生物《現(xiàn)代生物進化理論的主要內(nèi)容》課件(新人教版必修)

1、現(xiàn)代生物進化理論的主要內(nèi)容現(xiàn)代生物進化理論的主要內(nèi)容種群、基因庫、基因頻率 一個種群的全部個體所含有的全部基因，一個種群的全部個體所含有的全部基因，叫做這個種群的基因庫。叫做這個種群的基因庫。 一定時間內(nèi)，生活在一定區(qū)域的同種生物一定時間內(nèi)，生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個體，叫做種群。種群是生物繁殖的基的全部個體，叫做種群。種群是生物繁殖的基本單位。本單位。 某種基因在某個種群中出現(xiàn)的比例，叫做某種基因在某個種群中出現(xiàn)的比例，叫做基因頻率?；蝾l率。種群是生物進化的基本單位 每一個種群都有它自己的基因庫，每一個種群都有它自己的基因庫，種群中的個體一代一代地死亡，但基種群中的個體一代一代地死亡

2、，但基因庫卻在代代相傳的過程中保持和發(fā)因庫卻在代代相傳的過程中保持和發(fā)展。所以，生物進化的單位不是個體，展。所以，生物進化的單位不是個體，而是種群。而是種群。基因頻率的計算例：某昆蟲種群中，綠色翅的基因為例：某昆蟲種群中，綠色翅的基因為A, 褐褐色翅的基因位色翅的基因位a，調(diào)查發(fā)現(xiàn)，調(diào)查發(fā)現(xiàn)AA、Aa、aa的個體分別占的個體分別占30%、60%、10%、那、那么么A、a的基因頻率是多少？的基因頻率是多少？A=60%a=40% 親代親代子一代子一代 子二代子二代 子三代子三代基因型基因型頻率頻率AA30%Aa60%aa10%基因頻基因頻率率Aa36%48%16%60%40%36%16%48%60

3、%60%40%40%36%48%16%60%40%若親代昆蟲中的種群滿足以下五個條件：若親代昆蟲中的種群滿足以下五個條件：昆蟲種群數(shù)量足夠大，昆蟲種群數(shù)量足夠大，全部的雌雄個體間都能自由交全部的雌雄個體間都能自由交配并能產(chǎn)生后代，配并能產(chǎn)生后代，沒有遷入與遷出，沒有遷入與遷出，自然選擇對自然選擇對A A、a a控制的翅型性狀沒有作用控制的翅型性狀沒有作用也沒有基因突變和染色體變異。也沒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，英國數(shù)學(xué)家哈迪和德國醫(yī)生溫伯格年，英國數(shù)學(xué)家哈迪和德國醫(yī)生溫伯格分別提出關(guān)于基因穩(wěn)定性的見解。他們指出，一分別提出關(guān)于基因穩(wěn)定性的見

4、解。他們指出，一個有性生殖的自然種群中，在符合以下五個條件個有性生殖的自然種群中，在符合以下五個條件的情況下，各等位基因的頻率和等位基因的基因的情況下，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?；蛘咝皖l率在一代一代的遺傳中是穩(wěn)定不變的?；蛘哒f是保持著基因平衡的。說是保持著基因平衡的。這五個條件是：這五個條件是：1 1、種群很大、種群很大 2 2、隨機交配、隨機交配 3 3、沒有突變和重組、沒有突變和重組 4 4、沒有個體遷入遷出、沒有個體遷入遷出 5 5、沒有選擇、沒有選擇哈迪-溫伯格定律 處于平衡狀態(tài)的種群，一對等位基因處于平衡狀態(tài)的種群，一對等位基因Aa，A的頻

5、率為的頻率為p，a的頻率為的頻率為q，則：，則： AA的機率為的機率為p2； Aa的機率為的機率為2pq； aa的機率為的機率為q2哈迪哈迪- -溫伯格定律可用數(shù)學(xué)方程式表示為：溫伯格定律可用數(shù)學(xué)方程式表示為：( (p p+ +q q) )2 2= =p p2 2+2+2pqpq+ +q q2 2影響基因頻率的因素 在自然條在自然條件下，哈迪件下，哈迪- -溫伯格定律所溫伯格定律所需的五個條件需的五個條件是難以滿足的，是難以滿足的，因而基因頻率因而基因頻率總是要發(fā)生改總是要發(fā)生改變，也就是說變，也就是說進化在任何種進化在任何種群中都是必然群中都是必然要發(fā)生的。要發(fā)生的。生物進化的實質(zhì)是基因頻率

6、的改變 表面看，自然選擇是對一個個生物個體的表面看，自然選擇是對一個個生物個體的選擇，實質(zhì)上是對個體所包含的變異進行選擇。選擇，實質(zhì)上是對個體所包含的變異進行選擇。從現(xiàn)代分子遺傳水平看，自然選擇實質(zhì)上是對從現(xiàn)代分子遺傳水平看，自然選擇實質(zhì)上是對變異所對應(yīng)的基因的選擇，從而改變著群體中變異所對應(yīng)的基因的選擇，從而改變著群體中不同基因的基因頻率。不同基因的基因頻率。 所以，生所以，生物進化的過物進化的過程的實質(zhì)是程的實質(zhì)是種群基因頻種群基因頻率發(fā)生變化率發(fā)生變化的過程。的過程。自然選擇對基因頻率變化的影響第第1 1年年第第2 2年年第第3 3年年第第4 4年年基因基因型頻型頻率率SS10%11.5

7、%13.1%14.7%Ss20%22.9%26%29.2%ss70%65.6%60.9%56.1%基因基因頻率頻率S20%23%26.1%29.3%升高升高s80%77%73.9%70.7%降低降低P117物種的概念 在遺傳學(xué)和進化論中，把能夠在自然在遺傳學(xué)和進化論中，把能夠在自然狀態(tài)下狀態(tài)下相互交配相互交配，并能夠產(chǎn)生出，并能夠產(chǎn)生出可育后代可育后代的的一群一群生物稱為一個物種，簡稱生物稱為一個物種，簡稱“種種”。 即：不同物種之間有即：不同物種之間有生殖隔離生殖隔離（動物（動物因求偶方式不同、繁殖期不同，植物因開因求偶方式不同、繁殖期不同，植物因開花季節(jié)、花的形態(tài)不同，而造成的不能交花季節(jié)

8、、花的形態(tài)不同，而造成的不能交配等都屬于生殖隔離配等都屬于生殖隔離 ）隔離概念：不同種群間的個體，在自然條件概念：不同種群間的個體，在自然條件下下基因不能自由交流基因不能自由交流的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。隔離的類型隔離的類型生殖隔離生殖隔離地理隔離地理隔離例：馬與驢的生殖隔離馬驢騾例：虎獅獸例：不同“人種” 世界各世界各地的人雖然地的人雖然各有不同，各有不同，但他們之間但他們之間可以彼此通可以彼此通婚，并且產(chǎn)婚，并且產(chǎn)生可育的后生可育的后代。因此，代。因此，全世界的人全世界的人在生物學(xué)上在生物學(xué)上屬于同一個屬于同一個物種物種智智人。人。地理隔離w分布在不同自然區(qū)域的種群，分布在不同自然區(qū)域的種群，由于由

9、于高山、河流、沙漠等地理上的障礙高山、河流、沙漠等地理上的障礙，使彼此間無法相遇而不能發(fā)生基因使彼此間無法相遇而不能發(fā)生基因交流。交流。例：東北虎與華南虎 東北虎和華南東北虎和華南虎分別生活在我國虎分別生活在我國的東北地區(qū)和華南的東北地區(qū)和華南地區(qū)，這兩個地區(qū)地區(qū)，這兩個地區(qū)之間的遼闊地帶就之間的遼闊地帶就起到了地理隔離的起到了地理隔離的作用。經(jīng)過長期的作用。經(jīng)過長期的地理隔離，這兩個地理隔離，這兩個種群之間產(chǎn)生了明種群之間產(chǎn)生了明顯的差異，成為兩顯的差異，成為兩個不同的虎亞種。個不同的虎亞種。隔離在物種形成中的作用 物種的物種的形成往往形成往往是經(jīng)過長是經(jīng)過長期的地理期的地理隔離將不隔離將不

10、同種群間同種群間的差異不的差異不斷積累，斷積累，最后達到最后達到生殖隔離，生殖隔離，形成新物形成新物種。種。例：加拉帕戈斯群島的地雀有時無需地理隔離也能形成新物種 在自然界里還在自然界里還存在另一種物種形存在另一種物種形成方式，它往往只成方式，它往往只需要幾代甚至一代需要幾代甚至一代就完成了，而且不就完成了，而且不需經(jīng)過地理隔離。需經(jīng)過地理隔離。例如，多倍體植物例如，多倍體植物的形成就是如此。的形成就是如此。自然界里幾平將近自然界里幾平將近一半的被子植物和一半的被子植物和某些栽培作物就是某些栽培作物就是這樣形成的。這樣形成的。AABBCC（普通小麥）（普通小麥）DD（黑麥）（黑麥）ABC配子D

11、配子ABCD（不育）AABBCCDD（八倍體小黑麥）（八倍體小黑麥）（可育）秋水仙素處理例：八倍體小黑麥的培育總結(jié)種群是生物進化的基本單位種群是生物進化的基本單位突變和基因重組、自然選擇及隔離是物種突變和基因重組、自然選擇及隔離是物種形成過程的三個基本環(huán)節(jié)（突變和基因重形成過程的三個基本環(huán)節(jié)（突變和基因重組產(chǎn)生生物進化的原材料，自然選擇使種組產(chǎn)生生物進化的原材料，自然選擇使種群的基因頻率定向改變并決定生物進化的群的基因頻率定向改變并決定生物進化的方向，隔離是新物種形成的必要條件）。方向，隔離是新物種形成的必要條件）。生物進化的實質(zhì)在于種群基因頻率的改變。生物進化的實質(zhì)在于種群基因頻率的改變。以

12、自然選擇學(xué)說為核心的現(xiàn)代生物進化理論的基本觀點是：以自然選擇學(xué)說為核心的現(xiàn)代生物進化理論的基本觀點是：共同進化w 任何一個物種都不是單獨進任何一個物種都不是單獨進化的。化的。w 不同物種之間，生物與無機不同物種之間，生物與無機環(huán)境之間在相互影響中不斷環(huán)境之間在相互影響中不斷進化和發(fā)展，這就是進化和發(fā)展，這就是共同進共同進化化。 捕食者所捕食的大多是被捕食者中年老、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)展病弱或年幼的個體，客觀上起到促進種群發(fā)展的作用。的作用。“精明的捕食者精明的捕食者”策略：策略：捕食者一般不能將所有捕食者一般不能將所有的獵物吃掉，否則自己也

13、無法生存。的獵物吃掉，否則自己也無法生存。“收割理論收割理論”：捕食者往往捕食個體數(shù)量多的物捕食者往往捕食個體數(shù)量多的物種，這樣就會避免出現(xiàn)一種或幾種生物種，這樣就會避免出現(xiàn)一種或幾種生物在生態(tài)系統(tǒng)中占絕對優(yōu)勢的局面，為其在生態(tài)系統(tǒng)中占絕對優(yōu)勢的局面，為其他物種的形成騰出空間有利于增加物種他物種的形成騰出空間有利于增加物種的多樣性的多樣性。捕食者的存在是否對被捕食者有害無益？生物進化與無機環(huán)境變化的關(guān)系例：例： 生物的新陳代生物的新陳代謝類型由原始異養(yǎng)謝類型由原始異養(yǎng)厭氧厭氧自養(yǎng)厭氧自養(yǎng)厭氧自養(yǎng)需氧。自養(yǎng)需氧。 生物多樣性的形成基因多樣性基因多樣性物種多樣性物種多樣性生態(tài)系統(tǒng)多樣性生態(tài)系統(tǒng)多樣

14、性生物多樣性生物多樣性 地球上所有的植物、動物和微生物，它地球上所有的植物、動物和微生物，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。統(tǒng)，共同構(gòu)成了生物多樣性。簡單簡單復(fù)雜復(fù)雜低等低等高等高等原核細胞原核細胞真核細胞真核細胞單細胞單細胞多細胞多細胞無性生殖無性生殖有性生殖有性生殖原始異養(yǎng)厭氧原始異養(yǎng)厭氧自養(yǎng)厭氧自養(yǎng)厭氧自養(yǎng)需氧自養(yǎng)需氧水生水生水陸兩棲水陸兩棲陸生陸生生物多樣性的形成生物進化理論在發(fā)展w 生物的進化如此復(fù)雜，現(xiàn)有的進化理生物的進化如此復(fù)雜，現(xiàn)有的進化理論所不能解釋的問題比已經(jīng)解釋的問論所不能解釋的問題比已經(jīng)解釋的問題還要

15、多。在這些學(xué)說中，以自然選題還要多。在這些學(xué)說中，以自然選擇為核心的進化理論比其他學(xué)說的影擇為核心的進化理論比其他學(xué)說的影響要廣泛而深遠，它仍然是以后各個響要廣泛而深遠，它仍然是以后各個方面研究的一個基礎(chǔ)。進化理論同其方面研究的一個基礎(chǔ)。進化理論同其他科學(xué)理論一樣，它不會停滯不前，他科學(xué)理論一樣，它不會停滯不前，它還在發(fā)展。它還在發(fā)展。 分子進化與中性學(xué)說 這一學(xué)說認(rèn)為，生物體內(nèi)絕大多數(shù)突變都是這一學(xué)說認(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中性突變；生物體內(nèi)的大分子都是以一定的速率進化著，這一速率與種群的大小、物種的生殖力進化著，這一速率與種群的大小、物種的生

16、殖力以及生物世代的長短都無關(guān)，也不受環(huán)境因素的以及生物世代的長短都無關(guān)，也不受環(huán)境因素的影響，因此對于這些中性突變不會發(fā)生自然選擇影響，因此對于這些中性突變不會發(fā)生自然選擇與適者生存的情況。生物的進化主要是中性突變與適者生存的情況。生物的進化主要是中性突變在自然群體中進行隨機的在自然群體中進行隨機的“遺傳漂變遺傳漂變”的結(jié)果，的結(jié)果，而與選擇無關(guān)。也就是說，遺傳漂變才是分子進而與選擇無關(guān)。也就是說，遺傳漂變才是分子進化的基本動力?；幕緞恿Α?基因頻率因偶然的機會，而不是由于選擇，基因頻率因偶然的機會，而不是由于選擇，而發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為遺傳漂變。而發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為遺傳漂變。例：不

17、同生物的細胞色素c與人的比較生物名稱氨基酸差別生物名稱氨基酸差別黑猩猩獼猴袋鼠豹馬雞響尾蛇01101l121314金槍魚鯊魚天蠶蛾小麥鏈孢霉酵母菌212331354344 從上表中可以看出，黑猩猩與人的親源關(guān)系最近，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。酵母菌與人的親源關(guān)系最遠。漸變式進化與跳躍式進化 傳統(tǒng)的進化理論認(rèn)為生物的進化是漸變式的，傳統(tǒng)的進化理論認(rèn)為生物的進化是漸變式的，但漸變式的進化難以解釋下面兩個問題。但漸變式的進化難以解釋下面兩個問題。 問題一：生物化石的記錄所顯示的大多不是問題一：生物化石的記錄所顯示的大多不是漸變式的進化，而是跳躍式的進化。漸

18、變式的進化，而是跳躍式的進化。 問題二：如果生物演變是漸進的，那么各種問題二：如果生物演變是漸進的，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，即在還沒有發(fā)展到有適應(yīng)功能之前是怎樣逃脫自然選擇沒有發(fā)展到有適應(yīng)功能之前是怎樣逃脫自然選擇的壓力的？的壓力的？ 所以跳躍式進化理論認(rèn)為，生物的進化起源所以跳躍式進化理論認(rèn)為，生物的進化起源于大突變（特別是某些調(diào)節(jié)基因的突變）。于大突變（特別是某些調(diào)節(jié)基因的突變）。以自然選擇學(xué)說為核心的現(xiàn)代生物進化理論認(rèn)為以自然選擇學(xué)說為核心的現(xiàn)代生物進化理論認(rèn)為, ,新物種新物種的形成是的形成是 A A、自然選擇的結(jié)果、自然選

19、擇的結(jié)果B B、突變，選擇和遺傳的綜合作用、突變，選擇和遺傳的綜合作用C C、用進廢退的結(jié)果、用進廢退的結(jié)果D D、突變和基因重組，自然選擇及隔離的綜合作用、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，不正確的是下列關(guān)于隔離的敘述，不正確的是 A A、阻止了種群間的基因交流、阻止了種群間的基因交流B B、對所有的物種來說、對所有的物種來說, ,地理隔離必然導(dǎo)致生殖隔離地理隔離必然導(dǎo)致生殖隔離C C、種群基因庫間的差異是產(chǎn)生生殖隔離的根本原因、種群基因庫間的差異是產(chǎn)生生殖隔離的根本原因D D、不同的物種之間必然存在著生殖隔離、不同的物種之間必然存在著生殖隔離人類的苯丙酮尿癥是代謝

20、疾病，由隱性基因控制。如果群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)病率是體的發(fā)病率是1/10000，表現(xiàn)型正常的個體與苯丙酮尿癥，表現(xiàn)型正常的個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患者婚配，生出患苯丙酮尿癥小孩的概率是 。在一個種群中隨機抽出一定數(shù)量的個體，其中基因型為在一個種群中隨機抽出一定數(shù)量的個體，其中基因型為AAAA的個體占的個體占18%18%，基因型為，基因型為AaAa的個體占的個體占78%78%，aaaa的個體占的個體占4% .4% .基因基因A A和和a a的頻率分別是的頻率分別是A A、18% 82% B18% 82% B、36% 64%36%

21、 64%；C C、57% 43% D57% 43% D、92% 8%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：據(jù)調(diào)查得知，某小學(xué)的學(xué)生中基因型的比率為： X XB BX XB B 44% X 44% XB BX Xb b 5% X 5% Xb bX Xb b 1% X 1% XB BY 43% XY 43% Xb bY 7%Y 7%則則X Xb b的基因頻率是的基因頻率是A A、13.2% B13.2% B、5% C5% C、14% D14% D、9.3%9.3%某種蠅是家畜的毀滅性寄生物，在一個實驗室里某種蠅是家畜的毀滅性寄生物，在一個實驗室里,用殺蟲劑和電離輻射分用殺蟲劑和電離輻射分別處理這種蠅的兩個數(shù)量相同的群體，電離輻射的作用是使雄蠅不育。實別處理這種蠅的兩個數(shù)量