2013年最新高中生物精品教學(xué)課件：現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容(1)(人教版必修2)

1、達(dá)爾文自然選擇學(xué)說的主要內(nèi)容,過度繁殖,遺傳變異,適者生存,達(dá)爾文把這種在生存斗爭中，適者生存、不適者被淘汰的過程，叫做自然選擇。,生存斗爭,對達(dá)爾文自然選擇學(xué)說的評價,意義： 1、科學(xué)解釋生物進(jìn)化的原因； 2、科學(xué)解釋生物的多樣性和適應(yīng)性。 局限性： 1、不能解釋遺傳和變異的本質(zhì)； 2、對進(jìn)化的解釋局限于個體水平。,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,1、種群是生物進(jìn)化的基本單位,（1）種群的概念： 生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個體 判斷下列是否屬于種群： （1）一個池塘中的全部鯉魚 （2）一個池塘中的全部魚 （3）一片草地上的全部植物 （4）一片草地上的全部蒲公

2、英,臥龍自然保護(hù)區(qū) 獼猴,1、種群是生物進(jìn)化的基本單位,（2）種群的特點(diǎn)： 種群中的個體并不是機(jī)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。 種群是生物進(jìn)化的基本單位，也是生物繁殖的單位。 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？,1、種群是生物進(jìn)化的基本單位,（3）種群的基因庫： 一個種群中全部個體所含有的全部基因。 討論：我國全部的人作為一個種群，有自己優(yōu)秀的基因庫，這個基因庫是否會發(fā)生變化呢？ 種群中的個體一代代死亡，但基因庫卻在代代相傳的過程中保持和發(fā)展。,1、種群是生物進(jìn)化的基本單位,（4）基因頻率： 在一個種群基因庫中，某個基因占全

3、部等位基因數(shù)的比率。 基因頻率如何計(jì)算？,怎樣才能知道某種基因的基因頻率呢？,例題：從某個豌豆種群中隨機(jī)抽出100個個體，測知基因型為AA、Aa和aa的個體分別是20、60和20個。求A、a的基因頻率。 解： A基因頻率： （202+60）（100 2）=50% a基因頻率： （202+60）（100 2）=50% 拓展1：若例題中豌豆種群的個體全部自交，求子一代中A、a的基因頻率。,20%AA,20%aa,60%(1/4AA;2/4Aa;1/4aa),全部自交，則,在子一代中AA占：20%+1/460%=35% Aa占：2/460%=30% aa占： 20%+1/4 60%=35%,那么，子

4、一代中 A的基因頻率=（352+30 1）/100 2=50% a的基因頻率=（352+30 1）/100 2=50%,用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化,假設(shè)某昆蟲種群非常大，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，自然選擇沒有起作用，基因沒有突變，根據(jù)孟德爾的分離定律試計(jì)算：,30%,30%,30%,10%,36%,48%,16%,60%,40%,30%,30%,30%,10%,36%,48%,16%,60%,40%,p+q = 1,(p+q )2,=p2+2pq+q2,= 1,AA= p2 Aa= 2pq aa=q2,P表示基因A的頻率，q表示基因a的頻率,36%,48%,40

5、%,在討論題2中的群體滿足五個條件的情況下,計(jì)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%,由此可見，如果滿足上述五個條件，則親代和子代每一種基因的頻率都不會改變，到再下一代也是如此，也就是說基因頻率可以代代保持穩(wěn)定不變。這就是哈代溫伯格平衡，也叫遺傳平衡定律。它是指在一個極大的隨機(jī)交配的種群中，在沒有突變、選擇和遷移的條件下，種群的基因頻率和基因型頻率可以世代相傳不發(fā)生變化，保持平衡。,基因頻率,拓展1：假設(shè)子代中隱性個體不能生存，該種群的基因頻率是否發(fā)生變化？怎樣變化？ 拓展2：如果該種群中發(fā)生基因突變，該種群中的基因頻率是否發(fā)生變化

6、？ 從上面的分析可知：在種群的非常大，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，自然選擇沒有起作用，基因沒有突變等理想條件下，上下兩代中種群的基因頻率是一樣的。,在實(shí)際中，這樣的理想條件是不存在的： 第一：足夠大的種群是不存在，所以實(shí)際中子代和親代的基因頻率就會有差異。 第二：基因突變每時每刻都有可能發(fā)生。雖然每一個基因突變的頻率很低很低，但一個種群中有很多很多的基因，所以基因的實(shí)際突變數(shù)是較大的，而且經(jīng)過代代的遺傳基因突變必然對種群的基因頻率產(chǎn)生影響，使基因的頻率發(fā)生改變。如由a突變成A的數(shù)或a突變成其它復(fù)等位基因的數(shù)相對較大，則a的基因頻率將越來越小。,第三：種群中充分的隨機(jī)

7、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)會不會是均等的。例如，在生殖季節(jié)，為了爭奪異性配偶，雄性海象之間要進(jìn)行激烈而又殘酷的競爭，爭斗的最后結(jié)果常常是強(qiáng)大的一方占有二三十個雌性海象，由于競爭失敗，有的雄性海象沒有任何的交配機(jī)會。假設(shè)其它條件不變，在生殖季節(jié)里，如果競爭力強(qiáng)的雄性海象個體基因型大多數(shù)是AA，而競爭失敗的雄性海象個體的基因型大多數(shù)是aa（可能是由于本身基因型的關(guān)系，而導(dǎo)致性狀上的差異），那么A的基因頻率將越來越大。,第四：由于各種原因，種群中有的個體會遷出，有的同種的外來個體會遷入該種群，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 。 第五：在自然

8、界中，自然選擇是不可抗拒的，始終對種群發(fā)揮作用。如基因型為aa的個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的基因頻率也會越來越小 因此，種群基因頻率的改變是客觀的。,親代和子代之間基因頻率的差異可能是微妙的，但經(jīng)過代代的遺傳，當(dāng)這一差異由量變達(dá)到質(zhì)變時，該種群就漸變成另外一個不同的種群了。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。 從上面的分析可知，引起種群基因頻率改變的因素是：基因突變、基因重組、遷出遷入率和自然選擇。 生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)就是種群基因頻率發(fā)生變化的過程。,（5）突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化

9、的原材料,基因突變可產(chǎn)生新的等位基因，可能使種群的基因頻率發(fā)生改變。 基因突變和染色體變異統(tǒng)稱為突變。 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。為什么還能夠作為生物進(jìn)化的原材料呢？ 例如：果蠅約有104對基因，假定每個基因的突變率都是105，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？ 2 104 105 108=2 107,（5）突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料,突變的有害和有利并不是絕對的，它取決于生物的生存環(huán)境。 基因突變產(chǎn)生的等位基因，通過有性生殖過程中基因重組，可以形成多種多樣的基因型，從而使種群出現(xiàn)大量的可遺傳變異。如AABB與

10、AABB雜交只有一種后代，而AaBb與AaBb雜交后代則有9種基因型，4種表現(xiàn)型。 由于突變和重組都是隨機(jī)的、不定向的，因此它們只是提供了生物進(jìn)化的原材料，不能決定生物進(jìn)化的方向。,（6）自然選擇對種群基因頻率變化的影響,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%,95%,5%,（6）自然選擇對種群基因頻率變化的影響,在自然選擇的作用下，具有有利變異的個體有更多的機(jī)會產(chǎn)生后代，種群中相應(yīng)基因的頻率會不斷提高；相反，具有不利變異的個體留下后代的機(jī)會少，種群中相應(yīng)基因的頻率會下降。 在自

11、然選擇的作用下，種群的基因頻率會發(fā)生定向改變，導(dǎo)致生物朝著一定的方向不斷進(jìn)化。 自然選擇決定生物進(jìn)化的方向,小 結(jié),1、種群是生物進(jìn)化的基本單位； 2、突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料； 3、自然選擇決定生物進(jìn)化方向； 4、生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率發(fā)生變化的過程。,基礎(chǔ)題 1.C。2.C。3.C。 4.突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料。如果沒有突變，就不可能產(chǎn)生新的等位基因，基因重組也就沒有意義，生物就不可能產(chǎn)生可遺傳的變異，也就不可能進(jìn)化。 拓展題 1.提示：如選擇育種和雜交育種。 2.提示：如果氣候等其他條件也合適，并且這個種群具有一定的繁殖能力，該種群的個體數(shù)會迅速增加。否則，也可能仍然

12、處于瀕危狀態(tài)甚至絕滅。,現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容,二、隔離與物種的形成,物種的概念,下列組合是否為同一個物種，判斷的依據(jù)是什麼？,物種的概念,物種：在自然狀態(tài)下能互相交配，并產(chǎn)生出可育后代的一群生物個體。 如：全世界的人都是一個物種，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。 再如：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?yàn)轳R與驢交配產(chǎn)生的后代騾沒有生殖能力。,驢,馬,騾,生殖隔離：不同物種之間的個體不能自由交配或交配后不能產(chǎn)生可育的后代的現(xiàn)象。,虎,獅虎獸,獅,地理隔離：同一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。,東北

13、虎,華南虎,隔離：不同種群個體，在自然條件下基因不能自由交流的現(xiàn)象。,隔離和物種的形成又有何關(guān)系呢？,隔離在物種形成中的作用,在一個山谷中，生活著一個鼠種群。雌鼠和雄鼠之間可以自由交配，繁衍后代。后來山洪爆發(fā)，在山谷中形成了一條洶涌的大河。將整個鼠種群分成了兩個部分，一半在河這邊，一半在那邊。就這樣過了幾千年。,后來，河流干涸了，兩個鼠種群又會合在一起。它們發(fā)現(xiàn)彼此大不相同，它們?yōu)槭裁磿蟛幌嗤?？還能算是同一個物種嗎？,加拉帕戈斯群島的地雀,隔離在物種形成中的作用,閱讀教材P120資料回答下列問題：,1.不同島嶼上的地雀種群，產(chǎn)生突變的情況一樣嗎？,2.對不同島嶼上的地雀種群來說，環(huán)境的作用有

14、無差別？這對種群基因頻率的變化會產(chǎn)生什麼影響？,3.如果這片海域只有一個小島，還會形成這么多種地雀嗎?,加拉帕格斯群島不同種地雀形成圖解,原始地雀,分布于不同島嶼上（地理隔離）,各地雀種群出現(xiàn)不同突變和基因重組,不同種群間無基因交流,不同種群基因頻率發(fā)生不同變化,各島嶼環(huán)境不同，自然選擇導(dǎo)致不同種群的基因頻率改變有所差異,長此以往，不同種群基因庫形成明顯差異,最終產(chǎn)生生殖隔離，物種形成,物種的形成方式,物種形成的方式有多種，經(jīng)過長期地理隔離而達(dá)到生殖隔離是比較常見的方式。,原種,變 異 1,變 異 2,變異 類型1,變異 類型2,新種1,新種2,物種的形成方式,物種的形成都需要地理隔離嗎？ 如

15、：二倍體西瓜和四倍體西瓜 因此隔離是物種形成的必要條件。,技能訓(xùn)練,某研究小組研究了某地的兩個湖泊。這一地區(qū)有時會發(fā)洪水。每個湖中生活著兩種相似的魚：紅褐色的和金黃色的。他們不清楚這兩種魚之間的關(guān)系，于是作出兩種假設(shè)，如圖所示：,1、在假設(shè)甲和假說乙中，湖泊I和湖泊II中的兩種魚的祖先各是哪種魚？,1、假說甲：紅褐色魚和金黃色魚起源于同一種灰色魚。假說乙：湖I中的原來只有紅褐色魚，湖II中原來只有金黃色魚，發(fā)洪水時，這兩個湖中的魚發(fā)生混雜在一起。 2、關(guān)于紅褐色魚和金黃色魚種群的形成，假說甲和假說乙的主要區(qū)別是什么？ 2、假說甲沒有考慮到隔離在物種形成中的作用，也沒有考慮洪水的作用。 3、DN

16、A分析表明，湖泊I中紅褐色魚與湖泊II中的紅褐色魚親緣關(guān)系最近，這一證據(jù)支持哪個假說？ 3、這一證據(jù)支持假說乙。 4、什么證據(jù)可以幫助你確定湖泊I中的紅褐色魚和金黃色魚不是一個物種？ 4、如果紅褐色魚和金黃色魚不能雜交，或雜交后不能產(chǎn)生可育后代，說明它們不是一個物種。,基礎(chǔ)題 1.（1）；（2）；（3）。 2.生活在峽谷北側(cè)的種群發(fā)生了突變，由于突變的隨機(jī)性，同樣的突變沒有發(fā)生在峽谷南側(cè)的種群中。由于這兩個種群被河流隔開，彼此沒有交配的機(jī)會，也就是沒有基因的交流，所以兩個種群發(fā)生明顯的分化，有可能演變成兩個物種。,拓展題 提示：雄虎和雌獅雜交生出的后代是虎獅獸，雄獅和雌虎雜交生出的后代是獅虎獸

17、。目前還沒有虎獅獸和獅虎獸交配并生出可育后代的證據(jù)。 對人們讓虎和獅雜交生出更具觀賞價值后代的做法，學(xué)生可自由發(fā)表看法。 補(bǔ)充資料：1981年，世界首例獅虎獸誕生于法國，2001年病死。2002年8月22日，我國首例虎獅獸在南京紅山動物園降生，僅7 d就夭折了。2002年9月2日，在福州國家森林公園動物樂園降生了3只虎獅獸，僅1只成活。2003年3月27日，在湖南長沙世界之窗降生了1只虎獅獸。國內(nèi)還有從國外引進(jìn)獅虎獸進(jìn)行飼養(yǎng)、供游人觀賞的事例。對于讓虎和獅雜交的做法，有專家認(rèn)為這在科學(xué)研究上價值不大，但是在商業(yè)上具有一定價值。有專家認(rèn)為，對待野生珍稀動物，人類最應(yīng)當(dāng)做的是進(jìn)行保護(hù)，讓它們自然繁

18、殖，而不是人為改變其自然繁殖體系。,現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容,三、共同進(jìn)化與生物多樣性的形成,共同進(jìn)化,資料1：達(dá)爾文發(fā)現(xiàn)一種蘭花長著細(xì)長的花矩，花矩的頂端貯存著花蜜，可以為傳粉的昆蟲提供食物。他認(rèn)為這種花的形成絕不是偶然的，肯定存在這樣的昆蟲，它們生有同樣細(xì)長的吸管似的口器，可以從花矩中吸到花蜜。否則這種花就不能很好地完成傳粉，這一物種也就不可能存在。50年后，研究人員發(fā)現(xiàn)了這樣的蛾類昆蟲。,共同進(jìn)化,資料2：動物學(xué)家對生活在非洲大草原奧蘭治河兩岸的羚羊進(jìn)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(shí)驗(yàn)，動物學(xué)家終于明白，東岸的羚羊之

19、所以強(qiáng)健，是因?yàn)樗鼈兏浇幸粋€狼群，生存時時處于危險(xiǎn)之中。 捕食者的存在是不是對被捕食者有害無益呢？,共同進(jìn)化,共同進(jìn)化,捕食者所吃掉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(jìn)種群發(fā)展的作用；而且捕食者一般不能將所有的獵物都吃掉，否則自己也無法生存，這就是所謂的“精明的捕食者”策略。 生物的進(jìn)化與無機(jī)環(huán)境的變化也是相互影響的。,生物圈的進(jìn)化,出現(xiàn) 臭氧層,有氧 環(huán)境,產(chǎn)生氧氣,需氧 生物,陸生 生物,共同進(jìn)化,共同進(jìn)化： 不同物種之間，生物與無機(jī)環(huán)境之間在相互影響中不斷進(jìn)化和發(fā)展的現(xiàn)象。 通過漫長的共同進(jìn)化過程，地球上形成了千姿百態(tài)的物種，多種多樣的生態(tài)系統(tǒng)。,生物多樣性的形成,

20、生物多樣性的內(nèi)容： 基因多樣性物種的個體數(shù)量多，個體 之間的差異大，構(gòu)成基因庫的基因種類多。 物種多樣性地球上已經(jīng)被人類記錄的物種約有200萬種左右。估計(jì)現(xiàn)在全世界生存著約5001000萬種生物，許多還沒有被人類所發(fā)現(xiàn)。 生態(tài)系統(tǒng)多樣性不同物種需要不同的生態(tài)環(huán)境。生態(tài)系統(tǒng)的多樣性是物種多樣性的重要條件。,生物的進(jìn)化歷程,1、最早的生物化石是距今35億年前的古細(xì)菌化石。 2、在距今3515億年前，地球上的生物 主要是海洋中的種數(shù)不多的藍(lán)藻和細(xì)菌，都是原核生物。 3、在距約今15億年前，真核生物出現(xiàn)，出現(xiàn)了有性生殖，生物實(shí)現(xiàn)了基因的重組，增強(qiáng)了生物變異的多樣性，生物進(jìn)化的速度明顯加快。,生物的進(jìn)化

21、歷程,4、在距今約5.75.0億年前的寒武紀(jì)，海洋中有大量的無脊椎動物物種爆發(fā)迅速形成，這就是著名的寒武紀(jì)大爆發(fā)。大量的動物構(gòu)成了生態(tài)系統(tǒng)的第三極消費(fèi)者，使生態(tài)系統(tǒng)更加復(fù)雜，也促進(jìn)了植物的進(jìn)化。,生物的進(jìn)化歷程,5、大約在距今4億年前，一些海洋植物開始適應(yīng)陸地生活，形成原始的陸生植物，主要是蕨類植物。隨后才出現(xiàn)了適應(yīng)陸地生活的動物原始的兩棲類。 6、生物的登陸改變著陸地的環(huán)境，陸地上復(fù)雜的環(huán)境又為生物的進(jìn)化提供了廣闊的舞臺，裸子植物和被子植物先后扮演生產(chǎn)者的主角，鳥類、哺乳類等成為地球占優(yōu)勢的動物類群，逐漸形成復(fù)雜多樣的陸地生態(tài)系統(tǒng)。,生物多樣性的形成,仔細(xì)觀察左圖，討論以下問題。,生物多樣性

22、的形成,1、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，它們生活在海洋中 2、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)境中？ 在寒武紀(jì)出現(xiàn)的，它們生活在海洋中。 3、最早登陸的生物是植物還是動物？為什么？ 是植物，否則動物登陸后就會餓死。,生物多樣性的形成,4、同今天你所看到的地球相比，寒武紀(jì)時地球上的生態(tài)系統(tǒng)有什么特點(diǎn)？ 當(dāng)時陸地上還是一片荒蕪，生物都生活在海洋中。 5、恐龍是什么時候絕滅的？物種絕滅對生物多樣性會產(chǎn)生怎樣的影響？ 恐龍是在中生代后期絕滅的。物種絕滅對生物多樣性的影響是復(fù)雜的?？铸埖慕^滅有利于哺乳動物的繁盛。,生物進(jìn)化理論在發(fā)展,關(guān)于自然選擇的作用還存在爭論： 1、有人主張，決定生物進(jìn)化方向的是中性突變的逐漸積累； 2、但更多的學(xué)者認(rèn)為，基因突變并不是都是中性的，有些基因突變反映在個體的性狀上，與環(huán)境相適應(yīng)的程度有差異，因此，不能否認(rèn)自然選擇的作用。 關(guān)于物種的形成是否是漸變也還存在著爭。,自然選擇學(xué)說為核心的現(xiàn)代生物進(jìn)化理論基本觀點(diǎn),1、種群是生物進(jìn)化的基本單位，生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)在于種群基因頻率的改變； 2、突變和基因重組、自然選擇及隔離是物種形成過程的三個基本環(huán)節(jié)，通過它們的綜合作用，種群產(chǎn)生分化，最終導(dǎo)致新物種的形成； 3、突變和基因重組產(chǎn)