5.2-进化性变化是怎样发生的

第五章生物的进化第二节进化性变化是怎样发生的地球上约有一千万种生物人类发现并命名的有160多万种一、选择是进化的动力人们根据自己需要培育出新品种挑选合乎要求的变异个体，淘汰其他家养生物普遍存在变异前提动力数代选择所需变异成为显著变异而被保存思考1：什么是人工选择，它依据的原理是什么呢？达尔文的自然选择学说1831年英国的博物学家达尔文随英国海军“贝格尔号”作历时5年的环球航行，1859年发表震动世界学术界的巨著《物种起源》。①过度繁殖②生存斗争③遗传和变异④适者生存生物的繁殖能力总是大大地超过环境的承载能力生物个体之间的相互斗争，以及生物与无机自然条件之间的斗争的现象生物的变异有的是有利于生存的，有的是不利于生存的。变异可以遗传经过生存斗争后凡是生存下来的生物个体都是对环境能适应的，而被淘汰的生物都是对环境不适应的自然选择：在生存斗争中，适者生存，不适者被淘汰的过程。思考2：什么是自然选择，它依据的原理又是什么呢？达尔文认为长颈鹿的进化原因：①长颈鹿产生的后代超过环境承受能力（过度繁殖）；②它们都要吃树叶而树叶不够吃（生存斗争）；③它们有颈长和颈短的差异（遗传变异）；④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）。影响存活与繁殖适者生存，不适者淘汰进化，新物种产生适应环境的所需变异成为显著变异而被保存生存斗争数代选择前提动力同一物种的个体之间普遍存在着变异达尔文认为：种群中普遍存在的可遗传变异是自然选择的前提，也是生物进化的前提。自然选择是环境对某种生物进行定向选择，不会诱发生物发生变异。农药对害虫的抗药性变异进行了定向选择。思考：长期使用同一种农药防治害虫，效果越来越差，你知道其中的原因吗？这是由于农药使害虫产生了抗药性吗？“超级细菌”很大程度上就是抗菌药物滥用催生出来的。如果这种情况继续恶化下去，很可能使人类面临感染时无药可用的境地。抗生素滥用二、突变和基因重组产生进化的原材料新的等位基因基因突变基因重组多种多样的基因型种群出现大量的可遗传变异形成了进化的原材料三、种群是生物进化的基本单位物种：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。物种是生物分类的基本单位。种群：生活在同一区域的同种生物的全部个体。种群是生物进化和繁殖的基本单位。基因频率=某种基因的数目控制同种性状的等位基因的总数×100%基因型频率特定基因型的个体数总的个体数×100%=基因库：一个种群中全部个体所含有的全部基因。基因频率：在一个种群基因库中某个基因占全部等位基因数的比例。基因型频率：某种特定基因型个体数占种群总个体数的比例。什么是基因库、基因频率和基因型频率？P99基因频率的计算例题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=A=30×2+60100×2=0.610×2+60100×2=0.4①种群中某对等位基因的总数=个体总数×2。②种群中一对等位基因的频率之和等于1。③种群中控制一对相对性状的各种基因型频率之和等于1。④某种基因的基因频率=某种基因的纯合子频率+1/2杂合子频率。例题2：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%例题3（能力挑战）：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5人，男性患者11人，那么这个群体中色盲基因的频率应为多少？Xb=15+5×2+11200×2+200=6%特别注意：人类的红绿色盲是由位于X染色体上的隐性基因（b）控制的，它和它的等位基因都只存在于X染色体上，而Y染色体上没有这种基因。探究活动：种群中基因频率和基因型频率的变化假设一个生物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没有个体迁入与迁出。④AA、Aa、aa三种基因型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）。⑤没有基因突变和染色体变异。已知：该种群中AA、Aa、aa的个体分别占30、60、10，请计算子一代、子二代、子三代的基因频率与基因型频率。遗传平衡状态亲代子一代子二代子三代基因型频率AA30%Aa60%aa10%基因频率Aa60%40%36%48%16%60%40%60%40%60%40%36%48%16%36%48%16%结论：在一个大的随机交配的群体中，在没有迁移、选择和突变的条件下，种群的基因频率和基因型频率代代相传，保持恒定。遗传平衡定律—哈迪-温伯格定律一个有性生殖的自然种群中，在符合下列五个条件的情况下：①种群数量足够大（没有遗传漂变）；②随机交配；③没有突变发生；④没有基因迁移；⑤没有自然选择。各等位基因和基因型的频率将在世代遗传中保持稳定不变。遗传漂变：由于群体较小和抽样误差（或偶然事件）所造成的群体基因频率的随机波动。已知基因频率，计算基因型频率例题：已知某种群中，A为60%、a为40%，求AA、Aa、aa的基因型频率是多少？AA=60%×60%=36%Aa=2×60%×40%=48%aa=40%×40%=16%A（p）a（q）A（p）AA（p2）Aa（pq）a（q）Aa（pq）aa（q2）♀♂遗传平衡定律定律的数学表达式：已知：p：等位基因A的频率；q：等位基因a的频率。则有：p+q=1。故：（p＋q）2＝p2＋2pq＋q2＝1p2：基因型AA的频率；2pq：基因型Aa的频率；q2：基因型aa的频率。四、自然选择决定生物进化的方向地区灰白色蛾暗黑色蛾释放数回收数释放数回收数伯明翰（工业污染区）6416（25.0%）15482（53.2%）多赛特（非工业区）39354（13.7%）40619（4.7%）表1桦尺蠖在不同地区的释放和回收实验资料分析：19世纪中叶以来，随着英国重工业的发展，桦尺蠖中黑色蛾的比例越来越高。为了研究环境改变对桦尺蠖种群变化的影响，1950年科学工作者在英国的两个地区利用标志重捕法进行了调查，获得如下结果：20世纪50年代后，英国开始实行控制计划，大气环境污染得到了治理。请根据下图说出三者的变化关系并解释原因。①由于煤烟排放量减少，SO2浓度逐年降低。②由于SO2浓度降低，树干上地衣数量逐渐增多。原因：地衣对SO2敏感，SO2浓度降低，有利于地衣生长。③由于地衣数量增多，黑色蛾频率逐年降低。原因：地衣颜色浅，黑色蛾易被鸟类捕食。结论：生物变异是不定向的，自然选择是定向的。故自然选择使种群的基因频率发生定向改变并决定生物进化的方向。生物进化的实质在于种群基因频率的改变。五、异地的和同地的物种形成地理隔离：同一种生物由于地理上的障碍而分成不同种群，使得种群间不能发生基因交流的现象。生殖隔离：不同物种之间一般不能够相互交配，即使交配成功，也不能够产生可育后代。华南虎东北虎异地物种的形成（渐进式）：经过长期的地理隔离而达到生殖隔离。生殖隔离一旦形成，原来属于一个物种的就形成了不同的物种。同地物种的形成（爆发式）：多倍体育种中经染色体数目加倍而达到生殖隔离。思考：新物种的形成，是否都需要经过地理隔离？