现代生物进化理论2---高三复习(定稿)

1、第七章第七章 现代生物进化理论现代生物进化理论第第2 2节节 现代生物进化理论的主要内容现代生物进化理论的主要内容达尔文以后关于遗传和变异的研究，已经从性状水平深入达尔文以后关于遗传和变异的研究，已经从性状水平深入到基因水平，人们逐渐认识到遗传和变异的本质。关于自到基因水平，人们逐渐认识到遗传和变异的本质。关于自然选择的作用等问题的研究，已经从以个体为单位，发展然选择的作用等问题的研究，已经从以个体为单位，发展到以种群为单位。到以种群为单位。形成了以自然选择学说为核心的现代生形成了以自然选择学说为核心的现代生物进化理论。物进化理论。现代生物进化理论现代生物进化理论的主要内容：的主要内容：种群是

2、生物进化的单位种群是生物进化的单位突变和重组产生进化的原材料突变和重组产生进化的原材料自然选择决定生物进化的方向自然选择决定生物进化的方向隔离导致物种形成隔离导致物种形成共同进化形成生物的多样性共同进化形成生物的多样性1.1.种群的概念：种群的概念：例：判断下列是否属于种群例：判断下列是否属于种群（1）一个池塘中的全部鲤鱼）一个池塘中的全部鲤鱼（2）相邻两个池塘中的全部鲤鱼）相邻两个池塘中的全部鲤鱼（3）一个池塘中的全部鱼）一个池塘中的全部鱼（4）一片草地上的全部植物）一片草地上的全部植物生活在一定区域的同种生物的全部个体。生活在一定区域的同种生物的全部个体。种群个体彼此间可以交配，并通过繁殖

3、将各自的基种群个体彼此间可以交配，并通过繁殖将各自的基因传递给后代。故：因传递给后代。故：种群是生物繁殖的基本单位。种群是生物繁殖的基本单位。一、一、种群是生物进化的基本单位种群是生物进化的基本单位基因频率基因频率： 在一个种群基因库中，在一个种群基因库中，某某个个基因基因占占全部全部等位基因数等位基因数的比率的比率。基因型频率基因型频率：在一个种群中，在一个种群中，某某种种基因型基因型占占全部全部个体个体的比率的比率。基因型频率基因型频率该基因型个体数该基因型个体数 / / 该种群个体总数该种群个体总数基因频率基因频率= =该基因的数目该基因的数目该基因及其等位基因的总数该基因及其等位基因的

4、总数= =纯合子频率纯合子频率+1/2+1/2杂合子频率杂合子频率 100% 100%例例1 1：某昆虫种群中，绿色翅的基因为：某昆虫种群中，绿色翅的基因为A,A,褐色翅的基因褐色翅的基因位位a a，调查发现，调查发现AAAA、AaAa、aaaa的个体分别占的个体分别占3030、6060、10,10,那么那么A A、a a的基因频率是多少？的基因频率是多少？例例2 2：AAAA、AaAa、aaaa的个体分别占的个体分别占24%24%、72%72%、4%4%那么那么 A A、a a的基的基因频率是多少？因频率是多少？ （ ） A. 36%A. 36%和和64% B. 57%64% B. 57%和

5、和43% 43% C. 24%C. 24%和和72% D. 60%72% D. 60%和和40%40%A%=100%100%2AAAa2(AAAaaa)= 60%= 60%= 40%= 40%a%=2aaAa2(AAAaaa)100%100%A% + a%= 1 1D基因型频率基因型频率：AA%=Aa%=aa%=30%30%60%60%10%10%AA%+Aa%+aa%=1 1用数学方法讨论基因频率的变化用数学方法讨论基因频率的变化1 1、假设上述、假设上述昆虫种群非常大昆虫种群非常大，所有的，所有的雌雄个体间都雌雄个体间都能自由交配能自由交配并产生后代，并产生后代，没有迁入和迁出没有迁入和迁

6、出，自然选择自然选择对翅色这一相对性状没有作用对翅色这一相对性状没有作用，基因基因A A和和a a都不产生突都不产生突变变，根据孟德尔的分离定律计算：，根据孟德尔的分离定律计算：(1)(1)该种群产生的该种群产生的A A配子和配子和a a配子的比率是多少？配子的比率是多少？(2)(2)子代基因型的频率各是多少？子代基因型的频率各是多少？(3)(3)子代种群的基因频率各是多少？子代种群的基因频率各是多少？(4)(4)子二代、子三代以及若干代以后，种群的基因子二代、子三代以及若干代以后，种群的基因频率会同子一代一样吗？频率会同子一代一样吗？ 亲代子一代 子二代子三代基因型频率AA30%Aa60%a

7、a10%基因频率A60%a40%36%48%16%60%40%36%16%48%60%60%40%40%36%48%16%亲代与子代的基因频率与基因型频率亲代与子代的基因频率与基因型频率依据上表：设依据上表：设A A频率为频率为p p，a a频率为频率为q q，则，则p pq q1 1。AAAA的基因型频率为：的基因型频率为：A Aa a的基因型频率为：的基因型频率为：aaaa的基因型频率为：的基因型频率为：p p2 22pq2pqq q2 2p p2 2+2pq+q+2pq+q2 2 =1=1(p+q)(p+q)2 2 = p= p2 2+2pq+q+2pq+q2 2 =1=1 遗传平衡所指

8、的种群是理想种群，在自然条件下，遗传平衡所指的种群是理想种群，在自然条件下，这样的种群是不存在的。所以种群基因频率迟早要发生这样的种群是不存在的。所以种群基因频率迟早要发生变化，所以种群的进化是必然的。变化，所以种群的进化是必然的。哈代哈代温伯格定律温伯格定律(遗传平衡定律遗传平衡定律)A A例3：某社区全部人口刚好男女各400人，在进行红绿色盲普查时，发现女性中有10人患色盲，30人是红绿色盲基因的携带者；男生患者有22人。请问，这个社区红绿色盲的基因频率为：（ ）A. 6% B. 7.5% C. 5.6% D. 8.1%生物进化实质上就是：生物进化实质上就是：种群基因频率的改变种群基因频率

9、的改变。由于自然界中存在由于自然界中存在突变突变、基因重组基因重组和和自然选择自然选择等因素，等因素，种群的基因频率总是在不断变化的。种群的基因频率总是在不断变化的。（二）突变和基因重组是产生进化的原材料。（二）突变和基因重组是产生进化的原材料。可遗传的变异有三个来源：可遗传的变异有三个来源：基因重组、基因突变和染基因重组、基因突变和染色体变异。色体变异。1、突变具有低频性，突变具有低频性，但种群中有多个个体，每个个体每但种群中有多个个体，每个个体每个细胞内都有成千上万个基因，因此个细胞内都有成千上万个基因，因此突变总量很大。突变总量很大。2、突变的有害有利是相对的，取决于生物的生存环境。突变

10、的有害有利是相对的，取决于生物的生存环境。3、突变和基因重组突变和基因重组只产生生物进化的原材料，只产生生物进化的原材料，不能决不能决定生物进化的方向。定生物进化的方向。变异不变异不定定 向向等位基因等位基因突变突变产生产生基因基因重组重组多种多样多种多样的基因型的基因型种群出种群出现大量现大量的可遗的可遗传变异传变异形成了形成了进化的进化的原材料原材料2 210104 410105 510107 72 210106 6 例4：果蝇约有104对基因，假定每个基因的突变率是105，一个约有107个果蝇的种群，每一代出现的突变基因数是多少？自然界中生物的自发突变具有低频性，不定向性，多自然界中生物

11、的自发突变具有低频性，不定向性，多害少利性，为什么还能产生进化的原材料？害少利性，为什么还能产生进化的原材料？ 19世纪，桦尺蠖种群中黑色世纪，桦尺蠖种群中黑色基因（基因（S）频率为）频率为5%，浅灰色，浅灰色基因（基因（s）频率为）频率为95% 20世纪，桦尺蠖种群中黑世纪，桦尺蠖种群中黑色基因（色基因（S）频率为）频率为95%，浅灰色基因（浅灰色基因（s）频率为）频率为5%三、自然选择决定生物进化的方向三、自然选择决定生物进化的方向(1) (1) 变黑的环境对桦尺蠖产生了什么样的影响？变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？黑的环境对桦尺蠖浅色个

12、体的出生率有影响吗？(2)(2)在自然选择中，直接受选择的是基因型还是表现型？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变黑的环境使控制浅色的s s基因频率减少基因频率减少,S,S基因频率基因频率增加。降低了出生率。许多浅色个体可能在没有交配、增加。降低了出生率。许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食。产卵前就已被天敌捕食。天敌看到的是桦尺蠖的体色（天敌看到的是桦尺蠖的体色（表现型表现型）而不是控）而不是控制体色的基因。制体色的基因。淘汰不利变异，积累有利变异使种群的淘汰不利变异，积累有利变异使种群的为什么说它们没有形成新的物种？怎样判断为什么说它们没有形成

13、新的物种？怎样判断两个种群是否属于一个物种？两个种群是否属于一个物种？曼彻斯特地区的桦尺蠖，基因频率发生了曼彻斯特地区的桦尺蠖，基因频率发生了很大变化，有没有形成新的物种？很大变化，有没有形成新的物种？（一）物种（一）物种物种：指能够在自然状态下物种：指能够在自然状态下相互交配相互交配并且产生并且产生可可育后代育后代的一群生物，简称的一群生物，简称“种种”。全世界的人都是一个物种吗全世界的人都是一个物种吗？人都是一个物种，无论白人黑人黄种人结婚，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。都能产生具有生殖能力的后代。马跟驴是一个物种吗？马跟驴是一个物种吗？四、隔离导致新

14、物种的形成四、隔离导致新物种的形成物种与种群的比较物种与种群的比较区别区别联系联系概念概念范围范围判断标准判断标准物物种种种种群群能够在自然状态能够在自然状态下相互交配并且下相互交配并且产生可育后代的产生可育后代的一群生物一群生物不同区域的不同区域的同种生物的同种生物的不同种群不同种群不同物种不同物种存在生殖存在生殖隔离隔离生活在一定区域生活在一定区域的同种生物的全的同种生物的全部个体部个体较小范围的较小范围的同种生物的同种生物的全部个体全部个体不存在生不存在生殖隔离殖隔离同一物种同一物种是由不同的是由不同的种群构成；种群构成；同一物种同一物种的不同种群的不同种群在一定条件在一定条件下可以进行

15、下可以进行基因交流基因交流。地理隔离地理隔离: :不同物种之间一般不能相互交配，即使不同物种之间一般不能相互交配，即使交配成功，也不能够产生可育的后代。交配成功，也不能够产生可育的后代。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。种群间不能够发生基因交流的现象。种类种类指指不同种群间不同种群间的个体，在自然条件下的个体，在自然条件下基因不能自由交基因不能自由交流流的现象。的现象。概念概念：（如动物因求偶方式、繁殖期不同，植物因开花季如动物因求偶方式、繁殖期不同，植物因开花季节、花的形态不同，而造成的不能交配节、花的形态不

16、同，而造成的不能交配。杂种致死。杂种致死和杂种不育等。）和杂种不育等。）生殖隔离是新物种形成的标志。生殖隔离是新物种形成的标志。长期的地理隔离可能形成生殖隔离。长期的地理隔离可能形成生殖隔离。（二）隔离（二）隔离东北虎和华南虎之东北虎和华南虎之间存在什么隔离？间存在什么隔离？马和驴之间存在什马和驴之间存在什么隔离？么隔离？加拉帕戈斯群岛的地雀加拉帕戈斯群岛的地雀隔离在物种形成过程中的作用隔离在物种形成过程中的作用不同小岛上的植被不同，不同小岛上的植被不同，果实大小不同所致。果实大小不同所致。地理隔离地理隔离 阻断种群间的基因交流阻断种群间的基因交流在不同的突变基因重组和自然选择作用下在不同的突

17、变基因重组和自然选择作用下种群的基因频率向不同方向发生改变种群的基因频率向不同方向发生改变种群的基因库出现差异种群的基因库出现差异差异进一步加大差异进一步加大生殖隔离生殖隔离新物种形成新物种形成地理隔离地理隔离生殖隔离生殖隔离长期长期称为称为异地物种形成异地物种形成，其，其过程十分缓慢过程十分缓慢! !（三）物种形成的常见方式（三）物种形成的常见方式渐变式渐变式：爆发式爆发式：主要是由主要是由异源多倍体的染色体畸变异源多倍体的染色体畸变的方式形成新物种，的方式形成新物种，一旦出现，可一旦出现，可不经过地理隔离很快直接形成生殖隔离不经过地理隔离很快直接形成生殖隔离称为称为同同地物种形成地物种形成

18、，多见于植物多见于植物，往往只需要几代甚至，往往只需要几代甚至一代就完成一代就完成。人工创造新物种人工创造新物种：通过植物体细胞杂交（番茄通过植物体细胞杂交（番茄马铃薯）、多倍体远源杂马铃薯）、多倍体远源杂交（甘蓝交（甘蓝白菜）、多倍体育种（八倍体小黑麦）等方白菜）、多倍体育种（八倍体小黑麦）等方式也可以创造新物种。式也可以创造新物种。突变和基因重组、自然选择及隔离是物种形成突变和基因重组、自然选择及隔离是物种形成过程的三个基本环节。过程的三个基本环节。新物种形成不一定经过地理隔离，但不管哪种新物种形成不一定经过地理隔离，但不管哪种方式都需要达到生殖隔离。方式都需要达到生殖隔离。 任何一个物种

19、都不是任何一个物种都不是单独单独进化的。进化的。 不同不同_之间、之间、_与与_之间在相互影响之间在相互影响中不断进化和发展，这就是中不断进化和发展，这就是共同进化。共同进化。物种物种生物生物无机环境无机环境五、共同进化和生物的多样性五、共同进化和生物的多样性共同进化实例共同进化实例共同进化类型共同进化类型 类型类型 举例举例不同物种之间不同物种之间共生共生细长吸管口器的蛾与长花距兰花细长吸管口器的蛾与长花距兰花捕食捕食猎豹和斑马猎豹和斑马寄生寄生粘液病毒与兔子粘液病毒与兔子竞争竞争作物与杂草作物与杂草生物与无机环生物与无机环境之间境之间生 物 影 响 环生 物 影 响 环境 环 境 影 响境 环 境 影 响生物生物地球最早无氧环境地球最早无氧环境厌氧环境厌氧环境光合光合作用出现作用出现空气中出现了氧气空气中出现了氧气出现出现了好氧生物了好氧生物1 1、内容：、内容：基因多样性基因多样性物种多样性物种多样性生态系统多样性生态系统多样性（3 3层次）层次）2 2、形成生物多样性的原因：、形成