现代生物进化论的主要内容.ppt

第七章第二节 现代生物进化理论的主要内容,（一）种群是生物进化的基本单位,1、种群概念：,生活在一定区域的同种生物的全部个体。,卧龙自然保护区 猕猴,2、种群的特点：,种群中的个体并不是机械地集合在一起，而是彼此可以交配，并通过繁殖将各自的基因传给后代。,判断下列是否属于种群？,（1）一个池塘中的全部鱼 （2）一个池塘中的全部鲤鱼 （3）两个池塘内的全部鲤鱼 （4）一片草地上的全部草 （5）一片草地上的成年梅花鹿 （6）一块稻田里的全部幼蚜、有翅、无翅的成蚜,否,是,否,否,否,是,下列属于种群的是 （ ） A.一块水田里的全部水稻 、水草 B 一块稻田里的全部幼蚜、有翅、无翅的成蚜 C 一块朽木上的全部真菌 D. 一个池塘中全部鱼 下列关于种群的说法不正确的是 （ ） 种群是生物进化的基本单位 种群是生物繁殖的基本单位 C.中国大陆上所有老虎是一个种群 D.同一种群的个体可以自由交配,B,C,1.什么是种群的基因库？,一个种群中全部个体所含有的全部基因叫这个种群的基因库。,什么是种群的基因频率？,在一个种群基因库中，某基因占全部等位基因的 比率叫做基因频率。,基因库:一个种群中全部个体所含有的全部基因叫做这个种群的基因库。,基因频率该基因的总数 / 该等位基因的总数,基因型频率该基因型个体数 / 该种群个体总数,基因频率：在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率。,例:如某昆虫种群中决定翅色为绿色的基因为A，决定翅色为褐色的基因为a，从种群中随机抽出100个个体，测知基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个。那么A和a的基因频率是多少?,解:,A基因的基因频率为:,a基因的基因频率为：,基因频率=,=纯合子频率+1/2杂合子频率,= 40%,=30/100100% +1/260/100100% = 60%,=10/100100% +1/260/100100% = 40%,A%=,a%=, 100%,= 60%,基因频率和基因型频率的计算：,= 纯合子频率+1/2杂合子频率 即：A%=AA%+1/2Aa%,A（a）的频率 = A(a)的个数/基因A和a总数,A频率 + a频率 = 1,某种基因的基因频率=某种基因的纯合体频率+1/2杂合体频率,基因型频率=该基因型个体数/该种群个体总数,基因频率和基因型频率的关系转换 设一对等位基因为A和a，其频率分别为p与q （p+q=1）。亲代AA和aa自然交配后F1代具有AA、Aa、aa三种基因型，其频率如下列公式： (p+q)2=p2+2pq+q2， ( A%+ a%)2=AA%+Aa%+aa%=1 AA的基因型频率为：p2，即AA%=(A%)2 Aa的基因型频率为：2pq， aa的基因型频率为：q2，即aa%=(a%)2 ，,在有性生殖过程中，如果符合以上的理想条件， (1)该种群产生的A 配子和a 配子的比率各是多少?,A 60%,a 40%,A 60%,a 40%,36%,24%,16%,AA,Aa,Aa,24%,aa,(2)子代基因型的频率各是多少? (3)子代种群的基因频率各是多少?,30%,30%,30%,10%,36%,48%,60%,40%,16%,36%,48%,16%,60%,40%,(4)在讨论题2中的群体满足五个条件的情况下,计算子二代、子三代的基因频率与基因型频率 ; 分析一下各代基因频率与基因型频率相同吗？,假设的昆虫群体满足以下五个条件： 昆虫群体数量足够大， 全部的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代， 没有迁入与迁出， 自然选择对A、a控制的翅型性状没有作用 也没有基因突变和染色体变异。,在上述条件下，种群的基因频率和基因型频率可以世代相传不发生变化，保持平衡，叫做哈代温伯格定律，也叫遗传平衡定律。 设A的基因频率=p，a的基因频率=q ，p+q= 1 ( p+q ) 2 = p2 + 2pq + q2 = 1,AA的基因型频率,Aa的基因型频率,aa的基因型频率,满足五个假设条件的种群是理想的种群,在自然条件下,这样的种群是不存在的.这也从反面说明了在自然界中,种群的基因频率迟早要发生变化,也就是说种群的进化是必然的.,（5）上述计算结果是在满足五个假设条件的基础上计算的，对自然界的种群来说，这五个条件都能成立吗？特别是如果第点假设（基因A和a都不产生突变,即没有基因突变和染色体变异。）成立这与前面我们所学的基因突变的哪个特性相违背？,与基因突变的普遍性相违背。,(6)、如果该种群出现新的突变型，也就是产生新的等位基因（A2），种群的基因频率会变化吗？基因A2的频率可能会怎样变化？,突变产生的新基因会使种群的基因频率发生变化。 基因A2的频率是增加还是减少，要看这一突变对生物体是有益还是有害的，这往往取决于生物生存的环境。,3、在一个种群中随机抽出一定数量的个体，其中基因型AA的个体占24%，基因型Aa的个体占72%，基因型aa的个体占4%，那么基因A和a的频率分别为（ ） A、24% 72% B、36% 64% C、57% 43% D、60% 40%,D,例：一个随机交配的群体，某一对相对性状中，显性性状表现型的频率是0.19,则杂合子Aa的频率是（ ） A 0.1 B 0.6 C 0.9 D 0.18,D,4、在某植物种群中随机抽样调查得知，其中基因型为AA的个体占30%，基因型为aa的个体占20%，则：该种群中基因A和a的基因频率依次是 和 。若该植物自交，后代中基因型为AA、aa的个体分别占 和 此时，基因A和a的基因频率依次 是 和 。根据现代生物进化理论，你认为该植物在这两年中是否发生了进化？ 。由此可知，生物进化的实质是： 。,55%,45%,42.5%,32.5%,55%,45%,基因频率的改变,提示：2）50%Aa50%（1/4AA 1/2Aa 1/4aa） 12.5%AA 12.5%aa,没有进化,2、一种蛾中控制浅颜色的等位基因是隐性的，控制深颜色的等位基因是显性的。假设一个种群中有640只浅色的蛾和360只深色的蛾，群体呈遗传平衡，那么有多少只杂合子的蛾？,1、某工厂有男女职工各200名，对他们进行调查时发现，女性色盲基因的携带者为15人，患者5人，男性患者11人，那么这个群体中色盲基因的频率是多少？,6%,320只,（15+52+11）/（200女2+200男 1）,因，aa=q2=640/（640+360）=0.64a=q=0.8 又因q+p=1，则A=p=1-q=1-0.8=0.2 Aa=2pq=20.80.2=0.32 Aa的个体数=0.32(640只+360只)=320只,在自然界，由于基因突变、基因重组和自然选择等因素，种群的基因频率和基因型频率总是在不断变化的。,生物进化的实质： 种群的进化过程就是种群基因频率发生变化的过程。,可遗传的变异,基因突变 染色体变异 基因重组,突变和基因重组产生进化的原材料,（二）突变和基因重组产生进化的原材料,自然界中生物的自然突变频率很低，而且一般对生物体是有害的。为什么还能够改变种群中的基因频率呢？,种群是由许多个体组成的，每个个体的每一个细胞内都有成千上万个基因，这样，每一代就会产生大量的突变。,此外，突变的有害还是有利也不是绝对的，这往往取决于生物的生存环境。,例如：一个果蝇约有104对基因，假定每个基因的突变率都是105，若有一个中等数量的果蝇种群（约有108个个体），那么每一代出现基因突变数是多少呢？,2 104 105,个体, 108,种群,= 2 107,1种群中突变的特点： 突变数很大、随机、不定 2种群基因重组的结果：产生更多可遗传变异、不定向,结论：突变和基因重组产生进化的原材料,基因 重组,突变,新的等位基因,多种多样的基因型,种群中出现大量可遗传的变异,变异是不定向的,形成了进化的原材料,不能决定生物进化的方向,19世纪，桦尺蠖种群中黑色 基因（S）频率为5%，浅灰色 基因（s）频率为95%,20世纪，桦尺蠖种群中黑 色基因（S）频率为95%， 浅灰色基因（s）频率为5%,探究自然选择对种群基因频率的影响,（三）自然选择决定了生物进化的方向,突变和基因重组为生物进化提供了原材料，自然选择可以使基因频率发生定向改变，导致生物朝着一定的方向不断进化。,原因：淘汰不利变异基因，积累有利变异基因。 结果：使基因频率定向改变。,现在我们用数学方法来讨论一下桦尺蠖基因频率变化的原因。1870年桦尺蠖的基因型频率为SS 10% ； Ss 20%； ss 70%，在树干变黑这一环境条件下假如树干变黑不利于浅色桦尺蠖的生存，使得种群中浅色个体每年减少10%，黑色个体每年增加10%，以后的几年内，桦尺蠖种群每年的基因型频率与基因频率是多少呢？,13.1%,升高,26%,60.9%,26.1%,73.9%,14.6%,29.3%,56.1%,29.3%,70.7%,降低,探究,阅读教材116117页“自然选择对种群基因频率的影响”，并进行分析讨论相关问题。,假设,由于环境改变（变黑），华尺蠖的灰色不适应环境而被淘汰，基因s频率不断降低，黑色适应环境，生存的几率增大，通过自然选择使基因S的频率升高。,计算,假设第三年SS为15%、Ss为25%、ss为60%，求第三年S和s的基因频率分别是多少。,S：27.5% s：72.5 %,讨论2：在自然选择过程中，直接受选择的是基因型还是表现型？为什么？,是表现型。比如，天敌看到的是桦尺蠖的体色而不是控制体色的基因。,讨论1：树干变黑会影响桦尺蠖种群中浅色个体的出生率吗？为什么？,会，因为浅色不适应环境，在未产卵生殖之前就有大量的个体可能被天敌所捕食，从而使其生殖率下降。,(1)在这个探究实验中根据上面的数据分析，变黑的环境对桦尺蠖产生了什么样的影响？变黑的环境对桦尺蠖浅色个体的出生率有影响吗？,(2)在自然选择中，直接受选择的是基因型还是表现型？,变黑的环境使控制浅色的s基因频率减少,S基因频率增加,有，许多浅色个体能可在没有交配、产卵前就已被天敌捕食,天敌看到的是桦尺蠖的体色（表现型）而不是控制体色的基因,结论：自然选择决定生物进化的方向,自然选择使基因频率定向改变。,（三）自然选择决定了生物进化的方向,突变和基因重组为生物进化提供了原材料，自然选择可以使基因频率发生定向改变，导致生物朝着一定的方向不断进化。,原因：淘汰不利变异基因，积累有利变异基因。 结果：使基因频率定向改变。,在自然选择的作用下，具有有利变异的个体有更多的机会产生后代，种群中相应的基因频率会不断提高；相反，具有不利变异的个体留下后代的机会少，种群中相应的基因频率会下降。,在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变，导致生物朝着一定的方向不断进化。,3.自然选择决定生物进化的方向,生物的变异是不定向的，自然选择是定向的。,种群中产生的变异是（ ）的，经过长期的自然选择，其中不利变异被不断淘汰，有利变异逐渐（ ），从而使种群的基因频率发生（ 定向）改变，导致生物朝向一定方向进化。可见，生物进化的方向是由（ ）决定的。自然选择方向是（ ）的。,不定向,积累,自然选择,定向,影响基因频率的因素：,突变、基因重组和自然选择,生物进化的实质就是：,种群是生物进化的单位，也是生物（ ）的单位。,繁殖,生物进化=种群基因频率变化,种群基因频率发生变化的过程。,小结：,6.某岛屿上存在着尺蛾的两个变种，该地区原为森林，后建设成工业区。下表为该地区不同时期的两个变种尺蛾的数量比。这些变化产生的原因是 ( ) A灰尺蛾迁离，黑尺蛾迁入 B工业煤烟使灰尺蛾变成黑尺蛾 C自然选择作用 D人工选择的作用 7.用现代生物进化理论分析解释狼的进化过程。 (1)狼群中存在不同类型的个体，如有跑得快的，有跑得慢的。它说明生物具有_的特性，而这种特性是生物进化的 。 (2)随着环境的改变，食物稀少，跑得快、凶猛的狼才能获得食物生存下去。这样，食物、环境对狼起了_作用，而这种作用是_的，它决定着生物进化的_。,C,变异,原材料,选择,方向,定向的,二、隔离与物种的形成,问题：曼彻斯特地区的华尺蠖的基因频率发生了很大的改变，但是否形成了新的物种？为什么？,能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物称为一个物种，简称“种”。,它们仍是同一个种，因未形成生殖隔离，还有基因交流。,1、物种的概念,地理隔离:,不同物种之间一般是不能够相互交配的，即使交配成功，也不能够产生可育的后代，这种现象叫生殖隔离。,生殖隔离：,由于地理上的障碍使得同种生物的不同种群间不能够发生基因交流的现象。,（二）隔离,种类,指不同种群间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。,概念：,东北虎和华南虎之间存在什么隔离？,马和驴之间存在什么隔离？,不是。因为马与驴交配产生的后代骡没有生殖能力。,马和驴是不是一个物种？,不同物种之间一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能产生可育的后代，这种现象叫生殖隔离。,例一个山谷中的一个鼠群被一条大河分成两个种群，这种现象称_ 。经过长时间以后，大河干涸后，这两个种群再重新相遇时，却出现了很大的差异，即形成了两个不同的物种，它们之间已经形成了生殖隔离，此时它们之间还能进行自由交配吗？_。,地理隔离,不能,同一个物种因地理因素分成许多不同的种群，它们之间因不能相遇而相互不能进行基因交流，这种现象称地理隔离。,东北虎,华南虎,注：不同种群之间一旦产生殖隔离，就不会有基因交流了，于是就形成了两个不同的种。,由于地理隔离形成了两个不同虎亚种。,地理隔离,生殖隔离,长期,加拉帕戈斯群岛的地雀,由于地理隔离而形成生殖隔离，形成了不同的物种。其过程十分缓慢!,物种形成的比较常见的方式：,不同小岛上的植被不同，果实大小不同所致。,自然选择2,自然选择1,地理隔离,物种形成的比较常见的方式：,原种,变异1,变异2,变异类型1,变异类型2,新物种,新物种,生殖 隔离,新物种的形成，是否都需要经过地理隔离？,多倍体的形成不需经地理隔离。,地理隔离 阻断基因交流 在不同的突变基因重组和自然选择作用下 基因频率向不同方向发生改变 种群的基因库出现差异 差异进一步加大 生殖隔离 新物种形成,地理隔离是形成物种的量变阶段， 生殖隔离是形成物种的质变阶段， 隔离是物种形成的必要条件。 不同物种间都存在着生殖隔离,物种的形成必须经过生殖隔离，但不一定要经过地理隔离。,1、设想南美洲大陆的一种地雀来到加拉帕戈斯群岛后，先在两个岛屿上形成两个初始种群。这两个种群的个体数量都不多。它们的基因频率一样吗？,由于这两个种群的个体数量都不够多，基因频率可能是不一样的。,2.不同岛屿上的地雀种群产生的突变情况是一样的吗？为什么？,不一样。因为突变是随机发生的。,资料分析,阅读教材120页“资料分析”并讨论：,不同岛屿的地形和植被条件不一样，因此环境的作用会有差别，导致种群基因频率朝不同的方向改变。,4.如果这片海域只有一个小岛，还会形成这么多种地雀吗？,不会。因为个体间有基因的交流。,3.对不同岛屿上的地雀种群来说，环境的作用有没有差别？这对种群基因频率的变化会产生什么影响？,现代生物进化理论的基本内容也有四点：,1、种群是生物进化的单位；,2、突变和基因重组产生进化的原材料；,3、自然选择决定生物进化的方向,4、隔离导致物种形成。,现代进化论解释物种形成的基本环节,1、突变和基因重组产生进化的原材料,2、自然选择决定生物进化的方向(定向),3、隔离导致物种的形成,三、共同进化与生物多样性的形成,任何一个物种都不是单独进化的。 不同_之间、_与_之间在相互影响中不断进化和发展，这就是共同进化。,物种,生物,无机环境,（一）共同进化,捕食者的存在是否对被捕食者有害无益？,捕食者所捕食的大多是被捕食者中年老、病弱或年幼的个体，客观上起到促进种群发展的作用。,“精明的捕食者”策略： 捕食者一般不能将所有的猎物吃掉，否则自己也无法生存。,“收割理论”： 捕食者往往捕食个体数量多的物种，这样就会避免出现一种或几种生物在生态系统中占绝对优势的局面，为其他物种的形成腾出空间有利于增加物种的多样性。,共同进化的含义1： 不同物种间的共同进化,根瘤菌： 与豆科植物共生，形成根瘤并固定空气中的氮气供植物营养的一类杆状细菌。,.共同进化,地球形成时原始大气中是没有氧气的，但是随着光合细菌的出现，使得大气中有了氧气,共同进化的含义2： 生物和无机环境间也存在共同进化。,不同物种之间，生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发