生物學(xué)②必修《現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容》.ppt

現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容,種群、基因庫(kù)、基因頻率,一個(gè)種群的全部個(gè)體所含有的全部基因，叫做這個(gè)種群的基因庫(kù)。,一定時(shí)間內(nèi)，生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個(gè)體，叫做種群。種群是生物繁殖的基本單位。,某種基因在某個(gè)種群中出現(xiàn)的比例，叫做基因頻率。,種群是生物進(jìn)化的基本單位,每一個(gè)種群都有它自己的基因庫(kù)，種群中的個(gè)體一代一代地死亡，但基因庫(kù)卻在代代相傳的過(guò)程中保持和發(fā)展。所以，生物進(jìn)化的單位不是個(gè)體，而是種群。,基因頻率的計(jì)算,例：某昆蟲種群中，綠色翅的基因?yàn)锳,褐色翅的基因位a，調(diào)查發(fā)現(xiàn)AA、Aa、aa的個(gè)體分別占30%、60%、10%、那么A、a的基因頻率是多少？,A=60%a=40%,36%,48%,16%,60%,40%,36%,16%,48%,60%,60%,40%,40%,36%,48%,16%,60%,40%,若親代昆蟲中的種群滿足以下五個(gè)條件：昆蟲種群數(shù)量足夠大，全部的雌雄個(gè)體間都能自由交配并能產(chǎn)生后代，沒(méi)有遷入與遷出，自然選擇對(duì)A、a控制的翅型性狀沒(méi)有作用也沒(méi)有基因突變和染色體變異。,用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化,哈迪-溫伯格定律,1908年，英國(guó)數(shù)學(xué)家哈迪和德國(guó)醫(yī)生溫伯格分別提出關(guān)于基因穩(wěn)定性的見(jiàn)解。他們指出，一個(gè)有性生殖的自然種群中，在符合以下五個(gè)條件的情況下，各等位基因的頻率和等位基因的基因型頻率在一代一代的遺傳中是穩(wěn)定不變的?；蛘哒f(shuō)是保持著基因平衡的。這五個(gè)條件是：1、種群很大2、隨機(jī)交配3、沒(méi)有突變和重組4、沒(méi)有個(gè)體遷入遷出5、沒(méi)有選擇,哈迪-溫伯格定律,處于平衡狀態(tài)的種群，一對(duì)等位基因Aa，A的頻率為p，a的頻率為q，則：AA的機(jī)率為p2；Aa的機(jī)率為2pq；aa的機(jī)率為q2,哈迪-溫伯格定律可用數(shù)學(xué)方程式表示為：(p+q)2=p2+2pq+q2,影響基因頻率的因素,在自然條件下，哈迪-溫伯格定律所需的五個(gè)條件是難以滿足的，因而基因頻率總是要發(fā)生改變，也就是說(shuō)進(jìn)化在任何種群中都是必然要發(fā)生的。,生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是基因頻率的改變,表面看，自然選擇是對(duì)一個(gè)個(gè)生物個(gè)體的選擇，實(shí)質(zhì)上是對(duì)個(gè)體所包含的變異進(jìn)行選擇。從現(xiàn)代分子遺傳水平看，自然選擇實(shí)質(zhì)上是對(duì)變異所對(duì)應(yīng)的基因的選擇，從而改變著群體中不同基因的基因頻率。,自然選擇對(duì)基因頻率變化的影響,P117,物種的概念,在遺傳學(xué)和進(jìn)化論中，把能夠在自然狀態(tài)下相互交配，并能夠產(chǎn)生出可育后代的一群生物稱為一個(gè)物種，簡(jiǎn)稱“種”。即：不同物種之間有生殖隔離（動(dòng)物因求偶方式不同、繁殖期不同，植物因開花季節(jié)、花的形態(tài)不同，而造成的不能交配等都屬于生殖隔離）,隔離,概念：不同種群間的個(gè)體，在自然條件下基因不能自由交流的現(xiàn)象。,隔離的類型,生殖隔離,地理隔離,例：馬與驢的生殖隔離,馬,驢,騾,例：虎獅獸,例：不同“人種”,世界各地的人雖然各有不同，但他們之間可以彼此通婚，并且產(chǎn)生可育的后代。因此，全世界的人在生物學(xué)上屬于同一個(gè)物種智人。,地理隔離,分布在不同自然區(qū)域的種群，由于高山、河流、沙漠等地理上的障礙，使彼此間無(wú)法相遇而不能發(fā)生基因交流。,例：東北虎與華南虎,東北虎和華南虎分別生活在我國(guó)的東北地區(qū)和華南地區(qū)，這兩個(gè)地區(qū)之間的遼闊地帶就起到了地理隔離的作用。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的地理隔離，這兩個(gè)種群之間產(chǎn)生了明顯的差異，成為兩個(gè)不同的虎亞種。,隔離在物種形成中的作用,物種的形成往往是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的地理隔離將不同種群間的差異不斷積累，最后達(dá)到生殖隔離，形成新物種。,例：加拉帕戈斯群島的地雀,有時(shí)無(wú)需地理隔離也能形成新物種,在自然界里還存在另一種物種形成方式，它往往只需要幾代甚至一代就完成了，而且不需經(jīng)過(guò)地理隔離。例如，多倍體植物的形成就是如此。自然界里幾平將近一半的被子植物和某些栽培作物就是這樣形成的。,總結(jié),種群是生物進(jìn)化的基本單位,突變和基因重組、自然選擇及隔離是物種形成過(guò)程的三個(gè)基本環(huán)節(jié)（突變和基因重組產(chǎn)生生物進(jìn)化的原材料，自然選擇使種群的基因頻率定向改變并決定生物進(jìn)化的方向，隔離是新物種形成的必要條件）。,生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)在于種群基因頻率的改變。,以自然選擇學(xué)說(shuō)為核心的現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的基本觀點(diǎn)是：,共同進(jìn)化,任何一個(gè)物種都不是單獨(dú)進(jìn)化的。不同物種之間，生物與無(wú)機(jī)環(huán)境之間在相互影響中不斷進(jìn)化和發(fā)展，這就是共同進(jìn)化。,捕食者所捕食的大多是被捕食者中年老、病弱或年幼的個(gè)體，客觀上起到促進(jìn)種群發(fā)展的作用。,“精明的捕食者”策略：捕食者一般不能將所有的獵物吃掉，否則自己也無(wú)法生存。,“收割理論”：捕食者往往捕食個(gè)體數(shù)量多的物種，這樣就會(huì)避免出現(xiàn)一種或幾種生物在生態(tài)系統(tǒng)中占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的局面，為其他物種的形成騰出空間有利于增加物種的多樣性。,捕食者的存在是否對(duì)被捕食者有害無(wú)益？,生物進(jìn)化與無(wú)機(jī)環(huán)境變化的關(guān)系,例：生物的新陳代謝類型由原始異養(yǎng)厭氧自養(yǎng)厭氧自養(yǎng)需氧。,生物多樣性的形成,地球上所有的植物、動(dòng)物和微生物，它們所擁有的全部基因以及各種各樣的生態(tài)系統(tǒng)，共同構(gòu)成了生物多樣性。,簡(jiǎn)單復(fù)雜低等高等原核細(xì)胞真核細(xì)胞單細(xì)胞多細(xì)胞無(wú)性生殖有性生殖原始異養(yǎng)厭氧自養(yǎng)厭氧自養(yǎng)需氧水生水陸兩棲陸生,生物多樣性的形成,生物進(jìn)化理論在發(fā)展,生物的進(jìn)化如此復(fù)雜，現(xiàn)有的進(jìn)化理論所不能解釋的問(wèn)題比已經(jīng)解釋的問(wèn)題還要多。在這些學(xué)說(shuō)中，以自然選擇為核心的進(jìn)化理論比其他學(xué)說(shuō)的影響要廣泛而深遠(yuǎn)，它仍然是以后各個(gè)方面研究的一個(gè)基礎(chǔ)。進(jìn)化理論同其他科學(xué)理論一樣，它不會(huì)停滯不前，它還在發(fā)展。,分子進(jìn)化與中性學(xué)說(shuō),這一學(xué)說(shuō)認(rèn)為，生物體內(nèi)絕大多數(shù)突變都是中性突變；生物體內(nèi)的大分子都是以一定的速率進(jìn)化著，這一速率與種群的大小、物種的生殖力以及生物世代的長(zhǎng)短都無(wú)關(guān)，也不受環(huán)境因素的影響，因此對(duì)于這些中性突變不會(huì)發(fā)生自然選擇與適者生存的情況。生物的進(jìn)化主要是中性突變?cè)谧匀蝗后w中進(jìn)行隨機(jī)的“遺傳漂變”的結(jié)果，而與選擇無(wú)關(guān)。也就是說(shuō)，遺傳漂變才是分子進(jìn)化的基本動(dòng)力。,基因頻率因偶然的機(jī)會(huì)，而不是由于選擇，而發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為遺傳漂變。,例：不同生物的細(xì)胞色素c與人的比較,從上表中可以看出，黑猩猩與人的親源關(guān)系最近，酵母菌與人的親源關(guān)系最遠(yuǎn)。,漸變式進(jìn)化與跳躍式進(jìn)化,傳統(tǒng)的進(jìn)化理論認(rèn)為生物的進(jìn)化是漸變式的，但漸變式的進(jìn)化難以解釋下面兩個(gè)問(wèn)題。問(wèn)題一：生物化石的記錄所顯示的大多不是漸變式的進(jìn)化，而是跳躍式的進(jìn)化。問(wèn)題二：如果生物演變是漸進(jìn)的，那么各種適應(yīng)性的器官結(jié)構(gòu)在尚未發(fā)展完善之前，即在還沒(méi)有發(fā)展到有適應(yīng)功能之前是怎樣逃脫自然選擇的壓力的？所以跳躍式進(jìn)化理論認(rèn)為，生物的進(jìn)化起源于大突變（特別是某些調(diào)節(jié)基因的突變）。,練習(xí)：,以自然選擇學(xué)說(shuō)為核心的現(xiàn)代生物進(jìn)化理論認(rèn)為,新物種的形成是A、自然選擇的結(jié)果B、突變，選擇和遺傳的綜合作用C、用進(jìn)廢退的結(jié)果D、突變和基因重組，自然選擇及隔離的綜合作用下列關(guān)于隔離的敘述，不正確的是A、阻止了種群間的基因交流B、對(duì)所有的物種來(lái)說(shuō),地理隔離必然導(dǎo)致生殖隔離C、種群基因庫(kù)間的差異是產(chǎn)生生殖隔離的根本原因D、不同的物種之間必然存在著生殖隔離,練習(xí)：,人類的苯丙酮尿癥是代謝疾病，由隱性基因控制。如果群體的發(fā)病率是1/10000，表現(xiàn)型正常的個(gè)體與苯丙酮尿癥患者婚配，生出患苯丙酮尿癥小孩的概率是。,在一個(gè)種群中隨機(jī)抽出一定數(shù)量的個(gè)體，其中基因型為AA的個(gè)體占18%，基因型為Aa的個(gè)體占78%，aa的個(gè)體占4%.基因A和a的頻率分別是A、18%82%B、36%64%；C、57%43%D、92%8%；,據(jù)調(diào)查得知，某小學(xué)的學(xué)生中基因型的比率為：XBXB44%XBXb5%XbXb1%XBY43%XbY7%則Xb的基因頻率是A、13.2%B、5%C、14%D、9.3%,1/200,1、某工廠有男女職工各200名，對(duì)他們進(jìn)行調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)，女性色盲基因的攜帶者為15人，患者5人，男性患者11人，那么這個(gè)群體中色盲基因的頻率是多少？2、一種蛾中控制淺顏色的等位基因是隱性的，控制深顏色的等位基因是顯性的。假設(shè)一個(gè)種群中有640只淺色的蛾和360只深色的蛾，群體呈遺傳平衡，那么有多少只雜合子的蛾？,6%,320,計(jì)算：,謝謝,