湖南省长沙市高中生物 7.2 现代生物进化理论的主要内容课件 新人教版必修2.ppt

第二节现代生物进化理论的主要内容 达尔文的自然选择学说指出 在一种生物的群体中 出现有利变异的个体能存活 并且有机会留下自己的后代 但是 研究生物的进化 仅研究个体的表现型是是否与环境相适应是不够的 还必须研究群体基因组成的变化 这个群体就是种群 一 种群基因频率的改变与生物进化 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 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 庙里的一群和尚也属于种群吗 否 是 否 否 否 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 种群是物种繁衍 进化的基本单位 种群在繁衍过程中 个体有新老交替 基因却代代相传 3 基因库 一个种群中全部个体所含有的全部基因 4 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 30 100 100 1 2 60 100 100 60 10 100 100 1 2 60 100 100 40 a a 100 60 1 已知各种基因型个体数 求基因频率 某工厂有男女职工各200名 对他们进行调查时发现 女性色盲基因携带者为15人 女性患者1人 男性患者14人 这个群体中色盲基因的频率应为 a 15 b 3 88 c 5 17 d 10 3 色盲 b 基因频率 15 2 14 200 2 200 5 17 c 课堂练习 100 30 30 30 10 36 48 16 60 40 p q 1 p q 2 p2 2pq q2 1 aa p2aa 2pqaa q2 p表示基因a的频率 q表示基因a的频率 36 48 40 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 16 60 由此可见 如果满足上述五个条件 则亲代和子代每一种基因的频率都不会改变 到再下一代也是如此 也就是说基因频率可以代代保持稳定不变 这就是哈代 温伯格平衡 也叫遗传平衡定律 假设的种群满足以下五个条件 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 aa aa aa三种基因型昆虫的生存能力完全相同 也没有基因突变和染色体变异 遗传平衡状态 上述5个假设成立的条件下 种群基因频率在世代繁衍过程中 发生变化 我们称为遗传平衡 不会 对于自然界的种群来说 这五个条件都能成立吗 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 生物进化的实质 种群基因频率发生变化 二 可遗传的变异产生进化的原材料 1 来源 基因突变基因重组染色体变异 突变 突变和重组 突变的特点 普遍 随机 低频 多害少利 不定向 2 突变的有利或有害是相对的 取决于生存的环境 残翅 正常环境下 不利变异 大风环境下 有利变异 突变 基因重组 二 突变和基因重组产生进化的原材料 探究 自然选择对种群基因频率变化的影响 19世纪 20世纪 思考 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ss10 ss20 ss70 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 提示 假设第1年种群个体数为100个 当黑色 表现型 个体每年增加10 时 基因型为ss 黑色 个体第2年将会增加到11个 基因型为ss 黑色 个体第2年将增加到22个 基因型为ss 浅色 个体第2年将减少到63个 第2年种群个体总数为96个 基因型ss的频率是11 96 11 5 基因型ss的频率是22 96 22 9 基因型ss的频率是63 96 65 6 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 许多浅色个体可能在没有交配 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 自然选择决定生物进化的方向 变异是不定向的 淘汰不利变异基因 积累有利变异基因 结论 结果 三 自然选择决定生物进化的方向 原因 使基因频率定向改变 自然选择决定生物进化的方向 课堂总结 已知人眼中的褐色 a 对蓝色 a 是显性 在一个有30000人的人群中 蓝眼人有3600人 褐眼的有26400人 其中纯合体有12000人 那么 在这个人群中a和a基因频率分布为 a 0 64和0 36b 0 36和0 64c 0 50和0 50d 0 82和0 18 在某一种群中 已调查得知 隐性性状者 等位基因用a a表示 占16 那么该性状的aa aa基因型个体出现的频率分别为 a 0 36 0 48b 0 36 0 24c 0 16 0 48d 0 48 0 36 a a 据调查 某校学生中基因型的比例为xbxb 42 32 xbxb 7 36 xbxb 0 32 xby 46 xby 4 则该地区xb和xb的基因频率分别是 a 6 8 b 8 92 c 78 92 d 92 8 d 某常染色体隐性遗传病在人群中的发病率为1 色盲在男性中的发病率为7 现有一对表现型正常的夫妇 妻子为该常染色体遗传病致病基因和色盲致病基因携带者 那么他们所生小孩同时患上述两种遗传病的概率是 a 1 88b 1 22c 7 2200d 3 800 a 在一个足够大的种群中 a的频率0 4 a的频率是0 6 若各种条件稳定不变 则该种群中aa aa aa的基因型频率各是 该种群中所有成熟个体自由交配一次 产生的后代个体中a的频率是 a的频率是 0 16 0 48 0 36 0 40 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 1 物种的概念 指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 一个生物 种 或 物种 与种群有何区别 物种可以分布在不同的自然界的不同区域 只有在可以发生随即交配 繁衍 使基因能够世代传得一定区域内的同种全部个体的集合才是一个种群 自然界的物种实际上是以一个个种群存在的 种群是物种繁衍 进化的基本单位 人都是一个物种 无论白人黑人黄种人结婚 都能产生具有生殖能力的后代 同样 所有的马是一个物种 所有的驴也是一个物种 但马和驴不是一个物种 因为马与驴交配产生的后代骡没有生殖能力 全世界的人都是一个物种吗 马跟驴是一个物种吗 3 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 如季节隔离 不亲合性 杂种不活 杂种不育等 2 生殖隔离 东北虎和华南虎之间存在什么隔离 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 生殖隔离 地理隔离 隔离 4 隔离不同种群间的个体 在自然条件下不能发生基因交流的现象 5 隔离在物种形成中的作用 达尔文 1809 1882 曾随英国海军勘探船 贝格尔 号 做了历时五年的环球航行考察 在动植物和地质等方面进行了广泛的观察 并采集了大量的动植物标本 进行了深入的研究 资料分析 地理隔离 突变和重组 自然选择 生殖隔离 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 theend 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 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 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 1 关于物种的叙述 错误的是 a 物种是形态上类似的 彼此能交配并产生可育后代的 要求类似环境条件的生物个体的总和b 物种是一个具有共同基因库的 与其他类群有生殖隔离的类群c 区分物种有多种依据 但最主要的是看有无生殖隔离d 不同物种的种群若生活在同一地区 也会有基因交流 d 2 下列关于隔离的叙述 错误的是 a 阻止了种群间基因的交流b 物种的形成都必定先经过长期的地理隔离c 遗传组成上的差异是生产生殖隔离的根本原因d 多倍体植物的形成不需要经过地理隔离 b 3 新物种的形成的标志 a 具有一定的形态结构b 具有一定的生理功能c 产生了生殖隔离d 改变了基因频率 c 4 有一个老鼠的种群 最初都生活在一个地域 后来一条新建的高速公路将该种群分成a和b两个种群 如果a种群生活的地区发生了一系列的环境变化 而b种群的地区没有变化 则种群a进化的速率很可能是 a 比b慢b 比b快c 与b相同d 开始比b慢 后来比b快5 是生物进化的基本单位 生物进化的实质在于种群 的改变 物种形成需要三个基本还节 其中 和 产生生物进化的原材料 使种群的基因频率发生 改变并决定生物进化的方向 是新物种形成的必要条件 b 种群 基因频率 基因重组 突变 自然选择 定向 隔离 三 共同进化与生物多样性的形成 在自然界 一种植物专门由一种昆虫传粉的情形很常见 昆虫传粉的专门化对植物繁衍后代有什么意义 共同进化 资料 动物学家对生活在非洲大草原奥兰治河两岸的羚羊进行研究时发现 东岸的羚羊群的奔跑速度比西岸的羚羊每分钟竟快13米 为何差距如此之大 经过观察和科学实验 动物学家终于明白 东岸的羚羊之所以强健 是因为它们附近有一个狼群 生存时时处于危险之中 捕食者的存在是不是对被捕食者有害无益呢 捕食 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 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展 这就是共同进化 通过漫长的共同进化过程 地球上不仅出现了千姿百态的物种 而且形成了多种多样的生态系统 也就是形成了生物的多样性 综上所述 2 生物多样性的形成 1 生物多样性的内容 物种多样性 基因多样性 生态系多样性 化石 埋藏在地层中的古代生物的遗体 遗迹和遗物 石化后形成的 是研究生物进化最直接的证据 2 生物多样性的形成的进化历程 最早的生物化石 古细菌 距今35亿年 最早出现的生物是哪一类生物 它们生活在什么环境中 厌氧的单细胞生物 它们生活海洋中 13亿年前真核生物的红藻化石 34亿年前的古细胞化石 前寒武纪地层中的水母化石 前寒武纪生物寒武纪之前 前寒武纪 地球上的生命都是非常低级的 主要是一些单细胞生物 环节动物 节肢动物等 多细胞生物大约是什么时期出现的 它们生活在什么环境 大约是在寒武纪 生活在海洋中 早古生代生物 寒武纪 进入早古生代 一些大型的古生物相继出现 如三叶虫 鹦鹉螺等 出现了生命演化史上的第一次繁荣景象 在中国云南澄江发现的寒武纪古生物是最有代表性的寒武纪生物群 最早登陆的生物是植物还是动物 为什么 植物 否则动物登陆后就会饿死 一些海洋植物开始适应陆地生活 主要是蕨类植物 陆地上还是一片荒芜 生物都生活在海洋中 寒武纪时地球上的生态系统有什么特点 中生代生物中生代三叠纪生物复苏 开始出现水生爬行动物 如鱼龙 蛇颈龙等