7.2现代生物进化理论的主要内容

7.2.1《种群基因频率的改变与生物进化》第七章《现代生物进化理论》第二节《现代生物进化理论的主要内容》第１课时（一）种群是生物进化的基本单位１、种群的概念：种群是生活在一定区域的同种生物的全部个体。种群是生物繁殖的基本单位。个体间彼此交配，通过繁殖将自己的基因传递给后代。生活在这里的每一种动物、植物和微生物都构成一个种群。生物个体通过繁殖将自己的基因传递给后代。（一）种群是生物进化的基本单位２、一个种群中全部个体所含的全部基因叫做这个种群的基因库，其中每个个体所含的基因只是基因库的一部分。这些金鱼各自有自己的基因，共同构成了种群的基因库。它们各自的基因都是基因库的一部分。个体间的差异越大，基因库也就越大。3、在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率叫基因频率。生物进化其实就是种群基因频率改变的过程。（一）种群是生物进化的基本单位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。在一个种群中，某基因型个体占全部个体的比率。基因型频率：A的频率=120____________200=60%a的频率=80___________200=40%基因频率的计算某昆虫种群中，绿色翅的基因为A,褐色翅的基因位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基因数=2×30﹢60=120个a基因数=60﹢2×10=80个AA+Aa+aa=1A的频率﹢a的频率=1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%用数学方法讨论基因频率的改变若亲代昆虫中的种群满足以下五个条件：①昆虫种群数量足够大，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。p2+2pq+q2=1遗传平衡定律AA=p2Aa=2pqaa=q2若A的频率=pa的频率=q在满足以上五个条件下则基因频率的计算：（1）通过基因型计算基因频率：（2）通过基因型频率来计算基因频率：计算时需用遗传平衡公式：（p+q）2=p2+2pq+q2。若种群中一等位基因为A和a，则p为A的基因频率，q为a的基因频率，p2为AA的基因频率，q2为aa的基因频率，2pq为Aa的基因频率。这一公式反映的是在遗传平衡时，基因频率和基因型频率的关系。种群中一对等位基因的频率之和等于1，基因型频率之和也等于1。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。遗传平衡指的是理想种群。在自然界中基因频率是会发生变化。例题、在某一个种群中，已调查得知，隐性性状患者（等位基因用A、a表示）占16%，那么该性状的AA、Aa基因型个体出现的概率分别为：练习1、在欧洲人群中，每2500人中就有一人患囊性纤维性变性，这是一种常染色体遗传病。一对健康的夫妇有一个患有此病的孩子。以后该妇女又与一健康男子再婚，问这对再婚如生一孩子，孩子患病的几率是：A1/25B1/5C1/100D1/625练习2、据调查得知，某小学学生中基因型比率为：XBXB:XBXb:XbXb:XBY:XbY=44%:5%:1%:43%:7%,则Xb的基因频率为：A、13.2%B、9.5%C、14%D、9.3%练习3、抽样调查某地100位女性和100位男性发现：女性中有5位色盲患者和20位携带者，男性中有15位色盲患者，则该地色盲基因的频率约是多少？5×2+20+15100×2+100×100%=15%练习4、在一个足够大的种群中，A的频率是0.4，a的频率是0.6，若各种条件稳定不变，则该种群中AA、Aa、aa的基因型频率各是。该种群中所有成熟个体自由交配一次，产生的后代个体中A的频率是，a的频率是。0.160.480.360.40.6基因突变染色体变异基因重组突变可遗传的变异—生物进化的原材料（二）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。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。为什么还能够改变种群中的基因频率呢？例如：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=2×107实例：在经常刮大风的海岛上，无翅或残翅的昆虫特别多突变的有利和有害并不是绝对的，它取决于生物的生存环境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，从而使种群出现大量的可遗传变异。由于基因突变和重组都是随机的、不定向的，因此它们只是提供生物进化的原材料，不能决定生物进化的方向。“探究自然选择对种群基因频率的影响”ss长满地衣的树干上的桦尺蠖黑褐色树干上的桦尺蠖ss19世纪20世纪第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%70.7%26%29.2%14.7%56.1%60.9%26.1%73.9%29.3%13.1%升高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。（三）自然选择决定生物进化的方向因为马与驴交配产生的后代骡没有生殖能力马和驴是不是一个物种？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为一个物种东北虎华南虎什么叫隔离？隔离分类？两个不同虎亚种（马和驴杂交产骡）生殖隔离注：不同种群之间一旦产生殖隔离，就不会有基因交流了。地理隔离地理隔离突变、基因重组、自然选择生殖隔离新物种物种的形成：加拉帕戈斯群岛一的几种地雀南美洲地雀因地理隔离导致生殖隔离比较常见新物种形成的标志：生殖隔离原始祖先新物种新物种（不定向变异）（定向自然选择）（地理隔离、生殖隔离）因地理隔离导致生殖隔离比较常见亚洲虎南美洲地雀地理隔离突变、重组、自然选择生殖隔离新物种小结（关于隔离）：在自然界中，新物种的形成往往要有（）的发生，隔离是指不同种群间的个体，在自然条件下（）不能自由交流的现象。隔离基因ABB甲BDCC乙1、物种A进化为B、C的两个外部因素是和。2、甲上的B物种迁到乙后，不与C物种进化为同一物种的原因是。3、迁到乙后的B物种进化为D物种的原因是自然选择地理隔离B与C已形成生殖隔离两地环境不同，自然选择不同，再加上地理隔离，使它们基因频率的差别累积形成生殖隔离练习总结：以（）为核心的现代生物进化理论，其基本观点是（）是生物进化的基本单位，生物进化的实质在于种群（）的改变。（）、（）及（）是物种形成过程的三个基本环节，通过它们的综合作用，种群产生分化，最终导致新物种的形成。在这个过中，（）产生生物进化的原材料，（）使种群的基因频率定向改变并决定生物进化的方向，（）是新物种形成的必要条件。自然选择学说种群基因频率突变和基因重组自然选择隔离突变和基因重组自然选择隔离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概念：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一、共同进化举例：.兰花和专门给它传粉的蛾2.捕食者和被捕食者之间的关系斑马和猎豹相互选择共同进化1.内容：基因的多样性物种的多样性生态系统的多样性二、生物多样性的形成最早出现的生物是厌氧的单细胞生物，它们生活在海洋中。多细胞生物大约是在寒武纪出现的，它们生活在海洋中。最早登陆的生物是植物，否则动物登陆后就会饿死。思考题1.最早出现的生物是哪一类生物？它们生活在什么环境中？2.多细胞生物大约是什么时期出现的？它们生活在什么环境中？3.最早登陆的生物是植物还是动物？为什么？生物进化的大致过程30多亿年前原核生物20多亿年前蓝藻自养型10多亿年前真核生物6亿年前藻类和低等无脊椎生物4亿年前原始蕨类植物、原始两栖类3亿年前蕨类植物、两栖类2亿年前裸子植物、爬行类动物、哺乳类四五百万年前人类4亿年前陆地景观想像图三、生物进化理论在发展生物的进化是如此复杂，现有的进化理论，现有的进化理论所不能解释的问题比已经解释的问题还要多。在这些理论中，以自然选择学说为核心的进化理论比其他学说的影响要广泛和深远，它仍然是以后各个方面研究的基础。同其他科学理论一样，生物进化理论不会停滞不前，而是在不断发展。【例】真核生物的出现在生物进化历史上具有重要的意义，这主要表现在()①结构和功能更加完善②出现有丝分裂，为有性生殖的产生奠定基础③通过有性生殖实现了基因重组，推动了生物进化A①②B①③C②③D①②③【解析】真核生物在生物进化历史上具有重要意义，这主要表现在以下两个方面，一是与原核细胞相比，真核细胞的结构和功能复杂得多；一是真核细胞通过有丝分裂增殖，这是减数分裂(特殊有丝分裂)的进化出现前提，即为有性生殖奠定了基础。通过有性生殖出现了基因重组，推动了生物进化。答案：D课堂反馈【例】地球上出现需氧型生物，自养型生物，真核生物的先后顺序依次为()A需氧型生物，自养型生物，真核生物B自养型生物，需氧型生物，真核生物C自养型生物，真核生物，需氧型生物D需氧型生物，真核生物，自养型生物【解析】原始生命诞生后，逐步进化成原始的异养厌氧型的原核生物，当这些生物消耗掉大部分有机物后，经突变和自然选择，逐步分化出了自养型生物，自养型生物光合放氧，为需氧型生物的产生创造了条件，在距今十多亿年前，地球上才出现了真核生物。答案：B