生物的进化－现代生物进化理论简介

第七章

第一节

现代生物进化理论的由来拉马克进化学说主要内容：一是“用进废退”二是“获得性遗传”1生物不是神造的，而是由古老生物进化来的2生物是由低等到高等逐渐进化的3生物各种适应性特征的形成都是由于用进废退和获得性遗传生物进化主要原因：获得性，又称获得的性状，是指生物在出生以后,在生长和发育过程中由于外界条件的影响所发生的形态上或生理机能上的一定变异。简单说，就是生物在出生以后获得的性状。一般说来，获得性状是不能遗传的。但有学者（如拉马克）认为，如获得性状遇到相应的基因变化（如基因突变），就可能变为能遗传的。这就是获得性遗传。

想一想？用拉马克进化学说解释一下长颈鹿为什么脖子长？拉马克认为长颈鹿的进化是因为草地退化后要吃树叶，当然颈长的有优势，它们想要长颈，于是天天使劲地将颈伸长，终于形成了现在的长颈鹿。下列表述中哪一项不是拉马克的观点（）生物的种类是随着时间的推移而变化的生物的种类从古到今是一样的环境的变化使生物出现新的性状，并且将这些性状遗传给后代生物的某一器官发达与否取决于用与不用练一练：B在这部具有划时代意义的重要著作中，他用极其丰富的确凿可靠的材料，提出了以自然选择学说为基础的生物进化理论这个学说，不仅说明物种是可变的，而且对于生物的适应性也做出了正确地解释。达尔文（1809-1882）是英国的博物学家，他曾随英国海军勘探船“贝格尔号”，做了历时五年（1831-1836）的环球航行考察，在动植物和地质等方面进行了广泛的观察，并采集了大量的生物标本和矿物标本，经过深入研究，形成了生物进化的观点。终于在1859年出版了震动当时学术界的巨著《物种起源》。达尔文自然选择学说

拉马克的用进废退学说虽有一定道理，但事实上由于使用而发达起来的器官特征并不能遗传给后代。达尔文通过几十年的观察分析，终于在1859年出版了《物种起源》一书，提出了自然选择学说。达尔文自然选择学说的主要内容？达尔文自然选择学说的主要内容过渡繁殖达尔文自然选择学说的主要内容生存斗争达尔文自然选择学说的主要内容遗传变异达尔文自然选择学说的主要内容适者生存达尔文自然选择学说的主要内容1、过度繁殖2、生存斗争3、遗传变异4、适者生存——生物生存的条件——生物生存的手段——生物生存的基础、内因——生物生存的结果自然选择:在生存斗争中,适者生存,不适者被淘汰的过程叫做自然选择长颈鹿的始祖现代长颈鹿思考与讨论：用达尔文自然选择学说解释一下长颈鹿为什么脖子长？达尔文认为长颈鹿的进化原因是：长颈鹿产生的后代超过环境承受能力（过度繁殖）；它们都要吃树叶而树叶不够吃（生存斗争）；它们有颈长和颈短的差异（遗传变异）；颈长的能吃到树叶生存下来，颈短的却因吃不到树叶而最终饿死了（适者生存）。适者生存长颈鹿始祖颈、腿较短颈、腿较长被淘汰被保留颈、腿较短颈、腿较长被保留要素:1变异2选择3遗传事实1：生物都有过渡繁殖的倾向事实2：物种内个体数能保持稳定事实3：资源是有限的推理1：个体间存在着生存斗争事实5：许多变异是可以遗传的事实4：个体间存在差异（变异）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，生物不断进化出新类型达尔文自然选择学说的解释自然选择是个缓慢的长期的历史过程,经过很长时间才能形成生物新类型思考与讨论：1达尔文的自然选择学说是否否定了拉马克的观点呢？（1）接受了拉马克关于器官用进废退和获得性遗传的观点，但他承认了变异有的可以遗传，有的不能遗传（2）他改变了拉马克过分强调“生物内在的自我改进的力量”的观点，在解释适应性的形成时强调“自然选择”的作用思考与讨论：2你如何评价达尔文的自然选择学说？肯定意义：（1）较好的解释了生物的多样性和适应性（2）相对系统地解释了生物进化的原因局限不足：（1）未能对遗传和变异的本质作出科学的解释（2）对生物进化的解释局限于个体水平（3）认为物种的形成都是渐变的结果，骤变不可能形成新物种达尔文以后进化理论的发展遗传和变异的研究已从性状水平深入基因水平，人们逐渐认识到遗传和变异的本质2研究对象有生物个体为单位，发展到以种群为基本单位小结：二、现代生物进化理论20世纪30年代，达尔文以后进化理论的发展：性状水平深入到基因（分子）水平以生物个体为单位以种群为基本单位发展到形成以自然选择学说为基础的现代生物进化理论（即现代达尔文主义）。以自然选择学说为基础的现代生物进化理论，极大地丰富和发展了达尔文的自然选择学说。认识到了遗传和变异的本质是染色体、DNA、基因与蛋白质的相互作用。现代生物进化理论的基本观点：1、生物进化的基本单位：种群2、生物进化的实质：种群基因频率的改变3、生物进化的方向：由自然选择来决定4、新物种形成的必要条件：隔离一、种群是生物进化的基本单位1、种群的定义：生活在一定区域的同种生物的全部个体叫做种群。例：一口池塘里全部的鲤鱼。2、基因库：种群中全部个体的基因称为基因库。时空条件组成和数量生殖和遗传组成一个池塘一片草地全部的鲤鱼所有蒲公英相互交配、交流基因相互交配、交流基因一定自然区域同种生物个体总和群体共有全部基因种群基因库组成种群的个体一代一代的死亡，但是体内的基因却在代代相传过程中得到保留并加以发展。因此：种群不仅是生殖的单位，也是生物进化的单位。二、生物进化的实质是:种群的基因频率发生改变1、基因频率——指种群中某等位基因在某个位点上出现的比例。基因型频率——指某种基因型的个体在某个种群中出现的比例。可以通过对某基因频率或基因型频率的计算来研究进化的速率。2、基因频率计算公式：某基因位点上各种不同的基因频率之和等于1例1：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，那么基因A和a的基因频率分别是多少？a=1-60%=40%A=30×260100×2=60%；例2：某工厂有男女职工各200名，经调查，女性色盲基因的携带者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为多大？b=5×215×111200×2200×1=6%基因型概率问题：在昆虫中，长翅（A）对残翅（a）是显性，若该种群中A=06，a=04，该种群中出现AA、Aa、aa概率是多少？pq=1pq2=p22pqq2=1AA=p2Aa=2pqaa=q2遗传平衡定律：1）突变：在自然界中，生物因为基因突变、基因重组、染色体变异等原因而发生变异，使得基因频率或者基因型频率总是不断发生改变，这些可遗传的变异为生物的进化提供了原始材料。因而可得出结论为：生物进化的实质就是种群基因频率发生改变的过程。影响基因频率改变的三个主要因素是：个体迁移、突变、自然选择；2）遗传漂变：种群太小时发生的基因频率的随机增减甚至丢失的现象。特点：群体越大漂变效应越小，群体越小效应就越大；3）自然选择：通过选择可以改变种群的遗传构成，最终引起种群个体适应性的改变；三、自然选择决定了生物进化的方向1、自然选择：自然界对生物随机发生的变异（突变）所作的非随机淘汰与保存。生物所产生的变异有各种类型（即变异不定向），自然选择可以保留对个体生存和繁衍有利的变异，而淘汰那些不利的变异，使生物向着适应环境的方向发展。当一个个体产生了有利于生存的可遗传变异后，通过交配，决定这种变异的基因就必然在种群中逐步扩散，原有的基因就会被逐步取代（即基因频率发生改变），最终就可以形成新的生物类型。2、实例分析：桦尺蠖的变异与自然选择过程１、曼彻斯特地区的桦尺蠖，１9世纪中叶以前，几乎都是浅色型的，随着环境的变化，到了20世纪中叶，黑色型的桦尺蠖却成了常见类型，基因频率发生了改变，生物发生了进化3、为什么说它们没有形成新的物种呢？4、怎样判断两个种群是否属于一个物种？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。2那么有没有形成新的物种呢？四、隔离导致新物种的形成1、物种：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特征，在自然状态下能够相互交配并能生殖出可育后代的一群生物个体。2、隔离—地理隔离、生殖隔离把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，叫地理隔离。地理隔离:东北虎华南虎生殖隔离：指不同物种的个体之间不能自由交配或即便偶然交配后也产生出不可育的后代的现象。例：正常马和正常驴杂交产生出的骡是不可育的。动物生殖隔离的表现：发情期的差别、求偶方式的不同等；植物生殖隔离的表现：花期不一致、花形态结构的差异等；生殖隔离使自然的种间杂交不能完成，保证了物种的纯正。基本结论：隔离导致了新物种的形成（或是新物种形成的必要条件）。马驴骡子骡子是否能产生后代骡子是不可育的你知道为什么骡子是不可育的吗在减数分裂形成配子时,同源染色体联会时发生紊乱,不能形成正常的配子骡子是一个新物种吗例:下列哪项形成了新物种A、二倍体的西瓜经秋水仙素处理成为四倍体西瓜B、桦尺蠖体色的基因频率由S（灰色）95%变为s（黑色）95%。C、马与驴交配产生了骡子D、克隆羊多利c二、隔离在物种形成中的作用加拉帕戈斯群岛上的几种地雀同一种群地理隔离不同种群自然选择基因频率改变生殖隔离新物种由地理隔离导致生殖隔离从而形成新的物种隔离是物种形成的必要条件新物种形成的标志是产生了生殖隔离突变和基因重组物种的形成包括、及三个环节。突变和基因重组自然选择隔离物种的形成都必须先经过长期的地理隔离吗？同一个种群外界因素不同个体出现生殖隔离新物种（短时间内形成新的物种，这种方式称为骤变式）下列关于自然界中物种形成的有关因素，正确的是（)(多项）A、物种的形成都必须先经过长期的地理隔离。B、物种的形成有的不需要经过隔离。C、隔离是物种形成的必不可少的重要因素D、物种的形成不需要都经过地理隔离，但都需要经过生殖隔离，因为它是产生新物种的标志。C、D3、对“中性学说”的理解、比较与评价1）“中性学说”的特点：从生物信息大分子水平上来阐明生物进化的原理（分子进化速率）。这是现代生物科学发展到微观水平（分子水平）后的必然结果。2）“中性学说”与“自然选择学说”比较：“中性学说”：揭示的是分子水平上的进化规律；“自然选择学说”：揭示的是表现型、种群进化的规律；3）评价：“自然选择学说”与“中性学说”并不是对立的，各自的侧重点不同，前者侧重于个体、群体水平即宏观水平；后者侧重于分子水平即微观水平；二者相互补充，可以更好地解释生物进化的现象与本质。例1:用达尔文的自然选择学说分析解释斑马的进化过程：（1）斑马群中存在着不同体色的个体，说明生物具有的特性，这种特性一般是的，是生物进化的内在因素。（2）随着环境的不断改变，体色为黑白相间，跑得快的斑马因与环境相适应，不易被敌害发现而在中获胜得以生存、繁衍。这样，环境对斑马起了作用，而这种作用是的，它决定着生物进化的。（3）上述过程表明，自然选择的动力是，自然选择的结果是。变异不定向生存斗争选择定向方向生存斗争适者生存遗传和变异例2：关于害虫抗药性的有关叙述正确的是（）A、害虫抗药性产生是由于害虫发生定向变异的结果。B、害虫中有些个体本身就具有抗药性。C、害虫抗药性产生是由于农药使害虫产生基因突变的结果。D、害虫抗药性的产生是害虫为了适应环境的结果。B例3：某时期，长江中下游地区的大块农田发生稻化螟虫害，承包土地的农民起初在稻田里喷洒DDT家药，但几年后又不得不以放养青蛙来代替喷洒农药。如图为在此时期内稻化螟种群密度变化示意图，分析回答：（1）从A点到B点，在施用杀虫剂的初期，害虫种群密度都急剧下降，但仍有极少数个体得以生存，原因是______________________（2）从B点到C点曲线回升的原因是_____________，

在这个过程中，农药对害虫起_________作用，这种作用是___________（定向或不定向）的，是通过农药与害虫之间的____________实现的由于变异是不定向的，某些害虫具有抗药性变异。这种抗药性变异是可以遗传的，使害虫种群的抗药性增加，种群数量增多选择定向生存斗争1某植物单植年产百粒种子，其中大部分被鸟所食，或因气候、土壤、水分等原因不能在第二年长成成株，按达尔文的观点，这一现象说明（）A物种是可变的B过渡繁殖，生存斗争C选择的不定向性D用进废退，获得性遗传2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BD