高中生物 7.1現(xiàn)代生物進化理論的由來課件16 新人教版必修2.ppt

現(xiàn)代生物進化理論的由來 本節(jié)聚焦 1 在達爾文之前 人們是怎樣看待生物的進化的 2 達爾文的自然選擇學說的要點是什么 3 達爾文的自然選擇學說有哪些局限性 問題探討 討論一 1 枯葉蝶的翅很像一片枯葉 這有什么適應意義 2 從進化的角度 怎樣解釋這種適應的形成 3 同一環(huán)境中不乏翅色鮮艷的蝴蝶 這與你剛才的解釋有矛盾嗎 如果有 又怎樣解釋 一 拉馬克的進化學說 拉馬克最早提出 進化論 的概念 動物學的哲學 1809 拉馬克認為 生物是進化的 生物各種適應性特征的形成都是由于用進廢退與獲得性遺傳 即 動植物生存條件的改變是生物變異產生的根本原因 環(huán)境引起的變異具有一定有利傾向 定向 而且可遺傳給后代的 討論二 我們今天應怎樣評價拉馬克進化學說的積極意義 請評價拉馬克的進化論 先進之處 優(yōu)點 不足之處 最早提出 進化 獲得的性狀不一定能遺傳 早期學習神學 熱衷于收集礦石和生物標本 在課余結識了一批優(yōu)秀的博物學家 從那里接受了科學訓練 1831年 1836年隨貝格爾號繞地球一圈 沿途考察地質和動植物 達爾文 達爾文 貝格爾號之航 業(yè)余愛好者 著名的博物學家 虔誠的基督教徒 無神論者 二 達爾文的自然選擇學說 事實1 生物都有過度繁殖的傾向 事實2 物種內的個體數(shù)能保持穩(wěn)定 事實3 資源是有限的 推論1 個體間存在著生存斗爭 事實4 個體間普遍存在差異 變異 事實5 許多變異是可能遺傳的 推論2 具有有利變異的個體 生存并留下后代的機會多 推論3 有利變異逐代積累 生物不斷進化出新類型 適者生存 大風大浪 淘汰 過度繁殖 變異遺傳 生存斗爭 適者生存 自然選擇 原始昆蟲 有翅力大 有翅力小 無翅 生存 生存 有翅力大 無翅 用進廢退 物競天擇 拉馬克 達爾文 達爾文的自然選擇學說 過度繁殖 生存斗爭 遺傳變異 適者生存 1 內容 2 評價 1 能科學地解釋生物進化的原因 局限性 2 能科學地解釋生物的多樣性和適應性 科學性 對生物遺傳和變異的本質 不能做出科學的解釋 對生物進化的解釋也局限于個體水平 達爾文的自然選擇學說 過度繁殖 生存斗爭 遺傳變異 適者生存 1 內容 2 評價 1 能科學地解釋生物進化的原因 局限性 2 能科學地解釋生物的多樣性和適應性 科學性 對生物遺傳和變異的本質 不能做出科學的解釋 對生物進化的解釋也局限于個體水平 鱈魚的年產卵量是500萬粒 有人計算過 如果鱈魚所產的卵全部能孵化長大成魚 那么不出6年 整個大西洋就會被鱈魚塞滿 過度繁殖 人可能是繁殖能力最小的 若以每對夫妻平均生三個子女 平均30年傳遞一代計算 每隔50年人口就將增加一倍 只需數(shù)百年時間世界人口就將達到幾萬億人 顯然 這是不可能的 動物 植物和微生物的繁殖能力比人強很多很多倍 若全部后代都能成活下來 只要很短時間就會超出環(huán)境的承受能力 各種生物都有極強大的生殖力 但是自然界中各種生物的數(shù)量在一定時期內都會保持相對穩(wěn)定 過度繁殖 人可能是繁殖能力最小的 若以每對夫妻平均生三個子女 平均30年傳遞一代計算 每隔50年人口就將增加一倍 只需數(shù)百年時間世界人口就將達到幾萬億人 顯然 這是不可能的 動物 植物和微生物的繁殖能力比人強很多很多倍 若全部后代都能成活下來 只要很短時間就會超出環(huán)境的承受能力 各種生物都有極強大的生殖力 但是自然界中各種生物的數(shù)量在一定時期內都會保持相對穩(wěn)定 過度繁殖 生存斗爭 生物個體之間進行的相互斗爭 以及生物與無機自然環(huán)境之間的斗爭 賴以維持個體生存并繁衍種族的自然現(xiàn)象 生物為爭奪有限的生活條件 產生生存斗爭的原因 生物大量死亡 少量存活 對生物個體往往有害 但對生物物種是有利的 生存斗爭產生的結果 種內斗爭 種間斗爭 生物與非生物之間的斗爭 生存斗爭范疇 食物 水 空間 配偶 陽光等 生物個體間普遍存在差異 變異 許多變異是可遺傳的 生物的變異有的比親代更適應環(huán)境 有的卻更不適應環(huán)境 即變異是不定向的 遺傳變異 第二節(jié)現(xiàn)代生物進化理論的主要內容 種群是生物進化的基本單位突變和基因重組產生進化的原材料自然選擇決定生物進化的方向隔離導致物種形成 探究活動 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) 討論題目 1 根據(jù)達爾文 適者生存 不適者淘汰 的觀點該綠色個體能被選擇下來嗎 2 如果該綠色個體能很好的生活下來 它體內的a基因怎樣才能傳遞給后代 在自然界中 沒有哪一個體是長生不死的 個體的表現(xiàn)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才傳給后代 因此研究生物的進化僅僅研究個體的表現(xiàn)型是否與環(huán)境適應是不夠的 還需要研究群體的基因組成變化 判斷下列是否屬于種群 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 種群是生物進化的單位 種群的概念 種群是生活在同一區(qū)域的同種生物的全部個體 是生物繁殖的基本單位 基因庫 一個種群中全部個體所含有的全部基因叫做這個種群的基因庫 其中每個個體所含的基因只是基因庫的一部分 這些金魚各自有自己的基因 共同構成了種群的基因庫 它們各自的基因都是基因庫的一部分 個體數(shù)目越多 個體間的差異越大 基因庫也就越大 一 種群是生物進化的單位 基因頻率 純合子頻率 1 2雜合子頻率 3 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 例1 從種群中隨機抽出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 那么a和a的基因頻率是多少 例2 某工廠有男女職工各200人 對他們進行調查時發(fā)現(xiàn) 女色盲5人 女性攜帶15人 男性色盲11人 求xb xb的頻率 探究活動 用數(shù)學方法討論基因頻率的改變假設的昆蟲群體滿足以下五個條件 昆蟲群體數(shù)量足夠大 全部的雌雄個體間都能自由交配并能產生后代 沒有遷入與遷出 aa aa aa三種基因型昆蟲的生存能力完全相同 也就是說自然選擇對a a控制的翅型性狀沒作用 也沒有基因突變和染色體變異 計算子一代 子二代 子三代的基因頻率與基因型頻率 遺傳平衡狀態(tài) 在有性生殖過程中 如果符合遺傳平衡 產生的雌雄配子 36 24 16 aa aa aa 24 aa 遺傳平衡定律 其中p代表a基因的頻率 q代表a基因的頻率 則p q 1 p q 2 p2 2pq q2 1并得出p2代表aa的頻率 q2代表aa的頻率 2pq代表雜合子aa的頻率 36 48 16 60 40 36 16 48 60 60 40 40 36 48 16 哈迪 溫伯格定律 1908年 英國數(shù)學家哈迪和德國醫(yī)生溫伯格分別提出關于基因頻率穩(wěn)定性的見解 他們指出 一個有性生殖的自然種群中 在符合以下5個條件的情況下 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 或者說 是保持著基因平衡的 這5個條件是 種群大 種群中個體間的交配是隨機的 沒有突變發(fā)生 沒有新基因加入 沒有自然選擇 這就是哈迪 溫伯格定律 哈迪 溫伯格定律可用數(shù)學方程式表示 p q 2 p2 2pq q2 1其中p代表a基因的頻率 q代表a基因的頻率 p q永遠為1 p2代表aa的頻率 q2代表aa的頻率 2pq代表雜合子aa的頻率 如果等位基因不止2個 如前一章所述的身高 體色等涉及多個等位基因的性狀 哈代 溫伯格定律也同樣適用 但公式就要相應調整 例如 有3個等位基因時 公式就應改為 p q r 2 p2 q2 r2 2pq 2pr 2qr 1 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 因此 生物進化的過程實質上就是種群基因頻率發(fā)生變化的過程 自然界 生物自發(fā)突變的頻率很低 而且突變大多數(shù)是有害的 為什么還能夠作為生物進化的原材料的呢 果蠅約有104對基因 假定每個基因的突變率是10 5 一個約有109個果蠅的種群每一代出現(xiàn)的基因突變率是 2 104 10 5 109 2 108 二 突變和基因重組產生進化的原材料 2 突變的有害和有利并不是絕對的 它取決于生物的生存環(huán)境 3 突變和基因重組只產生生物進化的原材料 不能決定生物進化的方向 1 種群是由許多個體組成的 每個個體的每個細胞內都有成千上萬個基因 這樣 每一代就會產生大量的突變 二 突變和基因重組產生進化的原材料 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 原因是 結果是 結論 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 四 隔離導致物種形成 能夠在自然狀態(tài)下能互相交配 并且產生出可育后代的一群生物稱為一個物種 species 簡稱 種 1 物種的概念 人都是一個物種 無論白人黑人黃種人結婚 都能產生具有生殖能力的后代 同樣 所有的馬是一個物種 所有的驢也是一個物種 但馬和驢不是一個物種 因為馬與驢交配產生的后代騾沒有生殖能力 全世界的人都是一個物種嗎 馬跟驢是一個物種嗎 隔離 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 生殖隔離 不同物種之間一般是不能交配 即使交配成功 也不能產生可育后代 地理隔離 同一物種由于高山 河流 沙漠等地理上的障礙 使彼此間不能相遇而不能交配 使種群間不能發(fā)生基因交流的現(xiàn)象 2 隔離在物種形成中的作用 四 隔離導致物種形成 如果只通過地理隔離 2個種群的基因庫各自發(fā)展 互不影響 出現(xiàn)一定差異 但不會形成新的物種 最多也就是形成不同的亞種 量變 如東北虎和華南虎就是兩個亞種 生殖隔離則是由于2個種群之間的遺傳物質基礎 基因庫 出現(xiàn)較大的差異使其個體之間不能交配或雜交后代不育 2 隔離在物種形成中的作用 四 隔離導致物種形成 生殖隔離是新物種形成的標志 質變 它們之間還能自由交配嗎 資料分析一 2 隔離在物種形成中的作用 四 隔離導致物種形成 分析 加拉帕戈斯群島的地雀新物種是如何形成的 資料分析二 2 隔離在物種形成中的作用 四 隔離導致物種形成 經過長期的地理隔離而達成生殖隔離 從而形成新物種 多倍體的形成不需經地理隔離 原種 變異1 變異2 變異類型1 變異類型2 新種1 新種2 2 隔離在物種形成中的作用 四 隔離導致物種形成 種群1 種群2 現(xiàn)代生物進化理論的基本觀點是 生物進化的基本單位是種群 生物進化的實質是種群基因頻率的改變 物種形成的基本環(huán)節(jié)是 突變和基因重組 提供進化的原材料 自然選擇 基因頻率定向改變 決定進化的方向 隔離 物種形成的必要條件 1 下列關于隔離的敘述 錯誤的是 a 阻止了種群間基因的交流b 物種的形成都必定先經過長期的地理隔離c 遺傳組成上的差異是生產生殖隔離的根本原因d 多倍體植物的形成不需要經過地理隔離 b 2 新物種的形成的標志 a 具有一定的形態(tài)結構b 具有一定的生理功能c 產生了生殖隔離d 改變了基因頻率 c 3 關于物種的敘述 錯誤的是 a 物種是形態(tài)上類似的 彼此能交配并產生可育后代的 要求類似環(huán)境條件的生物個體的總和b 物種是一個具有共同基因庫的 與其他類群有生殖隔離的類群c 區(qū)分物種有多種依據(jù) 但最主要的是看有無生殖隔離d 不同物種的種群若生活在同一地區(qū) 也會有基因交流 d 4 有一個老鼠的種群 最初都生活在一個地域 后來一條新建的高速公路將該種群分成a和b兩個種群 如果a種群生活的地區(qū)發(fā)生了一系列的環(huán)境變化 而b種群的地區(qū)沒有變化 則種群a進化的速率很可能是 a 比b慢b 比b快c 與b相同d 開始比b慢 后來比b快5 是生物進化的基本單位 生物進化的實質在于種群 的改變 物種形成需要三個基本還節(jié) 其中 和 產生生物進化的原材料 使種群的基因頻率發(fā)生 改變并決定生物進化的方向 是新物種形成的必要條件 b 種群 基因頻率 基因重組 突變 自然選擇 定向 隔離 三 共同進化與生物多樣性的形成 1 共同進化 捕食者的存在是否對被捕食者有害無益 三共同進化與生物多樣性的形成 一 共同進化 1 實例 2 概念 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)展的過程 3 結果 出現(xiàn)了物種的多樣性 而且形成了生態(tài)系統(tǒng)的多樣性 二 生物多樣性的形成 1 內容 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 共同進化達到結果 3 研究生物進化的主要依據(jù) 化石 三共同進化與生物多樣性的形成 4 生物進化的歷程 三共同進化與生物多樣性的形成 思考 原核生物常見的有哪些