现代生物进化理论的由来和现代生物进化理论的主要内容-上课

现代生物进化理论的由来及主要内容第七单元现代生物进化理论一、拉马克的进化学说进化学说的创始人拉马克的进化学说——用进废退学说1.生物是由低等到高等逐渐进化的2.生物各个适应性特征的形成都是由于用进废退和获得性遗传“用进废退学说”提出了生物是进化的，但用进废退和获得性遗传则缺乏事实依据，大多来自于主观推测。评价二、达尔文的自然选择学说事实1：生物都有过度繁殖的倾向事实2：物种的个体数能保持稳定事实3：资源是有限的推论1：个体间存在生存斗争事实4：个体间普遍存在差异（变异）事实5：许多变异是可以遗传的推论2：具有有利变异的个体生存并留下后代的机会多推论3：有利变异逐代积累，生物不断进化成新类型1.自然选择学说的主要内容过度繁殖生存斗争遗传变异适者生存、不适者被淘汰自然选择例：长颈鹿的进化长颈鹿的祖先变异长颈个体短颈个体生存斗争不适者被淘汰适者生存遗传积累现代长颈鹿2.自然选择学说中四个主要内容之间的关系（1）过度繁殖促进了生存斗争（2）生存斗争是自然选择的动力，促进了进化（3）遗传变异是基础（是生物进化的内在因素）变异：是不定向的，为选择提供了原材料遗传：可使微小的有利变异得到积累而发展成为显著的有利变异（4）自然选择决定生物的进化方向（自然选择是定向的）；适应是自然选择的结果。3.对达尔文自然选择学说的评价意义：较好地解释了生物的多样性和适应性，相对系统地解释了生物进化的原因。局限性（1）未能对遗传和变异的本质做出科学的解释。（2）对生物进化的解释局限于个体水平

揭示了生命现象的统一性是由于所有的生物都有共同的祖先；生物的多样性是进化的结果。（3）强调物种的形成是渐变的结果，不能很好地解释物种大爆发的现象三、达尔文以后进化理论的发展（1）遗传和变异：以自然选择为核心的现代生物进化理论性状水平基因水平（获得性遗传已被大多数学者摒弃）（2）自然选择的作用：个体单位种群单位四、种群基因频率的改变与生物进化

达尔文的自然选择学说的局限之一是研究生物个体的进化，但个体都会死亡，个体的性状也会随个体的死亡而消失，而决定性状的基因可以随生殖而世代延续，并在群体中扩散，所以生物的进化是与生物群体有关的。1.种群是生物进化的基本单位生活在一定区域的同种生物的全部个体叫做种群种群的特点：

种群中的个体可以彼此交配，并通过繁殖将各自的基因传给后代。基因库：一个种群中全部个体所含有的全部基因，叫做该种群的基因库。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例。A（a）的频率=A(a)的个数/两基因总数A频率+a频率

=1

例如：已知某昆虫翅的绿色由显性基因A控制，褐色由隐性基因a控制。现从该种群中随机抽取100个个体，测得基因型为AA、Aa、aa的个体数分别是30、60、10个。求该种群基因A和a的频率。100个个体基因的总数是200个A的频率=30×2+60/200=0.6a的频率=60+10×2/200=0.4或a的频率=1–0.6=0.4P基因型频率AA_______Aa________aa______配子的比率A________A_____a____a_______F基因型频率AA______Aa_________aa______F基因频率A_________a________0.30.10.30.30.30.10.360.480.160.60.40.6问题若干代以后，该种群的基因频率会不会发生改变？（填下表）从上表数据可知，后代的基因频率不变，事实可能吗？

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（哈代-温伯格定律）（p+q）2=p2+2pq+q2

达尔文指出：可遗传的变异是生物进化的原材料。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突变）。2.突变和基因重组产生进化的原材料基因突变产生新的等位基因，这就可能使种群的基因频率发生变化。

基因突变频率很低，且大多是有害的。但种群个体数是很多的，而每一个个体又有许多的基因；变异的害和利往往取决于生物的生存环境。

例：一个约有108个个体的果蝇种群，每个果蝇个体约有104对基因，假定基因的突变频率都是10-5。这样该种群每一代出现的基因突变数是：108×104×10-5=107(个突变基因)

例：昆虫的有翅，如果突变成无翅，一般来说是有害的，但在经常刮大风的海岛上，则可能是有利的变异。

基因突变产生了许多新的等位基因，再通过基因重组，就出现了更多的基因型，但这些都是随机的，不定向的，所以它只能为进化提供原始的选择材料，不能决定生物的进化方向。

在自然选择的作用下，具有有利变异的个体有更多的机会产生后代，种群中相应的基因频率会不断提高；相反，具有不利变异的个体留下后代的机会少，种群中相应的基因频率会下降。英国曼彻斯特的华尺蠖：3.自然选择决定生物进化的方向

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。曼彻斯特地区的华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？五、隔离与物种的形成

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。物种同一个物种因地理因素分成许多不同的种群，它们之间因不能相遇而相互不能进行基因交流，这种现象称地理隔离。例如：一个山谷中的一个鼠群被一条大河分成两个种群，这种现象称_________。经过长时间以后，大河干涸后，这两个种群再重新相遇时，却出现了很大的差异，即形成了两个不同的物种，它们之间已经形成了生殖隔离，此时它们之间还能进行自由交配吗？_____。地理隔离不能隔离地理隔离生殖隔离（形成新的亚种）（形成新的物种）隔离在物种形成中的作用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。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。物种形成：某物种地理隔离①变异后改变的基因频率互不影响某物种种群间的基因频率向不同的方向发展②不同环境的不同自然选择种群间的基因库明显不同生殖隔离新物种（1）生物进化的基本单位种群生物进化的实质种群基因频率的改变（2）新物种形成的三个基本环节突变和基因重组——产生生物进化的原材料自然选择——使种群的基因频率发生定向的改变，（决定生物的进化方向）隔离——新物种形成的必要条件小结：以自然选择学说为核心的现代生物进化理论的基本观点六、共同进化与生物多样性的形成1.共同进化问题Ⅰ根据电视镜头中猎豹追捕斑马的情景，想一想，猎豹与斑马在进化上有没有什么关系？如果有的话，那是一种什么样的关系？有关系，他们相互选择，共同进化。问题Ⅱ

捕食者的存在对被捕食者的进化有什么意义吗？促进被捕食者种群的进化。问题Ⅲ生物的进化与环境的进化有什么关系吗？生物的进化可以影响环境，而环境的改变又可促进生物的进化。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，这就是共同进化生物进化的过程实际上是生物与生物、生物与无机环境之间共同进化的过程，进化的结果导致生物多样性的形成。2.生物多样性的形成生物多样性的三个层次基因多样性物种多样性生态系统多样性生物多样性的形成经历了漫长的进化历程。1.最早出现的生物是哪一类生物？它们生活在什么环境中?最早出现的生物是厌氧的单细胞生物，它们生活在海洋中。2.多细胞生物大约是什么时候出现的？它们生活在什么环境中？

多细胞生物大约是在寒武纪出现的，它们生活在海洋中。3.最早登陆的生物是植物还是动物，为什么？最早登陆的生物是植物，否则动物登陆后就会饿死。思考与讨论4.同今天你看到的地球相比，寒武纪时地球上的生态系统有什么特点？

当时陆地上还是一片荒芜，生物都生活在海洋中。5.恐龙是什么时候绝灭的？物种绝灭对生物多样性产生怎样的影响？恐龙是在中生代后期（白垩纪末）绝灭的。物种绝灭对生物多样性的影响是复杂的。恐龙的绝灭有利于哺乳动物的繁盛。了解生物进化历程的主要依据是化石。生物进化的大致历程35亿年前出现古细菌最早的生物化石之后的20亿年海洋中有少量的蓝藻和细菌两极生态系统（生物只有生产者和分解者）15亿年前海洋中出现真核生物出现有性生殖，进化速度明显加快5.7~5亿年前海洋中无脊椎动物物种大爆发生态系统的第三极—消费者出现，对植物的进化产生了重要影响中生代→新生代裸子植物和被子植物扮演了生产者中的主角，鸟类、哺乳类等成为地球上占优势的动物类群逐渐形成了复杂多样的陆地生态系统总的进化趋势简单→复杂水生→陆生低等→高等4亿年前植物登陆（主要是蕨类）随后出现了原始的两栖类改变了陆地环境3.生物进化理论在发展1.有学者认为，突变大多是中性的（对生物体无益也无害），自然选择对这些基因不起作用，这些基因经过长期积累，导致种群间遗传物质出现较大的差别。所以决定生物进化的方向是中性突变的积累，而不是自然选择。2.根据很多物种是在短时间内迅速形成的现象，有人提出物种形成并不是渐变的过程，而是种群长期稳定与迅速形成物种交替出现的过程。以自然选择为核心的进化理论更为大多数学者所接受滥用抗生素往往会导致细菌抗药性的产生。（1）细菌抗药性变异的来源属于

。（2）尽管在细菌菌群中天然存在抗药性基因，但是使用抗生素仍可治疗由细菌引起的感染，原因在于菌群中

。达尔文的自然选择学说基因突变有抗药基因的个体占极少数(或抗药基因频率极低)（3）细菌抗药性的形成是抗生素对细菌进行

的结果，其内在实质是

。

（4）在抗生素的作用下，细菌往往只要一到两代就可以得到抗性纯系。而有性生殖的生物，淘汰一个原来频率较低的隐性基因，形成显性纯合子组成的种群的过程却需要很多代，原因是

。

定向选择菌群中抗药基因频率增加隐性基因可通过杂合子保存下来现代生物进化理论的基本概念紫茎泽兰是外来入侵种，如果让其自然生长繁殖若干年后，与原产地紫茎泽兰相比（）A．基因库变化相互影响B．性状始终保持一致C．很快产生生殖隔离D．进化方向发生变化D基因频率和基因型频率的计算假设一对等位基因Aa的频率为A＝0.9，a＝0.1，那么AA、Aa、aa三种基因型的频率分别是

；若环境的选择作用使A的频率由0.9降为0.7，选择后第二代基因型为AA、Aa、aa的频率分别为

；若选择作用保持不变，后代基因型频率的变化规律是