现代生物进化理论主要内容

在自然界中，没有哪一个体是长生不死的，个体的表现型也会随着个体的死亡而消失，但决定表现型的基因却可以通过有性生殖才传给后代，因此研究生物的进化仅仅研究个体的表现型是否与环境适应是不够的，还需要研究群体的基因组成变化。判断下列是否属于种群（1）一个池塘中的全部鱼（2）一个池塘中的全部鲤鱼（3）两个池塘内的全部鲤鱼（4）一片草地上的全部草（5）一片草地上的成年梅花鹿（6）一块稻田里的全部幼蚜、有翅、无翅的成蚜否是否否否是（一）种群是生物进化的单位１、种群：种群是生活在同一区域的同种生物的全部个体，是生物繁殖的基本单位。种群的特点：种群中的个体并不是机械地集合在一起，而是彼此可以交配，并通过繁殖将各自的基因传给后代。思考：同前一年的蝗虫种群相比，新形成的蝗虫种群在基因组成上会有什么变化吗？2、基因库:一个种群中全部个体所含有的全部基因叫做这个种群的基因库。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。个体数目越多，个体间的差异越大，基因库也就越大。3、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率。基因频率＝某基因的数目全部等位基因的总数×100%例1、从某种群抽取100个个体，测知基因型AA、Aa、aa的个体分别为30、60、10个。则A基因的频率为2×30＋60100×2×100%=60%则a基因的频率为2×10＋60100×2×100%=40%基因在常染色体上时：基因频率＝某基因的数目全部等位基因的总数×100%=纯合个体数×2＋杂合个体数个体总数×2×100%.据调查得知，某小学的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.5％C.14％D.9.3％如果某基因只在X染色体上，则公式转变成为：=某基因的总数2X女性个体数+男性个体数基因频率＝某基因的数目全部等位基因的总数X100%X100%4、基因型频率基因型频率=该基因型个体数个体总数×100%例1、从某种群抽取100个个体，测知基因型AA、Aa、aa的个体分别为30、60、10个。则AA基因型频率=30100×100%=30%同理：Aa基因型频率=60%aa基因型频率=10%A%=AA%+Aa%12a%=aa%+Aa%12A%+a%=1AA%+Aa%+aa%=11、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%D巩固练习2、据调查知，某学校学生中各血型的比率如下：IAIA20%IAi30%IBIB10%IBi20%IAIB10%ii10%计算IB的基因频率。10%+1/2（20%+10%）=25%哈迪-温伯格定律——遗传平衡定律1908年，英国数学家哈迪和德国医生温伯格分别提出关于基因稳定性的见解。他们指出，一个有性生殖的自然种群中，在符合以下五个条件的情况下，各等位基因的频率和等位基因的基因型频率在一代一代的遗传中是稳定不变的。或者说是保持着基因平衡的。这五个条件是：1、种群很大2、随机自由交配3、没有突变和重组4、没有个体迁入迁出5、没有自然选择在有性生殖过程中，如果符合以上的理想条件，(2)子代基因型的频率各是多少?(3)子代种群的基因频率各是多少?30%30%30%10%36%48%60%40%16%60%40%(4)在群体满足五个条件的情况下,计算子二代、子三代的基因频率与基因型频率；分析一下各代基因频率与基因型频率相同吗？16%36%48%60%40%36%16%48%60%40%60%40%36%48%16%在有性生殖过程中，如果符合遗传平衡，则：36%24%16%AAAaAa24%aaA60%a40%卵子A60%a40%精子若p代表A的基因频率，q代表a的基因频率则p+q=1，并得出p2代表AA的频率，q2代表aa的频率，2pq代表杂合子Aa的频率。(p＋q)2=p2＋2pq＋q2=1开方哈代——温伯格定律(遗传平衡定律)哈迪-温伯格定律处于平衡状态的种群，一对等位基因Aa，A的频率为p，a的频率为q，则：AA的概率为p2；Aa的概率为2pq；aa的概率为q2哈迪-温伯格定律可用数学方程式表示为：(p+q)2=p2+2pq+q2不能。例如：基因突变具有普遍性。（5）对自然界的种群来说，这五个条件都能成立吗？举例说明。(6)、如果该种群出现新的突变型，也就是产生新的等位基因（A2），种群的基因频率会变化吗？基因A2的频率可能会怎样变化？突变产生的新基因会使种群的基因频率发生变化。如果基因A2是有利突变，其频率会增加；反之会减少。突变和基因重组是产生进化的原材料变异的类型有那些？不可遗传的变异可遗传的变异基因突变基因重组染色体变异变异自然界，生物自发突变的频率很低，而且突变大多数是有害的，为什么还能够作为生物进化的原材料的呢？果蝇约有104对基因，假定每个基因的突变率是10－5，一个约有109个果蝇的种群每一代出现的基因突变率是？2×104×10－5×109＝2×108（二）突变和基因重组产生进化的原材料2、突变的有害和有利并不是绝对的，它取决于生物的生存环境。3、突变和基因重组都是随机的、不定向的，只产生生物进化的原材料，不能决定生物进化的方向。1、种群是由许多个体组成的，每个个体的每个细胞内都有成千上万个基因，这样，每一代就会产生大量的突变（二）突变和基因重组产生进化的原材料19世纪，桦尺蠖种群中黑色基因（S）频率为5%，浅灰色基因（s）频率为95%20世纪，桦尺蠖种群中黑色基因（S）频率为95%，浅灰色基因（s）频率为5%（三）自然选择决定生物进化的方向。(1)在这个探究实验中根据上面的数据分析，变黑的环境对桦尺蠖产生了什么样的影响？变黑的环境对桦尺蠖浅色个体的出生率有影响吗？(2)在自然选择中，直接受选择的是基因型还是表现型？变黑的环境使控制浅色的s基因频率减少,S基因频率增加许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食天敌看到的是桦尺蠖的体色（表现型）而不是控制体色的基因结论：自然选择决定生物进化的方向自然选择使基因频率定向改变。•原因是：•结果是：（三）自然选择决定生物进化的方向。淘汰不利变异基因、积累有利变异基因使基因频率定向改变。四、隔离导致物种形成能够在自然状态下能互相交配，并且产生出可育后代的一群生物称为一个物种（species），简称“种”。1、物种的概念一个物种包括分布在不同区域的多个种群人都是一个物种，无论白人黑人黄种人结婚，都能产生具有生殖能力的后代。全世界的人都是一个物种吗？骡是马跟驴交配产生的后代，那为什么它们不是同一物种呢？隔离：指不同种群间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。生殖隔离：不同物种之间一般是不能交配，即使交配成功，也不能产生可育后代。地理隔离：同一物种由于高山、河流、沙漠等地理上的障碍，使彼此间不能相遇而不能交配，使种群间不能发生基因交流的现象。2、隔离在物种形成中的作用只通过地理隔离，两个种群的基因库各自发展，互不影响，出现一定差异，但不会形成新的物种，最多也就是形成不同的亚种－－－量变。如东北虎和华南虎就是两个亚种。生殖隔离是由于两个种群之间的遗传物质（基因库）出现较大的差异使其个体之间不能交配或杂交后代不育。生殖隔离是新物种形成的标志－－质变马和驴是两个物种，而骡不是一个新物种长期的地理隔离会达成生殖隔离，从而形成新物种它们之间还能自由交配吗？分析：加拉帕戈斯群岛的地雀新物种是如何形成的？1、经过长期的地理隔离而达成生殖隔离，从而形成新物种。2、多倍体的形成（不需经过地理隔离）3、物种大爆发（不需经过地理隔离）原种变异1变异2变异类型1变异类型2新种1新种2生殖隔离自然选择1自然选择2基因频率定向改变地理隔离种群1种群2新物种形成的方式：现代生物进化理论的基本观点是：生物进化的基本单位是种群。生物进化的实质是种群基因频率的改变。物种形成的基本环节是：突变和基因重组——提供进化的原材料；自然选择——基因频率定向改变，决定进化的方向；隔离——物种形成的必要条件评价反馈㈠判断题1．变异是生物进化的原材料。（）2．有利变异可以使生物更好地去适应环境。（）3．突变的有害或有利是绝对的、一成不变的。（）4．种间斗争的结果决定了生物进化的方向。（）㈡选择题1．下列各种现象中哪一种属于自然选择的例子（）A．警犬能够嗅到毒品B．秋水仙素处理后得到的多倍体生物C．北极熊毛色为白色D．太空椒的出现2．达尔文认为变异是不定向的，而自然选择是定向的，所谓定向是指（）A．定向生存斗争B．适应特定环境C．定向遗传D．只产生有利的变异在经常刮海风的克格伦岛上，昆虫一般呈现两种类型：能飞的翅异常发达，不能飞的翅退化。这些昆虫都不易被暴风刮到海里去，因而能够生存下来并繁殖后代。试据此分析：⑴此岛上昆虫的祖先存在着个体，说明一般是不定向的。⑵风暴对昆虫起了作用。⑶这个现象说明了定向的决定着生物进化的方向。⑷凡是存活下来的昆虫都是适应环境的，这是的结果，而且是通过来实现的。答案：⑴差异；变异⑵选择⑶自然选择⑷自然选择；生存斗争4、有一个老鼠的种群，最初都生活在一个地域，后来一条新建的高速公路将该种群分成A和B两个种群。如果A种群生活的地区发生了一系列的环境变化，而B种群的地区没有变化，则种群A进化的速率很可能是（）A、比B慢B、比B快C、与B相同D、开始比B慢，后来比B快5、_______是生物进化的基本单位，生物进化的实质在于种群_________的改变。物种形成需要三个基本还节：其中_____和_______产生生物进化的原材料，_____使种群的基因频率发生_______改变并决定生物进化的方向，________是新物种形成的必要条件。B种群基因频率基因重组突变自然选择定向隔离三、共同进化与生物多样性的形成捕食者的存在是否对被捕食者有害无益？三共同进化与生物多样性的形成(一)共同进化1、实例：2、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的过程。3、结果：出现了物种的多样性,而且形成了生态系统的多样性。(二)生物多样性的形成1、内容：基因多样性→物种多样性→生态系统多样性（3层次）2、形成生物多样性的原因：长期自然选择、共同进化达到结果3、研究生物进化的主要依据：化石三共同进化与生物多样性的形成4、生物进化的历程：三共同进化与生物多样性的形成最早出现的生物是哪一类生物？它们生活在什么环境中？厌氧的单细胞生物，它们生活海洋中。最早的生物化石－古细菌（距今35亿年）34亿年前的古细胞化石前寒武纪地层中的水母化石1)前寒武纪生物寒武纪之前(前寒武纪)，地球上的生命都是非常低级的，主要是一些单细胞生物、环节动物、节肢动物等。多细胞生物大约是什么时期出现的？它们生活在什么环境？大约是在寒武纪，生活在海洋中。2)早古生代生物（寒武纪）进入早古生代，一些大型的古生物相继出现，如三叶虫、鹦鹉螺等。出现了生命演化史上的第一次繁荣景象。在中国云南澄江发现的寒武纪古生物是最有代表性的寒武纪生物群.最早登陆的生物是植物还是动物？为什么？植物，否则动物登陆后就会饿死。一些海洋植物开始适应陆地生活，主要是蕨类植物。陆地上还是一片荒芜，生物都生活在海洋中。寒武纪时地球上的生态系统有什么特点？3)中生代生物中生代三叠纪生物复苏,开始出现水生爬行动物，如鱼龙、蛇颈龙等；侏罗纪是恐龙的天下，发现始祖鸟、中华龙鸟等，昆虫类也开始繁盛；白垩纪末期也是生物的灭绝时期，但开始出现被子植物中生代陆地和海洋中的情况始祖鸟在白垩纪全部绝灭。恐龙的绝灭有利于哺乳动物的繁盛，使生物进化翻开了崭新的一页。恐龙是什么时候灭绝的？恐龙的灭绝对生物多样性会产生怎样的影响？新生代少女化石和复原图生物的进化历程可概括为：从原核生物到真核生物，从无性生殖到有性生殖，由简单到复杂，由水生到陆生，由低等到高等。思考：①原核生物常见的有哪些？它们进行的是什么生殖？②真核生物出现后生物的进化为什么明显加快了？（例如寒