(一轮复习)现代生物进化理论

盘古开天地神仙盘古氏用神斧把一团混沌的气劈成两半，轻的气慢慢向上升就成了天；重的慢慢往下沉就成了地。盘古死后，他的身体变成了日月、星辰、高山、河流和草木。女娲造人神女女娲用黄河中的泥土捏了许多男人和女人，这些泥人放在地上，泥人慢慢都活了，从此有了人类。女娲被中国人尊为人类之祖。地球上各种各样的生物是如何形成的?“上帝造人”“神创论”“物种不变论”………（生物进化论的发展…………）第23讲现代生物进化理论考纲要求：1、现代生物进化理论的主要内容Ⅱ2、生物进化与生物多样性的形成Ⅱ现代生物进化理论种群是生物进化的基本单位突变与基因重组产生进化的原材料自然选择决定进化的方向隔离是物种形成的必要条件共同进化导致生物的多样性思考1：为什么种群是生物进化的基本单位？在自然界中，没有哪一个体是长生不死的，个体的表现型会随着个体的死亡而消失，但决定个体表现型的基因却可以通过生殖世代延续。因此，研究生物的进化仅仅研究个体的表现型是否与环境相适应是不够的，还需要研究群体的基因组成变化。——这个群体就是种群！基因库：一个种群中所有个体所含的全部基因。基因频率：在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因的比率。基因型频率：在一个种群基因库中，某种基因型的个体占全部个体的比率。种群：生活在一定区域的同种生物的全部个体。汉水丑生侯伟作品重要概念基因频率的计算例2：某昆虫种群中，绿色翅的基因为A,褐色翅的基因为a，调查发现AA、Aa、aa的个体分别占30%、60%、10%、那么A、a的基因频率是多少？A=60%a=40%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A和a的基因频率是多少?在一个种群中随机抽出一定数量的个体，其中基因型为AA的个体占18%，基因型Aa的个体占78%，aa的个体占4%。基因型A和a的频率分别是，。57％43％亲代子一代子二代子三代基因型频率AA30%Aa60%aa10%基因频率Aa36%48%16%60%40%36%16%48%60%60%40%40%36%48%16%60%40%若亲代昆虫中的种群满足以下五个条件：①种群数量足够大；②全部的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代；③没有迁入与迁出；④自然选择对A、a控制的翅型性状没有作用；⑤也没有基因突变和染色体变异。用数学方法讨论基因频率的变化遗传平衡定律处于平衡状态的种群，一对等位基因A和a，A的频率为p，a的频率为q，（p+q=1）则：各基因型频率为：AA：p2Aa：2pqaa：q2可用数学方程式表示为：(p+q)2=p2+2pq+q2但是，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：为什么生物进化的实质是种群基因频率的改变？从现代分子遗传水平看，自然选择实质上是对变异所对应的基因的选择，从而改变着群体中不同基因的基因频率。所以，生物进化的过程的实质是种群基因频率发生变化的过程。可遗传的变异基因突变染色体变异基因重组突变思考3：生物自发突变的频率很低，而且大多是有害的，那么它为什么还能够作为生物进化的原材料？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，可以形成多种多样的基因型，从而出现大量的可遗传变异。由于突变和重组都是随机的、不定向的，因此它们只是提供了生物进化的原材料，不能决定生物的进化方向。思考4：为什么自然选择决定生物进化的方向？第1年第2年第3年第4年……基因型频率SS10%11.5%13.1%14.7%Ss20%22.9%26%29.2%ss70%65.6%60.9%56.1%基因频率S20%23%26.1%29.3%升高s80%77%73.9%70.7%降低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。物种、隔离1.能够在自然状态下相互交配，并能产生可育后代的一群生物称为一个物种，简称“种”。不同物种之间有生殖隔离。2.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叫做隔离。隔离的类型地理隔离生殖隔离地理隔离长期生殖隔离标志新物种形成例：马与驴的生殖隔离马驴骡例：虎狮兽例：世界各地的人世界各地的人虽然各有不同，但他们之间可以彼此通婚，并且产生可育的后代。因此，全世界的人在生物学上属于同一个物种。例：东北虎与华南虎东北虎和华南虎分别生活在我国的东北地区和华南地区，这两个地区之间的辽阔地带就起到了地理隔离的作用。经过长期的地理隔离，这两个种群之间产生了明显的差异，成为两个不同的虎亚种。思考5：为什么隔离是物种形成的必要条件？物种的形成往往是经过长期的地理隔离将不同种群间的差异不断积累，最后达到生殖隔离，形成新物种。著名实例：加拉帕戈斯群岛的地雀思考6:形成新物种一定要经过地理隔离吗？例如：多倍体植物的形成就是如此。自然界里几乎将近一半的被子植物和某些栽培作物就是这样形成的。AABBCC（普通小麦）DD（黑麦）×ABC配子D配子ABCD（不育）AABBCCDD（八倍体小黑麦）（可育）秋水仙素处理例：八倍体小黑麦的培育区别联系概念范围判断标准物种种群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生活在一定区域的同种生物的全部个体不同区域的同种生物的不同种群较小范围的同种生物的全部个体形态特征和能否自由交配并产生可育后代同一地点的同种生物的全部①一个物种可以包栝多个种群；②同一物种的多个种群在一定条件下可以进行基因交流。种群与物种的比较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的出现基因频率的改变变化后生物与原生物关系属于不同物种可能属于同一物种二者联系①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种的形成。②新物种的形成一般是生物长期进化的结果。共同进化•任何一个物种都不是单独进化的。•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。思考7：共同进化与生物多样性的形成之间有什么关系？基因多样性物种多样性生态系统多样性生物多样性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（生物多样性）。简单→复杂低等→高等原核细胞→真核细胞单细胞→多细胞无性生殖→有性生殖原始异养厌氧→自养厌氧→自养需氧水生→水陆两栖→陆生生物多样性的形成的过程：（2018全国Ⅰ卷）29．（10分）回答下列问题：（1）大自然中，猎物可通过快速奔跑来逃脱被捕食，而捕食者则通过更快速的奔跑来获得捕食猎物的机会，猎物和捕食者的每一点进步都会促进对方发生改变，这种现象在生态学上称为。（2）根据生态学家斯坦利的“收割理论”，食性广捕食者的存在有利于增加物种多样性，在这个过程中，捕食者使物种多样性增加的方式是。（3）太阳能进入生态系统的主要过程是。分解者通过来获得生命活动所需的能量。标准答案：29．（10分）（1）共同进化（2）捕食者往往捕食数量多的物种，避免出现一种或少数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。（3）生产者的光合作用分解动植物的遗体残骸和动物的排遗物知识巩固生物进化的基本单位生物进化的实质生物进化的原材料决定生物进化的方向种群基因频率的改变突变和基因重组自然选择生物多样性形成的原因共同进化生物进化基本单位实质种群基因频率种群突变、基因重组自然选择决定方向物种形成必要条件隔离三个基本环节各项内容之间的联系：主要内容历史意义局限性拉马克的进化学说达尔文的自然选择学说现代生物进化理论生物进化理论发展过程中的三个阶段一、拉马克学说（一）主要内容: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。主要观点:一是“用进废退”二是“获得性遗传”用进废退：即经常使用的器官就发达，不使用的就退化。长期舔食蚂蚁，舌头细长长期生活在地下，眼睛就萎缩、退化鼹鼠食蚁兽（二）历史意义：1、历史上第一个系统地提出了进化理论的学者；2、反对神创论和物种不变论。1、拉马克提出的用进废退和获得性遗传的观点缺少科学证据的支持。2、拉马克过于强调环境的变化直接导致物种的改变，实际上环境的变化如果未引起遗传物质的改变，就不会使生物产生可遗传的变异。（三）局限性：二、达尔文的自然选择学说贝尔号查理·达尔文（1809－1882）是英国的博物学家，是最终建立进化论的人。达尔文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—自然选择学说。达尔文的自然选择学说的解释模型：事实1：生物都有过度繁殖的倾向事实2：物种内的个体数能保持稳定事实3：资源是有限的推论1：个体间存在着生存斗争事实4：个体间普遍存在差异(变异)事实5：许多变异是可能遗传的推论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，生物不断进化出新类型1、“自然选择学说”主要内容：（1）选择的基础——过度繁殖（2）进化的内因——遗传变异（3）进化的动力——生存斗争（4）选择的结果——适者生存2、历史意义：（1）合理的解释了生物进化的原因。（2）所有生物都有共同的祖先，解释了生物的多样性和适应性。（3）反对神创论和物种不变论，为辩证唯物主义世界观提供了有力的武器。3、局限性：（1）对于遗传和变异的本质，未能作出科学的解释。（2）对生物进化的解释局限于个体水平。（3）强调物种的形成是渐变的结果，不能解释物种大爆发现象。探讨1：利用拉马克的观点解释长颈鹿为什么脖子长？长颈鹿的祖先是矮的,因为草地退化后要吃高处的树叶，就拼命“伸长”脖子,结果脖子长了,遗传给下一代。探讨2：利用达尔文的自然选择学说的观点解释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）。探讨3：结合自然选择学说的解释模型，利用达尔文的自然选择学说的观点解释细菌产生抗药性的原因？•细菌在繁殖过程中会产生各种可遗传的变异,其中就有抗药性强的变异；•未使用抗生素时,抗药性强的变异不是有利变异,这样的个体在生存斗争中不占优势；•在使用抗生素以后,抗药性弱的个体大量死亡,抗药性强的个体就有机会产生更多的后代；•一段时间以后,抗生素的效果就会下降。青霉素是一种抗菌素，几十年来，由于反复使用致使某些细菌对青霉素的抗药性越来越强。1)青霉素使用之前，细菌对青霉素的抗药性存在着________；患者使用青霉素后，体内绝大多数细菌被杀死(这是___________)，极少数抗药性强的细菌活了下来并繁殖后代(这是________)。青霉素的使用对细菌起了_____作用，这种作用是通过细菌与青霉素之间的_________实现的。由于青霉素的反复使用，就会使得抗药性这个性状逐代______而加强。从这个过程可以看出，虽然生物的______是不定向的，但___________在很大程度上是定向的。差异不适者被淘汰自然选择变异积累生存斗争选择适者生存(2)自然选择是把自然界中早已存在的______变异选择出来，并使之逐代积累、加强，最终形成生物新品种。3)上述过程表明，自然选择的内因是__________；自然选择的动力是________；自然选择的结果是_________。而决定生物进化方向的是______。有利生存斗争遗传和变异适者生存自然选择典例练习拉马克的进化观点器官的用进废退获得性遗传达尔文的自然选择学说优点：进化适应性多样性不足：遗传变异的本质不清楚从个体水平解释进化新物种如何形成不明确现代生物进化理论种群是生物进化的基本单位突变与基因重组产生进化的原材料自然选择决定进化的方向隔离是物种形成的必要条件过渡繁殖生存斗争遗传变异适者生存汉水丑生侯伟作