了不同的物種。其過程十分緩慢!物種形成的比較常見的方式：不同小島上的植被不同，果實大小不同所致。自然選擇2自然選擇1地理隔離物種形成的比較常見的方式：原種變異1變異2基因頻率的定向改變變異類型1變異類型2新物種新物種生殖隔離地理隔離阻斷基因交流在不同的突變基因重組和自然選擇作用下基因頻率向不同方向發(fā)生改變種群的基因庫出現(xiàn)差異差異進一步加大生殖隔離新物種形成地理隔離是形成物種的量變階段，生殖隔離是形成物種的質(zhì)變階段，隔離是物種形成的必要條件。不同物種間都存在著生殖隔離,物種的形成必須經(jīng)過生殖隔離，但不一定要經(jīng)過地理隔離?，F(xiàn)代生物進化理論的基本觀點是：生物進化的基本單位是種群。生物進化的實質(zhì)是種群基因頻率的改變。物種形成的基本環(huán)節(jié)是：突變和基因重組——提供進化的原材料；自然選擇——基因頻率定向改變，決定進化的方向；隔離——物種形成的必要條件

1．下列各種現(xiàn)象中哪一種屬于自然選擇的例子（）A．警犬能夠嗅到毒品B．秋水仙素處理后得到的多倍體生物C．北極熊毛色為白色D．太空椒的出現(xiàn)2．達爾文認(rèn)為變異是不定向的，而自然選擇是定向的，所謂定向是指（）A．定向生存斗爭B．適應(yīng)特定環(huán)境C．定向遺傳D．只產(chǎn)生有利的變異有一個老鼠的種群，最初都生活在一個地域，后來一條新建的高速公路將該種群分成A和B兩個種群。如果A種群生活的地區(qū)發(fā)生了一系列的環(huán)境變化，而B種群的地區(qū)沒有變化，則種群A進化的速率很可能是（）A、比B慢B、比B快C、與B相同D、開始比B慢，后來比B快三、共同進化與生物多樣性的形成在自然界，一種植物專門由一種昆蟲傳粉的情形很常見，昆蟲傳粉的專門化對植物繁衍后代有什么意義？１.共同進化根瘤菌：與豆科植物共生，形成根瘤并固定空氣中的氮氣供植物營養(yǎng)的一類桿狀細(xì)菌。資料：動物學(xué)家對生活在非洲大草原奧蘭治河兩岸的羚羊進行研究時發(fā)現(xiàn)，東岸的羚羊群的奔跑速度比西岸的羚羊每分鐘竟快13米。為何差距如此之大？經(jīng)過觀察和科學(xué)實驗，動物學(xué)家終于明白，東岸的羚羊之所以強健，是因為它們附近有一個狼群，生存時時處于危險之中。捕食者的存在是不是對被捕食者有害無益呢？捕食捕食者的存在是否對被捕食者有害無益？捕食者所捕食的大多是被捕食者中年老、病弱或年幼的個體，客觀上起到促進種群發(fā)展的作用?！熬鞯牟妒痴摺辈呗裕翰妒痴咭话悴荒軐⑺械墨C物吃掉，否則自己也無法生存?！笆崭罾碚摗保翰妒痴咄妒硞€體數(shù)量多的物種，這樣就會避免出現(xiàn)一種或幾種生物在生態(tài)系統(tǒng)中占絕對優(yōu)勢的局面，為其他物種的形成騰出空間有利于增加物種的多樣性。共同進化的含義1：不同物種間的共同進化地球形成時原始大氣中是沒有氧氣的，但是隨著光合細(xì)菌的出現(xiàn)，使得大氣中有了氧氣,進而出現(xiàn)好氧生物。共同進化的含義2：生物和無機環(huán)境間也存在共同進化。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。通過漫長的共同進化過程，地球上不僅出現(xiàn)了千姿百態(tài)的物種，而且形成了多種多樣的生態(tài)系統(tǒng)，也就是形成了生物的多樣性．綜上所述：（1）生物多樣性的內(nèi)容：物種多樣性

基因多樣性生態(tài)系統(tǒng)多樣性2、生物多樣性的形成形成生物多樣性的原因：長期自然選擇、共同進化達到結(jié)果化石——埋藏在地層中的古代生物的遺體、遺跡和遺物，石化后形成的。是研究生物進化最直接的證據(jù)（2）生物多樣性的形成的進化歷程最早的生物化石－－古細(xì)菌（距今35億年）最早出現(xiàn)的生物是哪一類生物？它們生活在什么環(huán)境中？厭氧的單細(xì)胞生物，它們生活海洋中。13億年前真核生物的紅藻化石

34億年前的古細(xì)胞化石

前寒武紀(jì)地層中的水母化石前寒武紀(jì)生物

寒武紀(jì)之前(前寒武紀(jì))，地球上的生命都是非常低級的，主要是一些單細(xì)胞生物、環(huán)節(jié)動物、節(jié)肢動物等。多細(xì)胞生物大約是什么時期出現(xiàn)的？它們生活在什么環(huán)境？大約是在寒武紀(jì)，生活在海洋中。

早古生代生物（寒武紀(jì)）進入早古生代，一些大型的古生物相繼出現(xiàn)，如三葉蟲、鸚鵡螺等。出現(xiàn)了生命演化史上的第一次繁榮景象。在中國云南澄江發(fā)現(xiàn)的寒武