第一节生物进化论

1、一、拉马克的进化学说：一、拉马克的进化学说：核心内容：核心内容：用进废退；获得性遗传。用进废退；获得性遗传。历史贡献：历史贡献： 局限性：局限性：对神创论造成冲击对神创论造成冲击。缺乏证据，多为主观臆断。缺乏证据，多为主观臆断。生物不是神创的，而是进化的；生物不是神创的，而是进化的；达尔文自然选择学说达尔文自然选择学说的内容有四方面：的内容有四方面：、过度繁殖；、过度繁殖；、生存斗争；、生存斗争；、遗传变异；、遗传变异；、适者生存。、适者生存。二、自然选择学说的内容二、自然选择学说的内容达尔文达尔文18091882达尔文的自然选择学说主要内容：1 1、过度繁殖、过度繁殖 生物的繁殖能力很强，能

2、产生生物的繁殖能力很强，能产生大量后代。大量后代。 2 2、遗传和变异、遗传和变异 遗传是指子代和亲代表型相同，而变异是指遗传是指子代和亲代表型相同，而变异是指子代和亲代表型不同，变异使个体间存在差子代和亲代表型不同，变异使个体间存在差异，变异是不定向的。异，变异是不定向的。达尔文的自然选择学说主要内容： 3、生存斗争、生存斗争 由于食物和空间等环境条件的限制，每种生物由于食物和空间等环境条件的限制，每种生物必须为生存而斗争。必须为生存而斗争。种类：种类： a a、生物与无机环境的斗争。、生物与无机环境的斗争。 b b、生物与生物之间的斗争：种间斗争、生物与生物之间的斗争：种间斗争和种内斗争。

3、和种内斗争。达尔文的自然选择学说主要内容：4 4、适者生存：在生存斗争中，出现有利变异、适者生存：在生存斗争中，出现有利变异的个体就容易在生存斗争中获胜，并可遗传的个体就容易在生存斗争中获胜，并可遗传下去；出现不利变异的个体就容易被淘汰。下去；出现不利变异的个体就容易被淘汰。小结：达尔文把在生存斗争中，适者生存、小结：达尔文把在生存斗争中，适者生存、 不适者被淘汰的过程叫自然选择不适者被淘汰的过程叫自然选择。现代生物进化理论的基础：现代生物进化理论的基础：达尔文自然选择学说达尔文自然选择学说(1)(1)写出上图图示序号所代表的自然选择学说的写出上图图示序号所代表的自然选择学说的主要内容：主要内

4、容： ； ； ； 。过度繁殖过度繁殖生存斗争生存斗争遗传变异遗传变异适者生存适者生存（二）、达尔文自然选择学说对生物进化的解释（二）、达尔文自然选择学说对生物进化的解释1、选择材料、选择材料由变异提供由变异提供2、内在因素、内在因素遗传和变异遗传和变异3、进化方向、进化方向由自然选择决定由自然选择决定4、进化动力、进化动力生存斗争生存斗争注意：变异是不定向的注意：变异是不定向的, ,且变异在且变异在先先, ,自然选择在后。自然选择在后。自然选择学说的科学性与局限性自然选择学说的科学性与局限性（1）能科学地解释生物进化的原因；能科学地解释生物进化的原因；对生物对生物遗传和变异的本质遗传和变异的本

5、质，不能做出科学的解释；，不能做出科学的解释； 对生物进化的解释也局限于对生物进化的解释也局限于个体个体水平。水平。 新物种新物种 如何形成如何形成不明确不明确 自然选择的科学性自然选择的科学性 自然选择的局限性自然选择的局限性（2）能科学地解释生物的多样性和适应性）能科学地解释生物的多样性和适应性。三、自然选择学说的发展三、自然选择学说的发展现代生物进化理论现代生物进化理论现代生物学家吸取了达尔文自然选择学说现代生物学家吸取了达尔文自然选择学说的精华部分，运用现代遗传学、生态学、物理、的精华部分，运用现代遗传学、生态学、物理、化学方法对生物的进化进行分析，提出了以化学方法对生物的进化进行分析

6、，提出了以自自然选择学说为基础然选择学说为基础的的现代的生物进化理论现代的生物进化理论。现。现代生物进化理论的基本内容也有四点：代生物进化理论的基本内容也有四点： 种群是生物进化的单位 突变和基因重组产生进化的原材料 自然选择决定生物进化的方向 隔离导致物种形成（一）种群是生物进化的单位（一）种群是生物进化的单位、种群：种群：种群是生活在种群是生活在同一地点同一地点的的同种同种生物的生物的全部个体全部个体。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：种群是生物繁殖的基本单位。判断下列是否属于一个种群判断下列是否属于一个种群：一座山上全部的蛇一座山上全部的蛇( ) 一个池塘里全

7、部的鲤鱼一个池塘里全部的鲤鱼( )基因库基因库：种群：种群全部个体全部个体所含的所含的全部基因全部基因叫做叫做这个种群的基因库这个种群的基因库。 这些金鱼各自有这些金鱼各自有自己的基因，共同构自己的基因，共同构成了种群的基因库。成了种群的基因库。它们各自的基因都是它们各自的基因都是基因库的一部分。个基因库的一部分。个体数目越多，个体间体数目越多，个体间的差异越大，基因库的差异越大，基因库也就越大。也就越大。3 3、基因频率：基因频率：群体中某一等位基因在该位点上可能出现群体中某一等位基因在该位点上可能出现的比率（即的比率（即某种基因占全部等位基因数的比率某种基因占全部等位基因数的比率）4 4、

8、基因型频率：、基因型频率：某种某种基因型基因型的个体的个体在群体中在群体中所占所占 的比率的比率计算该群体中各计算该群体中各基因型频率基因型频率和和各各基因频率基因频率并填入表中。并填入表中。0.30.3120/200 = 0.6120/200 = 0.61.01.00.10.10.60.680/200 = 0.480/200 = 0.4关于种群基因频率的计算关于种群基因频率的计算1 1、利用个体数目计算基因频率、利用个体数目计算基因频率某基因频率某基因频率= = 该等位该等位基因的总数基因的总数某基因的数目某基因的数目例例2 2、对某学校的学生进行色盲遗传病调查得知，、对某学校的学生进行色盲

9、遗传病调查得知，780780名名女生中有患者女生中有患者2323人，携带者人，携带者5252人，人，820820名男生中有名男生中有755755人人正常，则该群体中色盲基因的频率为正常，则该群体中色盲基因的频率为6.8%例例1 1、从某生物种群中随机抽出、从某生物种群中随机抽出20002000个个体，测知基因型个个体，测知基因型为为AAAA、AaAa、aaaa的个体数分别是的个体数分别是600600、12001200、200200个。则个。则基因基因A A和和a a的基因频率分别是：的基因频率分别是： A：60%；a：40%例例3 3、某一种群中、某一种群中, ,调查得知基因型为调查得知基因型

10、为AAAA、AaAa的频率分的频率分别为别为32%32%、49%49%，则，则A A基因的频率为基因的频率为2 2、利用基因型频率计算基因频率、利用基因型频率计算基因频率某基因频率某基因频率 = = 它的纯合子频率它的纯合子频率 + 1/2+ 1/2杂合子频率杂合子频率56.5%56.5%关于种群基因频率的计算关于种群基因频率的计算例例4 4、在某地区的人群中血型基因型为、在某地区的人群中血型基因型为I IA AI IA A占占0.10.1， I IA Ai i 占占0.30.3，I IB BI IB B占占0.150.15，I IB Bi i占占0.250.25，I IA AI IB B占占

11、 0.050.05，iiii占占0.15,0.15,求求I IA A、I IB B、i i的基因频率。的基因频率。I IA A=27.5=27.5、I IB B=30=30、i=42.5i=42.5例例5 5、在某地区的人群中、在某地区的人群中X XB BX XB B占占42.3242.32，X XB BX Xb b占占 7.367.36，X Xb bX Xb b占占0.320.32，X XB BY Y占占4646，X Xb bY Y占占44， 求求X XB B、X Xb b的基因频率。的基因频率。X XB B=92=92、X Xb b=8=8大群体大群体随机交配随机交配没有个体迁移没有个体迁

12、移没有基因突变没有基因突变没有自然选择没有自然选择基因频率不变基因频率不变基因型频率不变基因型频率不变! 严格地讲，在自然界中严格地讲，在自然界中这样的群体是不存在的这样的群体是不存在的哈代哈代温伯格定律温伯格定律3 3、利用遗传平衡定律计、利用遗传平衡定律计算算前提条件：前提条件：公式：公式：(p+q)(p+q)2 2 = p= p2 2 + 2pq + q+ 2pq + q2 2 =1=1P P2 2：AAAA基因型的频率基因型的频率 q q2 2 ：aaaa基因型的频率基因型的频率2pq 2pq ：AaAa基因型的频率基因型的频率p p： A A基因频率基因频率 q q ：a a基因频率

13、基因频率关于种群基因频率的计算关于种群基因频率的计算种群大、种群大、随机交配随机交配、无突变发生、无突变发生、无新基因加入、无自然选择无新基因加入、无自然选择利用利用遗传平遗传平衡定律求基因频率衡定律求基因频率例例6 6：人类的苯丙酮尿症是代谢疾病，：人类的苯丙酮尿症是代谢疾病，由隐性基因由隐性基因(a)(a)控制。如果群体的发病控制。如果群体的发病率为率为1/1001/100。随机婚配的群体中，后代。随机婚配的群体中，后代AAAA、AaAa、aaaa三种基因型出现的频率三种基因型出现的频率分别是多少？分别是多少？0.810.81、0.180.18、0.010.01例例7 7：人类的苯丙酮尿症

14、是代谢疾病，人类的苯丙酮尿症是代谢疾病，由隐性基因（由隐性基因（a a）控制。如果群体的）控制。如果群体的发病率为发病率为1/1001/100。表现型正常的个体。表现型正常的个体婚配，生出患病小孩的概率是多少？婚配，生出患病小孩的概率是多少？1/121理想的条件是不存在的影响种群基因频率变化的根本原因是什么？影响种群基因频率变化的根本原因是什么？变异变异 自然界中因存在突变、基因重组和自然选择等因素，种群的基因频率总是在不断变化的。生物进化的过程实质上就是种群基因频率发生改变的过程。（二）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基因突变和染色体变异基因突变和染色体变异

15、都可称为都可称为突变突变。突变。突变和基因重组使生物个体间出现可遗传的差异。和基因重组使生物个体间出现可遗传的差异。某海岛上的昆虫出某海岛上的昆虫出现残翅和无翅类型现残翅和无翅类型由于突变和基因重组，由于突变和基因重组，桦尺蠖形成了不同的体色。桦尺蠖形成了不同的体色。 变异是不定向的，变异方向与环境没有必然的联系变异是不定向的，变异方向与环境没有必然的联系问题问题1 1：自然突变的频率很低，为什么还能为自然突变的频率很低，为什么还能为生物的进化提供原材料呢？生物的进化提供原材料呢？例：某果蝇种群一代可以产生例：某果蝇种群一代可以产生10108 8个子代，体细胞个子代，体细胞中有中有10104

16、4对基因，每个基因的突变率为对基因，每个基因的突变率为1010-5-5，这样每，这样每一代出现的突变基因数有多少呢？一代出现的突变基因数有多少呢？每一代中突变基因数共有：每一代中突变基因数共有： 2 210108 810104 41010-5-5=2=210107 7个个从上可知：从上可知：在个体数很多的生物在个体数很多的生物种群种群中，突变基中，突变基因是很多的。可以为进化提供丰富的原材料。因是很多的。可以为进化提供丰富的原材料。但在某海岛上的昆虫，但在某海岛上的昆虫，正常翅能飞的个体会因被正常翅能飞的个体会因被风吹到海中淹死而变成了风吹到海中淹死而变成了不利性状。不利性状。突变的有害和有利

17、并不是绝对的，取决于生物突变的有害和有利并不是绝对的，取决于生物的生存环境。如下例：的生存环境。如下例：问题问题2 2：突变一般是有害的，为什么还能为突变一般是有害的，为什么还能为生物的进化提供原材料呢？生物的进化提供原材料呢？ 一般来说，昆虫中正常翅是有利的，但由于突变一般来说，昆虫中正常翅是有利的，但由于突变的原因，会出现残翅和无翅的类型，这类昆虫在正的原因，会出现残翅和无翅的类型，这类昆虫在正常情况下很难生存下去，残翅和无翅是不利性状。常情况下很难生存下去，残翅和无翅是不利性状。（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在一定的环境条件下，具有不同性状的生在一定的环

18、境条件下，具有不同性状的生物个体的适应环境的能力是不同的物个体的适应环境的能力是不同的。不适应环不适应环境的性状及控制该性状的基因会因个体死亡或境的性状及控制该性状的基因会因个体死亡或难以繁殖而减少（频率降低）；反之，适应环难以繁殖而减少（频率降低）；反之，适应环境的基因其频率会升高。境的基因其频率会升高。下面以桦尺蠖在工业区体色变黑的例子来说明下面以桦尺蠖在工业区体色变黑的例子来说明自然选择在进化中的重要作用。自然选择在进化中的重要作用。95%5%95%（ss）5%（Ss或或SS）自然选择保自然选择保留有利基因留有利基因型个体，淘型个体，淘汰不利基因汰不利基因型个体型个体.导致基因导致基因频

19、率定向频率定向变化变化.树皮为浅色时树皮为浅色时浅色为有利性状浅色为有利性状黑色为不利性状黑色为不利性状树皮为黑色时树皮为黑色时浅色为不利性状浅色为不利性状黑色为有利性状黑色为有利性状由上可知：进化的方向是由自然选择决定的。由上可知：进化的方向是由自然选择决定的。 解释：解释：种群产生种群产生变异变异( (不定向不定向) )不利变异淘汰不利变异淘汰有利变异积累有利变异积累种群基因频率种群基因频率定向改变定向改变生物朝一定生物朝一定方向进化方向进化自然选择自然选择自然选择决定进化的方向自然选择决定进化的方向（四）隔离导致物种形成（四）隔离导致物种形成1 1、物种物种：指分布在一定的自然地域，具有

20、一定：指分布在一定的自然地域，具有一定的形态结构和生理功能，而且在的形态结构和生理功能，而且在自然状态下能互自然状态下能互相交配，并产生出可育后代相交配，并产生出可育后代的一群生物个体。的一群生物个体。如全世界的人都是一个物种，所有人都生活在如全世界的人都是一个物种，所有人都生活在地球上，无论白人黑人黄种人结婚，都能产生具有生地球上，无论白人黑人黄种人结婚，都能产生具有生殖能力的后代。殖能力的后代。同样，所有的马是一个物种，所有的驴也是一同样，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。生

21、的后代骡没有生殖能力。新的物种是怎样形成的呢？新的物种是怎样形成的呢？ 先要有隔离先要有隔离2 2、隔离隔离：指不同种群间的个体，在自然条件：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。下基因不能自由交流的现象。包括：包括：地理隔离地理隔离：由于高山、河流、沙漠等地理上：由于高山、河流、沙漠等地理上的障碍，使彼此间不能相遇而不能交配。的障碍，使彼此间不能相遇而不能交配。生殖隔离生殖隔离：种群间的个体不能自由交配或交：种群间的个体不能自由交配或交配后不能产生可育的后代。配后不能产生可育的后代。如麻鸭如麻鸭( (上上) )和孚鸭和孚鸭( (下下) )都是都是大雁的后代，由于长期地理隔离

22、大雁的后代，由于长期地理隔离而没有相互交配，没有基因交流，而没有相互交配，没有基因交流，形成了生殖隔离，现在即使人为形成了生殖隔离，现在即使人为让它们交配，也不能产生可育的让它们交配，也不能产生可育的后代了。也就是说，它们形成两后代了。也就是说，它们形成两个不同的物种了。个不同的物种了。自然选择自然选择突变和基因重组突变和基因重组地理隔离地理隔离原始地雀原始地雀不同群体不同群体不同变异类型不同变异类型种群基因库差异很大种群基因库差异很大生殖隔离生殖隔离新物种新物种 最常见的方式：由长期的地理隔离达到生殖隔离最常见的方式：由长期的地理隔离达到生殖隔离物种的形成物种的形成物种产生的三个环节：物种产

23、生的三个环节：突变和基因重组、自然选突变和基因重组、自然选择、择、隔离隔离骤变式：在很短时间内即可形成，如自然界中多倍体的形成。二倍体二倍体四倍体四倍体秋水仙素处理秋水仙素处理物种形成过程中，地理隔离不是必备条件，物种形成过程中，地理隔离不是必备条件，注意：注意： 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才能完成新物种的形成。方式都需要达到生殖隔离才能完成新物种的形成。生殖生殖隔离是新物种产生的标志。隔离是新物种产生的标志。骤变式骤变式主要是通过异源多倍体的染色体主要是通过异源多倍体的染色体畸变的方式形成新物种畸变的方式形成新物种，

24、一出现可以很快形成，一出现可以很快形成生殖隔离生殖隔离( (基因频率改变基因频率改变) )。多见于植物。多见于植物。人工创造新物种人工创造新物种通过植物体细胞杂交通过植物体细胞杂交( (如番茄如番茄马铃薯马铃薯) )、多倍体远缘杂交、多倍体远缘杂交( (如甘如甘蓝蓝萝卜萝卜) )、多倍体育种、多倍体育种( (如八倍体小黑麦如八倍体小黑麦) )等等方式方式也可以创造新物种。也可以创造新物种。物种形成与生物进化的关系：物种形成与生物进化的关系：进化的实质是基因频率的改变，任何基因频率进化的实质是基因频率的改变，任何基因频率的改变，不论其变化大小如何，都属进化的范的改变，不论其变化大小如何，都属进化

25、的范围。围。物种的形成，必须当基因频率的改变在突破种物种的形成，必须当基因频率的改变在突破种的界限形成的界限形成生殖隔离生殖隔离时，方可成立。时，方可成立。种群基因频率的改变一定引起生物进化，但不种群基因频率的改变一定引起生物进化，但不一定引起新物种的形成。只有当种群间出现了一定引起新物种的形成。只有当种群间出现了生殖隔离，才标志着新物种的形成生殖隔离，才标志着新物种的形成。 物种形成与生物进化内容物种形成生物进化标志生殖隔离出现基因频率改变变化后生物与原生物关系属于不同物种可能属于一个物种二者联系生物进化的实质是基因频率改变，这种改变可大可小，不一定会突破物种的界限，即生物进化不一定导致新物

26、种的形成新物种的形成是生物长期进化的结果 任何一个物种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、共同进化与生物多样性的形成五、共同进化与生物多样性的形成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：、形成生物多样性的原因：长期自然选择、长期自然选择、共同进化共同进化达到结果达到结果3 3、研究生物进化的主要依据：、研究生物进化的主要依据：化石化石小结：小结： 以以 为核心的现代生物进化理为核心的现代生物进化理论，其基本观点是：论，其基本观点是： 是生物进化的基本是生物进化的基本单位，生物进化的实质在于单位，生物进