7.2现代生物进化理论的主要内容课件 高一生物人教版必修二

第七章现代生物进化理论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：生存斗争中有利变异的个体容易活下来并留下后代。可见，自然选择作用于个体，且是个体的表现型，而个体表现性随个体的死亡而消失，但是决定表现型的基因随生殖而延续，并在群体中扩散。所以现代生物进化理论研究群体的基因组成。（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一、种群基因频率的改变与生物进化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否是否否否人们为什么要提出“种群”这个概念呢？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。它为研究生物与环境的关系和物种的变化带来了方便。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。

思考：同前一年的蝗虫种群相比，新形成的蝗虫种群在基因组成上有可能会发生变化吗？3、种群的基因库

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。基因频率＝该基因的总数该等位基因的总数

种群个体多，个体差异大，基因库越大。

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?基因频率=某基因的数目该基因的等位基因的总数=纯合子频率+1/2杂合子频率种群中一对等位基因基因频率之和等于1，基因型频率之和也等于1。解:A基因的基因频率为:a基因的基因频率为：基因频率=某基因的数目该基因的等位基因的总数=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%=×100%2×AA＋Aa2(AA＋Aa＋aa)a%=×100%=60%2×aa＋Aa2(AA＋Aa＋aa)×100%

例题：已知人眼的褐色（A）对蓝色（a）是显性。在一个有30000人的人群中，蓝眼的人3600人。褐眼的有26400人，且其中纯合体有12000人。那么，在这一个人群中A和a的基因频率分别为

A0.64和0.36B0.36和0.64C0.50和0.50D0.82和0.18

（A）伴性遗传中的基因频率计算：某学校男女各有100人，其中XBXB占50人，XBXb占30人，XbXb占20人，XBY占80人，XbY占20人，求XB、Xb的基因频率。基因频率=某基因的数目该基因的等位基因的总数XB=0.7Xb=0.3

例题：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大约应为（）。

A、15%B、3.88%C、5.17%D、10.3%色盲（b）基因频率＝15＋1×2＋14200×2＋200＝5.17％C×100%哈代-温伯格定律

处于平衡状态的种群，一对等位基因Aa，A的频率为p，a的频率为q，则：

AA的机率为p2；

Aa的机率为2pq；

aa的机率为q2哈代-温伯格定律可用数学方程式表示为：(p+q)2=p2+2pq+q2亲代基因型的频率AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比率A()A()a()a()子代基因型频率AA()Aa()aa()子代基因频率A()a()30%30%30%10%36%48%16%60%40%公式：AA=p2Aa=2pqaa=q2P表示基因A的频率，q表示基因a的频率在“自由交配”的情况下：p+q=1

亲代子一代

子二代

子三代基因型频率AA30%Aa60%aa10%基因频率A60%a40%36%48%40%16%60%36%48%16%36%48%16%40%60%40%60%由此可见，如果满足上述五个条件，种群的基因频率可以世代相传不发生变化，保持平衡。子代基因型频率也不发生变化。这就是哈代－温伯格定律，也叫遗传平衡定律。

例题：在某一个人群中，已调查得知，隐性性状者为16％，问该性状不同类型的基因型频率是多少？（按AA、Aa、aa顺序排列答案）

A0.360.480.16B0.480.360.16C0.160.480.36D0.160.360.48（A）

总结：在一个大的群体中，没有自然选择，没有突变，没有迁入迁出，无论自交和自由交配多少代种群基因频率不变，自由交配子代基因型比例也不变，但自交基因型比例会改变。

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。

思考1

上述结论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⑤点假设（⑤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？影响基因频率的因素

在自然条件下，哈代-温伯格定律所需的五个条件是难以满足的，因而基因频率总是要发生改变，也就是说进化在任何种群中都是必然要发生的。思考2

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？基因突变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。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。通过讨论基因频率的变化可以认识到，自然界中种群的基因频率一定会发生变化，也就是说种群的进化是必然的。1、什么是突变？

现代遗传学研究表明，可遗传的变异来源于基因突变、基因重组和染色体变异。其中基因突变和染色体变异统称为突变。(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。2、种群中每一代都会产生大量的突变1．种群中突变的特点：突变数很大、随机、不定向2．种群基因重组的结果：产生更多可遗传变异、不定向

例如：果蝇约有104对基因，假定每个基因的突变率都是10－5，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？

2×104×10－5个体×108种群=2×107结论：突变和基因重组产生进化的原材料

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：

结论：基因突变产生的等位基因，通过有性生殖过程中的基因重组而形成多种多样有基因型。使种群出现大量可遗传的变异，为生物进化提供了原材料。(三)自然选择决定生物进化的方向(1)根据前面所学的你能做出假设吗？ss长满地衣的树干上的桦尺蠖自然选择可以使种群的基因频率定向改变黑褐色树干上的桦尺蠖“探究自然选择对种群基因频率的影响”

（2）现在我们用数学方法来讨论一下桦尺蠖基因频率变化原因。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？第1年第2年第3年第4年……基因型频率SS10%11.5%Ss20%22.9%ss70%65.6%基因频率S20%23%s80%77%70.7%26%29.3%14.6%56.1%60.9%26.1%73.9%29.3%13.1%升高降低

(3)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？

控制浅色的s基因频率减少，黑色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。自然选择使基因频率定向改变。不利变异不断淘汰有利变异积累加强自然选择种群基因频率定向改变生物定向进化变异不定向的自然选择决定生物进化的方向

种群中产生的变异是不定向的，经过长期的自然选择，其中不利变异被不断淘汰，有利变异逐渐积累，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自然选择决定的。1、现代生物进化理论的核心是_____________2、______是生物进化的基本单位3、_______________产生进化的原材料4、_________决定生物进化的方向5、生物进化的实质是_____________________自然选择学说种群突变和基因重组自然选择种群基因频率的定向改变

1、物种的概念两个组合是否为同一个物种，判断的依据是什麽？驴马虎狮二、隔离与物种的形成

物种：在自然状态下能互相交配，并产生出可育后代的一群生物个体。如：全世界的人都是一个物种，无论白人黑人黄种人结婚，都能产生具有生殖能力的后代。再如：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。驴马骡

生殖隔离：不同物种之间的个体不能自由交配或交配后不能产生可育的后代的现象。

2、隔离的类型虎狮虎兽狮狮虎兽是不育的，所以虎和狮是两个物种

地理隔离：同一种生物由于地理上的障碍而分成不同的种群，使得种群间不能发生基因交流的现象。东北虎华南虎

隔离：不同种群个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。

隔离和物种的形成又有何关系呢？3、隔离在物种形成中的作用

在一个山谷中，生活着一个鼠种群。雌鼠和雄鼠之间可以自由交配，繁衍后代。后来山洪爆发，在山谷中形成了一条汹涌的大河。将整个鼠种群分成了两个部分，一半在河这边，一半在那边。就这样过了几千年。

后来，河流干涸了，两个鼠种群又会合在一起。它们发现彼此大不相同，它们为什么会大不相同？还能算是同一个物种吗？

22岁那年，达尔文以博物学者的身份登上“贝格尔”号远航考察船，随船进行为期五年的环球科学考察。资料分析加拉帕戈斯群岛的地雀加拉帕戈斯群岛生活的各种地雀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，产生突变的情况一样吗？不一样。因为突变是随机发生的。讨论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？

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。加拉帕格斯群岛不同种地雀形成图解原始地雀分布于不同岛屿上（地理隔离）各地雀种群出现不同突变和基因重组不同种群间无基因交流不同种群基因频率发生不同变化各岛屿环境不同，自然选择导致不同种群的基因频率改变有所差异长此以往，不同种群基因库形成明显差异最终产生生殖隔离，物种形成地雀甲岛地雀乙岛地雀丙岛地雀丁岛地雀……突变和基因重组自然选择

甲岛地雀1乙岛地雀2丙岛地雀3丁岛地雀4种群基因库改变……4、物种的形成方式

物种形成的方式有多种，经过长期地理隔离而达到生殖隔离是比较常见的方式。原种变异1变异2变异类型1变异类型2新种1新种2生殖隔离自然选择1自然选择2基因频率定向改变地理隔离物种形成的三个基本环节:

①突变和基因重组②自然选择③隔离物种的形成都需要地理隔离吗？如：二倍体西瓜和四倍体西瓜因此隔离是物种形成的必要条件。

物种和种群间存在什么样的联系呢？种群物种概念范围联系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”。生活在一定区域的同种生物的全部个体。种群是生物进化和繁殖的单位同一种群内的个体之间可以进行基因交流。较小范围内生物的个体分布在不同区域内的同种生物的许多种群组成1.一个物种可以包括许多种群，如同一种鲫鱼可以生活在不同的池塘，湖泊，形成一个个被陆地隔离的种群。2.同一物种的多个种群之间存在地理隔离，长期发展下去可能成为不同的亚种（或品种）进而形成多个新物种。三、共同进化与生物多样性的形成

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”：“精明的捕食者”策略：

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。

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？兰花和兰花蛾兰花和兰花蛾可提高效率,避免无谓消耗,使共同进化的双方共同获得生存优势。

生物圈的进化环境变化生物进化出现臭氧层有氧环境产生氧气无氧环境厌氧生物需氧生物陆生生物光合生物（一）共同进化

捕食者所吃掉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；而且捕食者一般不能将所有的猎物都吃掉，否则自己也无法生存，这就是所谓的“精明的捕食者”策略。生物的进化与无机环境的变化也是相互影响的。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的现象。

生物和无机环境在相互影响中不断进化和发展。不同物种的生物在相互影响中不断进化和发展。共同进化的概念解释

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．

（二）生物多样性的形成1.生物多样性的内容：基因多样性——物种的个体数量多，个体之间的差异大，构成基因库的基因种类多。物种多样性——地球上已经被人类记录的物种约有200万种左右。估计现在全世界生存着约500~1000万种生物，许多还没有被人类所发现。生态系统多样性——不同物种需要不同的生态环境。生态系统的多样性是物种多样性的重要条件。2、研究生物进化最直接的证据是化石。古细菌(35亿年前)

最早的古生物化石，异养厌氧型的单细胞原核生物。生物的进化历程（1）最早的生物化石是距今35亿年前的古细菌化石。（2）在距今35-15亿年前，地球上的生物主要是海洋中的种数不多的蓝藻和细菌，都是原核生物。（3）在距约今15亿年前，真核生物出现，出现了有性生殖，生物实现了基因的重组，增强了生物变异的多样性，生物进化的速度明显加快。(4)在距今约5.7-5.0亿年前的寒武纪，海洋中有大量的无脊椎动物物种爆发迅速形成，这就是著名的寒武纪大爆发。大量的动物构成了生态系统的第三极——消费者，使生态系统更加复杂，也促进了植物的进化。(5)大约在距今4亿年前，一些海洋植物开始适应陆地生活，形成原始的陆生植物，主要是蕨类植物。随后才出现了适应陆地生活的动物——原始的两栖类。(6)生物的登陆改变着陆地的环境，陆地上复杂的环境又为生物的进化提供了广阔的舞台，裸子植物和被子植物先后扮演生产者的主角，鸟类、哺乳类等成为地球占优势的动物类群，逐渐形成复杂多样的陆地生态系统。真核生物出现以后,有性生殖方式的出现,生物进化速度明显加快。寒武纪大爆发:形成生态系统的第三极——