現(xiàn)代生物進化理論的主要內(nèi)容 (2).ppt

第2節(jié)現(xiàn)代生物進化理論的主要內(nèi)容 情景 如果在灰色翅 基因型為aa 昆蟲的群體中偶然出現(xiàn)一只綠色翅 Aa 的變異個體 且綠色比灰色更不容易被敵害發(fā)現(xiàn) 3 如果Aa與其他個體交配生殖 后代都是綠色嗎 自然界中 沒有哪一個體是長生不死的 個體的基因型也會隨著個體的死亡而消失 但決定表現(xiàn)型的基因卻可以通過有性生殖在群體中來傳給后代 不一定 后代會出現(xiàn)灰色個體 1 該個體能永遠生存下去嗎 2 如果該綠色個體能很好的生活下來 它體內(nèi)的A基因僅憑它自己能否遺傳下去 那怎樣才能傳遞給后代 某個體有利變異的基因只有在群體中 通過有性生殖才能世代延續(xù) 另外有利變異個體的后代還會出現(xiàn)不利性狀 所以生物的進化僅僅研究個體的表現(xiàn)型是否與環(huán)境適應(yīng)是不夠的 還需要研究群體的基因組成的變化 1 種群的概念 生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個體叫做種群 一 種群是生物進化的基本單位 1 一個池塘中的全部魚 2 一個池塘中的全部鯉魚 3 兩個池塘內(nèi)的全部鯉魚 4 一片草地上的全部草 5 一片草地上的成年梅花鹿 6 一塊稻田里的全部幼蚜 有翅 無翅的成蚜 否 是 否 否 否 是 一個種群中的個體是機械地集合在一起嗎 一個種群中的個體是能自由交配 繁殖的 因此種群是生物繁殖和進化的基本單位 7 一片草地上的全部蛇 8 我國長江流域的全部白鰭豚 否 是 2 種群的特點 種群中的個體并不是機械地集合在一起 而是彼此可以交配實現(xiàn)基因交流 并通過繁殖將各自的基因傳給后代 生物的性狀是受基因控制的 每個生物體都含有很多的基因 那么 種群中的一個個體所含有的全部基因和種群中的全部個體所含有的全部基因相比 那個更多呢 3 基因庫 一個種群中全部個體所含有的全部基因 4 基因頻率 在一個種群基因庫中 某個基因占全部等位基因數(shù)的比率 A的頻率 120 200 60 a的頻率 80 200 40 某昆蟲種群中 綠色翅的基因為A 褐色翅的基因位a 調(diào)查發(fā)現(xiàn)AA Aa aa的個體分別占30 60 10 那么A a的基因頻率是多少 A基因數(shù) 2 30 60 120個 a基因數(shù) 60 2 10 80個 控制此性狀的等位基因總數(shù)200個 4 基因頻率 基因頻率 100 純合子基因型頻率 1 2雜合子基因型頻率 某工廠有男女職工各200人 對他們進行調(diào)查時發(fā)現(xiàn) 女性色盲5人 女性攜帶15人 男性色盲11人 求XB Xb的頻率 某昆蟲種群中 綠色翅的基因為A 褐色翅的基因位a 調(diào)查發(fā)現(xiàn)AA Aa aa的個體分別占30 60 10 那么A a的基因頻率是多少 等位基因的基因頻率之和 等于 1 即 A a 1 94 6 5 基因型頻率 在一個種群基因庫中 某個基因型的個體占個體總數(shù)的比率 1 假設(shè)昆蟲種群非常大 所有的雌雄個體間都能自由交配并產(chǎn)生后代 沒有遷入和遷出 自然選擇對翅色這一相對性狀沒有作用 基因A和a都不產(chǎn)生突變 根據(jù)分離定律計算 該種群產(chǎn)生的A配子和a配子的比率各是多少 A配子的頻率 a配子的頻率 30 30 30 10 60 40 36 16 48 60 40 如果F1個體再自由交配 產(chǎn)生F2呢 36 48 16 60 40 36 16 48 60 60 40 40 36 48 16 想一想 子二代 子三代及若干代后 種群的基因頻率會和子一代一樣嗎 分析各代基因頻率相同嗎 基因型頻率呢 這有什么前提條件嗎 基因頻率親本與子代相同 基因型頻率從子一代開始就穩(wěn)定下來了 但是需要滿足5個前提條件 如果一個種群符合下列條件 群體數(shù)量足夠大 全部的雌雄個體間都能自由交配并能產(chǎn)生后代 沒有遷入與遷出 沒有自然選擇 也沒有基因突變和染色體變異 那么 這個種群的基因頻率 包括基因型 就可以一代代穩(wěn)定不變 保持平衡 遺傳平衡定律 哈代 溫伯格定律 遺傳平衡定律可用數(shù)學方程式表示 p q 2 p2 2pq q2 1 設(shè)A的基因頻率 p a的基因頻率 q p q 1 p q 2 p2 2pq q2 1 AA的基因型頻率 Aa的基因型頻率 aa的基因型頻率 3 上述計算結(jié)果是在滿足五個假設(shè)條件的基礎(chǔ)上計算的 對自然界的種群來說 這五個條件都能成立嗎 遺傳平衡所指的種群是理想種群 在自然條件下 這樣的種群是不存在的 種群的基因頻率總是在不斷變化的 因此 生物進化的過程實質(zhì)上就是種群基因頻率發(fā)生變化的過程 在自然界 由于突變 基因重組和自然選擇等因素 種群的基因頻率和基因型頻率總是在不斷變化的 生物學上 把基因突變和染色體變異統(tǒng)稱為突變 突變和基因重組 在生物進化中到底起什么作用呢 突變和基因重組屬于可遺傳變異 能使生物的后代產(chǎn)生極其多樣的變異類型 從而為生物的進化提供原材料 二 突變和基因重組產(chǎn)生生物進化的原材料 突變和基因重組都有什么樣的特點呢 1 基因突變的特點 普遍性 隨機性 低頻率 有害性 不定向 2 基因重組的結(jié)果 產(chǎn)生更多變異 基因型 不定向 種群是由許多個體組成的 每個個體的每一個細胞內(nèi)都有成千上萬個基因 這樣每一代就會產(chǎn)生大量的突變 如果蠅約有104對基因 假定每個基因的突變頻率是10 5 對于一個中等大小的果蠅種群 約有108個個體 來說 每一代出現(xiàn)的基因突變數(shù)是 2 104 10 5 108 2 107 個 突變幾率率很小 而且大多數(shù)突變都是有害的 怎么還能為進化提供原材料呢 某海島上的昆蟲出現(xiàn)殘翅和無翅類型 有利與有害不是絕對的 這往往取決于生物的生存環(huán)境 突變 基因重組 新的等位基因 多種多樣的基因型 種群中出現(xiàn)大量可遺傳的變異 變異是不定向的 形成了進化的原材料 不能決定生物進化的方向 突變和基因重組在提供進化原材料的同時 能否決定生物進化的方向呢 決定生物進化方向的因素又是什么呢 19世紀 樺尺蠖種群中黑色基因 S 頻率為5 淺灰色基因 s 頻率為95 20世紀 樺尺蠖種群中黑色基因 S 頻率為95 淺灰色基因 s 頻率為5 三 自然選擇決定生物進化的方向 長滿地衣的樹干上的樺尺蠖 黑褐色樹干的樺尺蠖 1 在這個探究實驗中根據(jù)上面的數(shù)據(jù)分析 變黑的環(huán)境對樺尺蠖產(chǎn)生了什么樣的影響 變黑的環(huán)境對樺尺蠖淺色個體的出生率有影響嗎 2 在自然選擇中 直接受選擇的是基因型還是表現(xiàn)型 變黑的環(huán)境使控制淺色的s基因頻率減少 S基因頻率增加 許多淺色個體可能在沒有交配 產(chǎn)卵前就已被天敵捕食 天敵看到的是樺尺蠖的體色 表現(xiàn)型 而不是控制體色的基因 結(jié)論 自然選擇決定生物進化的方向 自然選擇使基因頻率定向改變 原因是 結(jié)果是 結(jié)論 自然選擇決定生物進化的方向 三 自然選擇決定生物進化的方向 淘汰不利變異基因 積累有利變異基因 使基因頻率定向改變 用現(xiàn)代生物進化理論分析解釋狼的進化過程 1 狼群中存在不同類型的個體 如有跑得快的 有跑得慢的 它說明生物具有 的特性 而這種特性是生物進化的 2 隨著環(huán)境的改變 食物稀少 跑得快 兇猛的狼才能獲得食物生存下去 這樣 食物 環(huán)境對狼起了 作用 而這種作用是 的 它決定著生物進化的 變異 原材料 選擇 方向 定向 思考 生物進化的實質(zhì)是什么 種群基因頻率的改變 基因頻率的改變是不是意味著出現(xiàn)新物種了呢 二 隔離與物種的形成 一 物種 物種 指能夠在自然狀態(tài)下相互交配并且產(chǎn)生可育后代的一群生物 簡稱 種 全世界的人都是一個物種嗎 人都是一個物種 無論白人黑人黃種人結(jié)婚 都能產(chǎn)生具有生殖能力的后代 馬跟驢是一個物種嗎 地理隔離 不同物種之間一般是不能夠相互交配的 即使交配成功 也不能夠產(chǎn)生可育的后代 這種現(xiàn)象叫生殖隔離 生殖隔離 由于地理上的障礙使得同種生物的不同種群間不能夠發(fā)生基因交流的現(xiàn)象 二 隔離 種類 指不同種群間的個體 在自然條件下基因不能自由交流的現(xiàn)象 概念 注 不同種群之間一旦產(chǎn)生生殖隔離 就不會有基因交流了 東北虎和華南虎之間存在什么隔離 馬和驢之間存在什么隔離 它們之間還能自由交配并產(chǎn)生可育的后代嗎 資料分析一 三 隔離在物種形成中的作用 1 設(shè)想南美洲大陸的一種地雀來到加拉帕戈斯群島后 先在兩個島嶼上形成兩個初始種群 這兩個種群的個體數(shù)量都不多 它們的基因頻率一樣嗎 由于這兩個種群的個體數(shù)量都不夠多 基因頻率可能是不一樣的 資料分析二 不同島嶼上的地雀種群 產(chǎn)生突變的情況一樣嗎 不一樣 因為突變是隨機發(fā)生的 對不同島嶼上的地雀種群來說 環(huán)境的作用有沒有差別 這對種群基因頻率的變化會產(chǎn)生什么影響 不同島嶼的地形和植被條件不一樣 因此環(huán)境的作用會有差別 導(dǎo)致種群基因頻率朝不同的方向改變 如果這片海域只有一個小島 還會形成這么多種地雀嗎 不會 因為個體間有基因的交流 1 地理隔離 生殖隔離 長期 加拉帕戈斯群島的地雀 由于地理隔離而形成生殖隔離 形成了不同的物種 其過程十分緩慢 物種形成的比較常見的方式 不同小島上的植被不同 果實大小不同所致 加拉帕格斯群島不同種地雀形成圖解 原始地雀 分布于不同島嶼上 地理隔離 各地雀種群出現(xiàn)不同突變和基因重組 不同種群間無基因交流 不同種群基因頻率發(fā)生不同變化 各島嶼環(huán)境不同 自然選擇導(dǎo)致不同種群的基因頻率改變有所差異 長此以往 不同種群基因庫形成明顯差異 最終產(chǎn)生生殖隔離 物種形成 新物種的形成 是否都需要經(jīng)過地理隔離 2 多倍體的形成不需經(jīng)地理隔離 1 經(jīng)過長期的地理隔離而達到生殖隔離是物種形成比較常見的方式 2 一般情況下 地理隔離是生殖隔離的先決條件 生殖隔離一旦形成 原來屬于一個物種的兩個種群 就成了兩個物種 3 生物進化是一個量變到質(zhì)變的過程 是一個長期的歷史過程 也可快速產(chǎn)生 如多倍體 4 一個物種的形成必須要經(jīng)過生殖隔離 但不一定經(jīng)過地理隔離 如多倍體的產(chǎn)生 總結(jié) 生殖隔離是新物種產(chǎn)生的標志 三共同進化與生物多樣性的形成 根據(jù)電視鏡頭中獵豹追捕斑馬的情景 想一想 獵豹與斑馬在進化上有沒有什么關(guān)系 如果有的話 那是一種什么樣的關(guān)系 捕食者的存在對被捕食者的進化有什么意義嗎 問題 有關(guān)系 他們相互選擇 共同進化 問題 促進被捕食者種群的進化 思考 在捕食者和被捕食者當中怎樣的個體才會生存下來 為什么 自然選擇中能適應(yīng)環(huán)境的 具有有利變異的個體才會生存下來 如獵豹和斑馬 自然選擇有利于斑馬種群中肌肉發(fā)達 動作敏捷的個體 同樣也有利于獵豹種群中跑得快的個體 兩者相互選擇 思考 捕食者的存在是不是對被捕食者有害無益呢 捕食者所捕食的大多是被捕食者中年老 病弱或年幼的個體 客觀上起到促進種群發(fā)展的作用 捕食者一般不能將所有的獵物吃掉 否則自己也無法生存 精明的捕食者 策略 資料二 達爾文曾發(fā)現(xiàn)一種蘭花長著細長的花矩 其頂端貯存著花蜜 可為傳粉的昆蟲提供食物 而這昆蟲要有吸管式的長口器才能吸到花蜜 大約50年后研究人員發(fā)現(xiàn)這樣的蛾 它們互相影響著 這些變異不斷積累 從而成為今天的這種蘭花和蘭花蛾 共同進化的含義1 根瘤菌 與豆科植物共生 形成根瘤并固定空氣中的氮氣供植物營養(yǎng)的一類桿狀細菌 不同物種間的共同進化 地球形成時原始大氣中是沒有氧氣的 但是隨著光合細菌的出現(xiàn) 使得大氣中有了氧氣 共同進化的含義2 生物和無機環(huán)境間也存在共同進化 任何一個物種都不是單獨進化的 不同 之間 與 之間在相互影響中不斷進化和發(fā)展 這就是共同進化 物種 生物 無機環(huán)境 一 共同進化 二 生物多樣性的形成 1 內(nèi)容 基因多樣性 物種多樣性 生態(tài)系統(tǒng)多樣性 3層次 2 形成生物多樣性的原因 長期自然選擇 共同進化達到結(jié)果 3 研究生物進化的主要依據(jù) 化石 地球上最早出現(xiàn)的生物是 厭氧單細胞生物 二 生物多樣性的形成小結(jié) 1 生物多樣性的內(nèi)容 基因多樣性物種多樣性生態(tài)系統(tǒng)多樣性 2 生物多樣性的形成的進化歷程 化石 了解進化歷程的主要依據(jù)是 生物的進化歷程可概括為 從原核生物到真核生物從無性生殖到有性生殖由簡單到復(fù)雜 由低等到高等由水生到陸生 由原始異養(yǎng)厭氧到自養(yǎng)厭氧到自養(yǎng)需氧 三 生物進化理論的不斷發(fā)展 生物進化是如此復(fù)雜的 現(xiàn)有的進化理論所不能解釋的問題比已經(jīng)解釋的問題還要多 因此現(xiàn)代生物進化理論是不斷發(fā)展的 中性進化理論 生物的進化歷程可概括為 從原核生物到真核生物 從無性生殖到有性生殖 由簡單到復(fù)雜 由水生到陸生 由低等到高等 地球上最早出現(xiàn)的生物是 厭氧單細胞生物 1 最早出現(xiàn)的生物是哪一類生物 它們生活在什么環(huán)境中 最早出現(xiàn)的生物是厭氧的單細胞生物 它們生活在海洋中 2 多細胞生物大約是什么時候出現(xiàn)的 它們生活在什么環(huán)境中 多細胞生物大約是在寒武紀出現(xiàn)的 它們生活在海洋中 3 最早登陸的生物是植物還是動物 為什么 最早登陸的生物是植物 否則動物登陸后就會餓死 4 同今天你看到的地球相比 寒武紀時地球上的生態(tài)系統(tǒng)有什么特點 當時陸地上還是一片荒蕪 生物都生活在海洋中 5 恐龍是什么時候絕滅的 物種絕滅對生物多樣性產(chǎn)生怎樣的影響 恐龍是在中生代后期 白堊紀末 絕滅的 物種絕滅對生物多樣性的影響是復(fù)雜的 恐龍的絕滅有利于哺乳動物的繁盛 了解生物進化歷程的主要依據(jù)是化石 課堂總結(jié) 小結(jié) 自然選擇決定生物進化的方向 種群中產(chǎn)生的變異是 的 經(jīng)過長期的自然選擇 其中不利變異被不斷淘汰 有利變異逐漸 從而使種群的基因頻率發(fā)生 改變 導(dǎo)致生物朝向一定方向進化 可見 生物進化的方向是由 決定的 不定向 積累 定向 自然選擇 種群中產(chǎn)生的變異 自然選擇方向 不定向 定向 1 隔離是形成新物種的 常見的隔離類型有 和 通常經(jīng)過長期的 隔離?？蛇_到 隔離 不同的地雀種群之間 一旦發(fā)生了 隔離 就不會有 交流了 必要條件 地理 生殖 生殖 基因 練習鞏固 第二節(jié)現(xiàn)代生物進化理論的主要內(nèi)容 種群是生物進化的基本單位突變和基因重組產(chǎn)生進化的原材料自然選擇決定生物進化的方向隔離導(dǎo)致物種形成 如果這兩個魚塘的魚都是鯉魚 它們屬于一個種群還是兩個種群 屬于兩個種群 因為它們不能生活在一起 不能夠發(fā)生基因交流 1 拉馬克進化理論的核心內(nèi)容2 達爾文自然選擇學說的主要內(nèi)容3 現(xiàn)在進化理論的核心是其主要內(nèi)容是 a 用進廢退b 獲得性遺傳 a 過度繁殖b 生存斗爭c 遺傳變異d 適者生存 自然選擇 種群是生物進化的基本單位 也是生物繁殖的基本單位 突變和基因重組產(chǎn)生生物進化的原材料 自然選擇決定生物進化的方向 隔離是物種形成的必要條件 隔離的實質(zhì)是阻止種群間的基因交流 生殖隔離是新物種形成的標志 物種形成的三個環(huán)節(jié) 突變和基因重組 自然選擇 隔離生物進化的實質(zhì)是種群基因頻率的改變 有關(guān)基因頻率的計算 1 常染色體遺傳方面的基因頻率計算 通過基因型計算基因頻率基因頻率 種群中該基因的總數(shù) 種群中該等位基因的總數(shù) 例3 從某個種群中隨機抽出100個個體 測知基因型為AA Aa和aa的個體分別是30 60和10個 就這對等位基因來說 每個個體可以看做含有2個基因 那么 這100個個體共有200個基因 其中 A基因有2 30 60 120個 a基因有2 10 60 80個 于是 在這個種群中 A基因的頻率為 120 200 60 a基因的頻率為 80 200 40 通過基因型頻率計算基因頻率一個等位基因頻率 該等位基因純合子的頻率 1 2雜合子的頻率例4 從某種生物種群中隨機抽出一定數(shù)量的個體 其中基因型為AA的個體占24 基因型為Aa的個體占72 基因型為aa的個體占4 基因A和基因a的頻率分別是 A 24 72 B 36 64 C 57 43 D 60 40 解析 根據(jù)題意 按方法一計算 在100個個體中 AA占24個 Aa占72個 aa占4個 即在200個基因中 A的基因有2 24 72 120個 基因頻率為120 200 60 a的基因頻率為40 按基因型頻率計算 A AA 1 2Aa 24 1 2 72 60 a aa 1 2Aa 4 1 2 72 40 有關(guān)基因頻率的計算 D 運用遺傳平衡公式 例5 在某一個種群中 已調(diào)查得知 隱性性狀者 等位基因用A a表示 占16 那么該種群的AA Aa基因型個體出現(xiàn)的概率分別為 A 0 36 0 48B 0 36 0 24C 0 16 0 48D 0 48 0 36 解析 第一步已知隱性性狀者即aa的基因型頻率為16 那么a基因的頻率為0 4 A的基因頻率為1 0 4 0 6 第二步將其看作在理想的狀態(tài)下 運用遺傳平衡公式進行計算 AA A A 0 6 0 6 0 36 Aa 2 A a 2 0 6 0 4 0 48答案為A 有關(guān)基因頻率的計算 2 伴X遺傳方面的基因頻率計算這類題目的特殊點是 X染色體總數(shù)的正確計算 因為男性中只有一個X染色體 所以計算男性X染色體總數(shù)時不需要乘以2 這樣就能夠得出正確的結(jié)果 有關(guān)基因頻率的計算 例7 對某校學生進行色盲遺傳病調(diào)查研究后發(fā)現(xiàn) 780名女生中有患者23人 攜帶者52人 820名男生中有患者65人 那么該群體中色盲基因的頻率是 A 4 4 B 5 1 C 6 8 D 10 2 解析 色盲是伴X染色體隱性遺傳 女性色盲患者的基因型是 XbXb 女性攜帶者的基因型是 XBXb 男性色盲患者的基因型是 XbY 男性無攜帶者 根據(jù)題意 780名女生中有患者23人 攜帶者52人 因此女性中Xb占 23 2 52 98 820名男生中有患者65人 因此男性中Xb占 65Xb基因總數(shù) 98 65 163這樣 該校學生中的X染色體總數(shù)是 780 2 820 2380 這樣該群體中色盲基因的頻率就是 163 2380 6 8 答案選C 容易會誤算成 780 820 2 3200 結(jié)果得出5 1 這一錯誤結(jié)論 而選B 有關(guān)基因頻率的計算 7 2現(xiàn)代生物進化理論的主要內(nèi)容 種群基因頻率的改變與生物進化 種群是生物進化的基本單位 突變和基因重組產(chǎn)生進化的原材料 可遺傳變異 種群中能產(chǎn)生足夠多的突變 突變的有利或有害取決于環(huán)境 重組使種群出現(xiàn)大量的可遺傳變異 突變和重組提供進化的原材料 突變和基因重組都是隨機的 不定向的 只能提供進化的原材料 而不能決定進化的方向 具有有利變異的個體有更多的機會產(chǎn)生后代 種群中相應(yīng)基因的頻率會提高 反之 留下后代的機會少 相應(yīng)基因的頻率會下降 在自然選擇的作用下 種群的基因頻率會發(fā)生定向改變 導(dǎo)致生物朝著一定的方向不斷進化 自然選擇決定生物進化的方向 7 2現(xiàn)代生物進化理論的主要內(nèi)容 種群基因頻率的改變與生物進化 隔離與物種的形成 物種 種 的概念 隔離在物種形成中的作用 隔離是物種形成的必要條件 長期的地理隔離 種群的基因庫間形成明顯差異 逐步出現(xiàn)生殖隔離 形成新物種 隔離 不同種群間的個體 在自然條件下基因不能自由交流的現(xiàn)象 物種形成本身意味著生物類型的增加 同時 也意味著生物能夠以新的方式利用環(huán)境條件 共同進化與生物多樣性的形成 不同物種之間 生物與無機環(huán)境之間 在相互影響中不斷進化和發(fā)展 就是共同進化 共同進化 通過漫長的共同進化歷程 地球上不僅出現(xiàn)了千姿百態(tài)的物種 也形成了多種多樣的生態(tài)系統(tǒng) 7 2現(xiàn)代生物進化理論的主要內(nèi)容 種群基因頻率的改變與生物進化 隔離與物種的形成 共同進化與生物多樣性的形成 共同進化 生物多樣性的形成 生物多樣性 基因多樣性 物種多樣性 生態(tài)系統(tǒng)多樣性 的形成 經(jīng)歷了漫長的進化歷程 了解這一歷程的主要依據(jù)是化石 目前掌握的最早的生物化石是35億年前的古細菌化石 在此后約20億年的漫長歲月中 地球上的生物主要是海洋中的種數(shù)不多的藍藻和細菌 都是原核生物 生態(tài)系統(tǒng)是只有生產(chǎn)者和分解者的兩極系統(tǒng) 生命起源與原核生物出現(xiàn) 約15億年前 真核