现代生物进化理论的主要内容3

现代生物进化理论的主要内容演示文稿目前一页\总数八十页\编于二十二点（优选）现代生物进化理论的主要内容目前二页\总数八十页\编于二十二点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！目前三页\总数八十页\编于二十二点一、种群基因频率的改变与生物进化目前四页\总数八十页\编于二十二点（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目前五页\总数八十页\编于二十二点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？否是否否否目前六页\总数八十页\编于二十二点下列属于种群的是

（）A.一块水田里的全部水稻、水草B一块稻田里的全部幼蚜、有翅和无翅的成蚜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BC目前七页\总数八十页\编于二十二点2、种群的特点：

⑴、个体间可以自由交配；⑵、产生可育的后代（可见，种群也是繁殖的基本单位）。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会有什么变化吗？目前八页\总数八十页\编于二十二点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。基因频率＝该基因的总数该等位基因的总数目前九页\总数八十页\编于二十二点例: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=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%目前十页\总数八十页\编于二十二点练习AA、Aa、aa的个体分别占24%、72%、4%、那么A、a的基因频率是多少？（）A.36%和64%B.57%和43%C.24%和72%D.60%和40%D目前十一页\总数八十页\编于二十二点目前十二页\总数八十页\编于二十二点①昆虫群体数量足够大，③没有迁入与迁出，②全部的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代，④AA、Aa、aa三种基因型昆虫的生存能力完全相同（也就是说自然选择对A、a控制的性状没有作用）⑤A和a都不产生突变,即没有基因突变和染色体变异。则（1）亲代雌雄配子的种类和比例是多少？（2）子代基因型频率各是多少?（3）子代种群的基因频率各是多少?例六、某昆虫种群中基因型AA占30﹪，Aa占60﹪，aa占10﹪。如果该种群满足以下五个条件：目前十三页\总数八十页\编于二十二点（1）亲代雌雄配子的种类和比例是多少？（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%亲代基因型的频率AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比率A()A()a()a()子代基因型的频率AA()

Aa()aa()子代种群的基因频率A()a()目前十四页\总数八十页\编于二十二点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%16%60%40%36%16%48%60%40%60%40%36%48%16%(4)在讨论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？

总结：若种群中个体间随机交配，则后代中的基因频率和基因型频率均不变；

若种群中个体自交，则后代中的基因频率不变，而基因型频率发生改变。目前十五页\总数八十页\编于二十二点遗传平衡定律即哈代——温伯格定律

遗传平衡定律是由英国数学家哈代和德国医生温伯格分别于1908年和1909年独立证明的，这一定律又称哈代——温伯格定律。它是指在一个极大的随机交配的种群中，在没有突变、选择和迁移的条件下，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。(5)、基因频率与基因型频率的换算关系（极大的随机交配的种群）若种群中一对等位基因为A和a，设A的基因频率=p，a的基因频率=q

，因为(p＋q)=A%+a%=1，则（p+q)2=p2+2pq+q2=AA%+Aa%+aa%=1。AA的基因型频率=p2；aa的基因型频率=q2；Aa的基因型频率=2pq。目前十六页\总数八十页\编于二十二点p+q=1(p+q)2=p2+2pq+q2=1AA=p2Aa=2pqaa=q2p表示基因A的频率，q表示基因a的频率哈代--温伯格公式（遗传平衡定律）目前十七页\总数八十页\编于二十二点

如果一个种群能保证下列五个条件：①该种群非常大；②所有的雌雄个体都能自由交配；③没有迁入和迁出；④自然选择对不同表现型的个体没有作用；⑤每对基因不发生突变，并且携带每对基因的染色体不发生变异。这个种群的基因频率（包括基因型频率）就可以一代代稳定不变，保持平衡。这就是遗传平衡定律，也称哈代—温伯格平衡。

遗传平衡定律（2）对自然界的种群来说，这五个条件都能成立吗？目前十八页\总数八十页\编于二十二点(二)生物进化的实质：

（6）、影响基因频率的变化因素①、自然选择②、迁入和迁出③、基因突变（是影响基因频率变化的根本原因）④、雌雄个体不能自由交配是种群基因频率的改变⑤、种群个体很小得出：生物的进化并不一定要求产生新物种目前十九页\总数八十页\编于二十二点这是因为，第一：足够大的种群是不存在，而根据概率原理，当个体数不是充足大时，实际得到的数值与理论上的数值就存在误差，实际中子代和亲代的基因频率就会有差异。

目前二十页\总数八十页\编于二十二点

第二：种群中充分的随机交配也是不现实的，也就是说不同基因型的卵细胞和精子结合的机会不会是均等的。

例如，在生殖季节，为了争夺异性配偶，雄性海象之间要进行激烈而又残酷的竞争，争斗的最后结果常常是强大的一方占有二三十个雌性海象，由于竞争失败，有的雄性海象没有任何的交配机会。假设其它条件不变，在生殖季节里，如果竞争力强的雄性海象个体基因型大多数是AA，而竞争失败的雄性海象个体的基因型大多数是aa（可能是由于本身基因型的关系，而导致性状上的差异），那么A的基因频率将越来越大。目前二十一页\总数八十页\编于二十二点第三：基因突变每时每刻都有可能发生。虽然每一个基因突变的频率很低很低，但一个种群中有很多很多的基因，所以基因的实际突变数是较大的，而且经过代代的遗传基因突变必然对种群的基因频率产生影响，使基因的频率发生改变。如由a突变成A的数或a突变成其它复等位基因的数相对较大，则a的基因频率将越来越小。第四：由于各种原因，种群中有的个体会离开该群体，相反的可能，有的同种的外来个体会迁入该种群，使种群中各种基因型的比例发生变化，而导致种群基因频率的改变。目前二十二页\总数八十页\编于二十二点

第五：在自然界中，自然选择是不可抗拒的，始终对种群发挥作用。如基因型为aa的个体由于本身基因的原因，在特定的环境条件下，而导致性状缺陷，不能适应变化了的环境，在自然选择中处于不利地位，则a的基因频率也会越来越小。目前二十三页\总数八十页\编于二十二点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。目前二十四页\总数八十页\编于二十二点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+5×2+11）/（200女×2+200男×1）

因，aa=q2=640/（640+360）=0.64→a=q=0.8又因q+p=1，则A=p=1-q=1-0.8=0.2→Aa=2pq=2×0.8×0.2=0.32→Aa的个体数=0.32×(640只+360只)=320只小试牛刀目前二十五页\总数八十页\编于二十二点解析：都是自交，不能用遗传平衡定律！由于AA=25%，aa=39%，可知Aa=1-25%-39%=36%。该种群的个体自交一代后，基因型AA=25%×1+36%×¼=34%，

答案：B3、已知某种群中，AA基因型频率为25%，aa基因型频率为39%，则该种群的个体自交一代后，基因型AA的频率为（

）

A.50%

B.34%

C.25%

D.61%目前二十六页\总数八十页\编于二十二点归纳总结：在一个随机交配的群体里，在没有迁移、突变和选择的条件下，世代相传不发生变化，计算基因频率时，就可以采用遗传平衡定律计算，即(P+Q)²=P²+2PQ+Q²=1，P代表A?Q代表a，P²代表AA，2PQ代表Aa，Q2代表aa。常染色体上的基因，已知各基因型的比例，求该种群自交一代后，某基因型或某基因的频率时，不能用遗传平衡定律，要先计算出当代各种基因型的频率，再在自交后代中统计出各种基因型的频率。目前二十七页\总数八十页\编于二十二点影响种群基因频率变化的根本原因是什么？变异变异的类型有那些？不能遗传的变异可遗传的变异基因突变基因重组染色体变异目前二十八页\总数八十页\编于二十二点

1.基因突变的特点：

普遍性，随机性，低频性，多害少利性，不定向性。（二）突变和基因重组

产生生物进化的原材料

思考：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。为什么还能够作为生物进化的原材料呢？

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。目前二十九页\总数八十页\编于二十二点

例如：一个果蝇约有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=2×1072．种群中突变的特点：突变数很大、随机、不定向3．突变的有害和有利也不是绝对的，取决于生物的生存环境。结论：突变和基因重组产生进化的原材料目前三十页\总数八十页\编于二十二点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目前三十一页\总数八十页\编于二十二点

人类把鲫鱼的后代培育成金鱼，实质就是通过选择改变基因频率。从图中看显然红色基因的频率显著提高了。目前三十二页\总数八十页\编于二十二点长满地衣的树干上的桦尺蠖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英19世纪曼彻斯特英20世纪曼彻斯特自然选择可以使种群的基因频率定向改变问题：桦尺蠖种群中s基因的频率为什么越来越低？假设：根据前面所学的你能做出假设吗？目前三十三页\总数八十页\编于二十二点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？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%13.1%升高26%60.9%26.1%73.9%14.6%29.3%56.1%29.3%70.7%降低目前三十四页\总数八十页\编于二十二点(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。目前三十五页\总数八十页\编于二十二点某海岛上生活着一种昆虫，经调查翅的长度和个体数的关系（纵坐标为个体数量，横坐标为翅的长度）。后来该小岛上经常刮大风，若干年后再进行调查，你认为最能代表此时情况的曲线是()选择并解释ABCDD长翅的和残翅的易生存下来，中等翅的易被淘汰目前三十六页\总数八十页\编于二十二点原因：结果：（三）自然选择决定了生物进化的方向

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。淘汰不利变异基因，积累有利变异基因。使基因频率定向改变。目前三十七页\总数八十页\编于二十二点课堂练习1.对生物进化的方向起决定作用的是（）A.基因重组B.基因突变C.染色体变异D.自然选择D2.对种群概念的叙述，正确的是（）

A.不同空间中同种生物个体的总和

B.生活在同一山头的全部兔子的总和

C.一片水田中所有鱼的总和

D.一个生态环境中相互关系的动植物的总和B目前三十八页\总数八十页\编于二十二点3.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______。变异原材料选择方向定向的目前三十九页\总数八十页\编于二十二点

4．某植物种群中基因AA的个体占20%，基因型aa的个体占50%。（1）该种群中A的基因频率是______，a的基因频率是______。（2）该种群自交一代后，基因型AA的个体占______%，基因型aa的个体占_______%。（3）该种群如果连续自交多代，它的进化趋势是_________，因为从基因频率上看是_______的，而从基因型上看是___________________________________________。35%65%27.557.5没有进化无变化杂合子的比例越来越小，而纯合子的比例越来越大目前四十页\总数八十页\编于二十二点二、隔离与物种的形成目前四十一页\总数八十页\编于二十二点问题：曼彻斯特地区的桦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”。

它们仍是同一个物种，因未形成生殖隔离，还有基因交流。（一）、物种的概念目前四十二页\总数八十页\编于二十二点

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？目前四十三页\总数八十页\编于二十二点（二）、隔离在物种形成中的作用1、定义:指同一物种不同种群间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。2、类型类型地理隔离生殖隔离目前四十四页\总数八十页\编于二十二点（1）、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。

自然界中存在的不同生物种群之间的生殖隔离是如何产生的呢？求偶方式不同繁殖期不同开花季节不同花的形态不同植物动物生殖隔离目前四十五页\总数八十页\编于二十二点（2）地理隔离：由于高山、河流、沙漠或其他地理上的障碍，使不同的种群不能基因交流。如东北虎(左)和华南虎(右)都是亚洲虎的后代，由于长期地理隔离而没有相互交配，没有基因交流，形成了地理隔离，它们形成两个不同的亚种。目前四十六页\总数八十页\编于二十二点资料分析：3、隔离在物种形成中的作用目前四十七页\总数八十页\编于二十二点（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目前四十八页\总数八十页\编于二十二点（3）对不同岛屿上的地雀种群来说，环境的作用又没有差别？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。目前四十九页\总数八十页\编于二十二点自然选择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基因频率的定向改变变异类型1变异类型2新物种1新物种2生殖隔离地理隔离长期生殖隔离目前五十页\总数八十页\编于二十二点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。思考：物种的形成都需要地理隔离吗？不一定。如：二倍体西瓜和四倍体西瓜渐变式爆发式目前五十一页\总数八十页\编于二十二点小结：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目前五十二页\总数八十页\编于二十二点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课堂练习目前五十三页\总数八十页\编于二十二点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B3、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目前五十四页\总数八十页\编于二十二点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目前五十五页\总数八十页\编于二十二点三、共同进化与生物多样性的形成目前五十六页\总数八十页\编于二十二点目前五十七页\总数八十页\编于二十二点

资料1：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？（一）共同进化目前五十八页\总数八十页\编于二十二点资料2：

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。目前五十九页\总数八十页\编于二十二点捕食者的存在是不是对被捕食者有害无益呢？捕食目前六十页\总数八十页\编于二十二点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。目前六十一页\总数八十页\编于二十二点共同进化的含义1：

不同物种间的共同进化。（包括种间互助和种间斗争）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。

目前六十二页\总数八十页\编于二十二点

资料3：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。目前六十三页\总数八十页\编于二十二点

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：目前六十四页\总数八十页\编于二十二点（二）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目前六十五页\总数八十页\编于二十二点化石——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（了解）目前六十六页\总数八十页\编于二十二点最早的生物化石－－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。目前六