進(jìn)化性變化是怎樣發(fā)生的（第二課時(shí)）

1、路橋中學(xué) 茅新亞 生物學(xué)必修2第五章 第二節(jié)進(jìn)化性變化是怎樣發(fā)生的（二） 自然選擇新類型適者生存種群基因頻率改變世世代代的選擇和積累 可遺傳變異新物種 【材料1】樺尺蠖是一種鱗翅目昆蟲，其體色有兩種表現(xiàn)型：野生型是灰色的，突變型是黑色的。 據(jù)調(diào)查，19世紀(jì)工業(yè)革命之前，曼徹斯特地區(qū)的樺尺蠖絕大多數(shù)是灰色。工業(yè)革命后，黑色樺尺蠖漸多，至1900年，群體幾乎全由黑色型組成。這種現(xiàn)象被人稱為“工業(yè)黑化”。 問題1、你認(rèn)為，樺尺蠖黑化的原因可能是什么？ 問題2、你該如何證明你的猜想？說明了什么？ 工業(yè)化之前的環(huán)境更多地選擇灰色樺尺蠖存活與繁殖，而工業(yè)化之后的環(huán)境則更多地選擇黑色樺尺蠖存活與繁殖。也即證

2、明了“樺尺蠖黑化的原因是自然選擇”這一猜想。 問題1、你認(rèn)為，樺尺蠖黑化的原因可能是什么？ 問題2、你該如何證明你的猜想？ 問題3、為什么工業(yè)化之前的環(huán)境更多地選擇灰色類型生存，而工業(yè)化之后的環(huán)境則更多地選擇黑色類型呢？ 劍橋大學(xué)遺傳學(xué)教授麥克馬杰魯斯用七年的時(shí)間每天花上幾個(gè)小時(shí)用望遠(yuǎn)鏡觀察、記錄鳥類在他家的花園捕食樺尺蠖的情況。他觀察到，由于劍橋沒有被污染，黑蛾的確比灰斑蛾更容易被鳥類捕食。 問題1、你認(rèn)為，樺尺蠖黑化的原因可能是什么？ 問題2、你該如何證明你的猜想？ 問題3、為什么工業(yè)化之前的環(huán)境更多地選擇灰色類型生存，而工業(yè)化之后的環(huán)境則更多地選擇黑色類型呢？ 問題4、自然選擇的直接作用

3、對象是表現(xiàn)型，那么在樺尺蠖的進(jìn)化中，基因頻率發(fā)生了怎樣的改變呢？請用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行演算。第一年第二年第三年第四年基因型頻率SS10%Ss20%ss70%基因頻率Ss80%20%如果發(fā)生自然選擇 假如樹干變黑不利于淺色樺尺蠖的生存，使得種群中淺色個(gè)體每年減少10%，黑色個(gè)體每年增加10%，那么在第二年，樺尺蠖種群的基因型頻率與基因頻率是多少呢？D（SS）增加到11%H（Ss）增加到22%R（ss）減少到63%D（SS）=11%96%100%=11.5%96%H（Ss）=22%96%100%=22.9%H（ss）=63%96%100%=65.6%p（S）=23%q（s）=77%第一年第二年第三年第四

4、年基因型頻率SS10%Ss20%ss70%基因頻率Ss71%29%74%26%77%23%降低升高11.5%13.1%65.6%22.9%56.1%60.9%26%29.3%14.6%80%20%如果發(fā)生自然選擇 假如樹干變黑不利于淺色樺尺蠖的生存，使得種群中淺色個(gè)體每年減少10%，黑色個(gè)體每年增加10%，那么在第二年，樺尺蠖種群的基因型頻率與基因頻率是多少呢？ 問題1、你認(rèn)為，樺尺蠖黑化的原因可能是什么？ 問題2、你該如何證明你的猜想？ 問題3、為什么工業(yè)化之前的環(huán)境更多地選擇灰色類型生存，而工業(yè)化之后的環(huán)境則更多地選擇黑色類型呢？ 問題4、自然選擇的直接作用對象是表現(xiàn)型，那么自然選擇真的改

5、變了種群的基因頻率嗎？請用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行演算。 問題5、怎樣用自然選擇學(xué)說完整解釋樺尺蠖的進(jìn)化呢？ 第一步：樺尺蠖祖先產(chǎn)生的后代個(gè)體存在差異，有的個(gè)體是灰色的，有的個(gè)體是黑色的。第二步：工業(yè)化之后，因?yàn)槲廴荆瑯涓缮匣疑牡匾孪?，鳥類更多地選擇黑色的樺尺蠖生存并繁殖，更多地淘汰灰色的樺尺蠖。于是，黑色基因S的頻率增加，灰色基因s的頻率減少。第三步：經(jīng)過一代一代的選擇和積累，S基因頻率越來越高，s基因頻率越來越低。于是引起樺尺蠖進(jìn)化（黑化）。自然選擇的結(jié)果是適應(yīng)。 適應(yīng)是生物特有的一種現(xiàn)象，是指生物的結(jié)構(gòu)及功能、行為、生活方式有助于該生物在一定環(huán)境條件下生存和延續(xù)。 自然選擇不是進(jìn)化的唯一因素，但

6、卻是適應(yīng)性進(jìn)化的唯一因素。 【材料2】野生型金黃色葡萄球菌對青霉素是敏感的，那時(shí)青霉素的殺菌效果可好了。而在人類長期濫用青霉素后的今天，它們卻成了耐藥菌，青霉素對它們幾乎無效。這是為什么呢？請看表演劇。青霉素起初殺死絕大多數(shù)細(xì)菌青霉素對細(xì)菌不再起作用A基因：對青霉素敏感的基因a1基因能夠使青霉素失活，是一種抗青霉素基因。A A a1A基因：對青霉素敏感的基因。a1基因能夠使青霉素失活，是一種抗青霉素基因。a1 A a 1 a 2a2基因能夠修飾細(xì)胞壁，阻擋青霉素進(jìn)入細(xì)菌，是另一種抗青霉素基因 問題1、開始使用青霉素為什么效果很好？ 問題2、在抗青霉素細(xì)菌的進(jìn)化過程中，抗性細(xì)菌是青霉素誘導(dǎo)出來的

7、嗎？青霉素起了什么作用？ 問題3、在一代代的選擇中，抗性細(xì)菌的進(jìn)化是否也象樺尺蠖的進(jìn)化一樣，僅僅是某個(gè)基因頻率的改變引起的呢？ 問題1、開始使用青霉素為什么效果很好？ 問題2、在抗青霉素細(xì)菌的進(jìn)化過程中，抗性細(xì)菌是青霉素誘導(dǎo)出來的嗎？青霉素起了什么作用？ 問題3、在一代代的選擇中，僅僅是某個(gè)基因頻率的改變嗎？ 逐漸提高培養(yǎng)基中青霉素的含量，可以得到一個(gè)能生長在250個(gè)單位青霉素/cm3的培養(yǎng)基里的品系(開始時(shí)只要0.1單位就可殺死絕大多數(shù)的細(xì)菌)。經(jīng)過分析，這個(gè)品系是若干個(gè)突變累加在一起的產(chǎn)物。 問題4、如何合理使用抗生素？只有在經(jīng)認(rèn)證的衛(wèi)生專業(yè)人員開具處方時(shí)才能使用抗生素。12始終按完整的處

8、方服藥，即使您感覺好轉(zhuǎn)。345不使用剩余抗生素。不與他人共用抗生素。預(yù)防感染要做到經(jīng)常洗手，避免接觸病人和及時(shí)接種所需疫苗。 【材料3】達(dá)爾文在環(huán)球考察時(shí)曾經(jīng)經(jīng)過加拉帕戈斯群島，那是一個(gè)火山島，各島嶼之間的距離很遠(yuǎn)，那里生存著的地雀被專家確認(rèn)為13個(gè)物種，這13種地雀之間的主要差異在于喙的大小。請看小視頻。 問題1、各島嶼之間距離較遠(yuǎn)，對兩島之間的地雀實(shí)現(xiàn)基因交流是否有利？ 問題2、不同小島上的地雀種群中發(fā)生的突變與重組是否相同？發(fā)生的選擇是否相同？ 問題3、結(jié)合教材圖5-7，思考如何用自然選擇學(xué)說完整解釋地雀的進(jìn)化？ 第一步：地雀祖先產(chǎn)生的后代個(gè)體存在差異，有的喙比較細(xì)長，有的比較粗短，有的

9、是彎的，有的是直的，有的尖，有的鈍，第二步：當(dāng)某種原因使它們彼此分開形成小種群（產(chǎn)生地理隔離）時(shí)，因?yàn)樾路N群形成時(shí)可能發(fā)生的遺傳漂變，因?yàn)楫a(chǎn)生的突變不同，因?yàn)椴煌瑣u嶼上的不同環(huán)境選擇了不同喙的地雀，所以，13個(gè)島上發(fā)生的基因頻率改變是不同的。第三步：因?yàn)槿鄙倩蚪涣?，在一代一代的選擇中，種群間的遺傳差異積累，最終達(dá)到生殖隔離，形成了13種不同的地雀。 問題1、各島嶼之間距離較遠(yuǎn)，對兩島之間的地雀實(shí)現(xiàn)基因交流是否有利？ 問題2、不同小島上的地雀種群中發(fā)生的突變與重組是否相同？發(fā)生的選擇是否相同？ 問題3、用自然選擇學(xué)說完整解釋地雀的進(jìn)化。 問題4、經(jīng)過長期的地理隔離一定導(dǎo)致生殖隔離嗎？ 東北虎華

10、南虎（分布于中蘇邊境的黑龍江及朝鮮一帶）（分布于華中地區(qū)的南部） 問題1、各島嶼之間距離較遠(yuǎn)，對兩島之間的地雀實(shí)現(xiàn)基因交流是否有利？ 問題2、不同小島上的地雀種群中發(fā)生的突變與重組是否相同？發(fā)生的選擇是否相同？ 問題3、用自然選擇學(xué)說完整解釋地雀的進(jìn)化。 問題4、經(jīng)過長期的地理隔離一定導(dǎo)致生殖隔離嗎？ 問題5、生殖隔離一定是地理隔離引起的嗎？ 【材料4】在三倍體無籽西瓜的培育中，二倍體西瓜的種子長成的幼苗經(jīng)秋水仙素處理后發(fā)育成了四倍體。四倍體西瓜被認(rèn)為是一個(gè)新的物種，為什么呢？不經(jīng)過地理隔離同地物種形成；只一次有性生殖即可產(chǎn)生。主要特點(diǎn)：內(nèi)容 第5章第2節(jié) 進(jìn)化性變化是怎樣發(fā)生的自然選擇學(xué)說

11、事實(shí)環(huán)球考察 推論人工選擇樺尺蠖的 進(jìn)化耐藥菌的 進(jìn)化 證據(jù)適應(yīng)性多樣性 統(tǒng)一性意義進(jìn)化的單位變異的本質(zhì)進(jìn)化的實(shí)質(zhì)生殖隔離可遺傳變異自然選擇適者生存種群基因頻率改變世世代代的選擇和積累新物種新類型 發(fā)展同地物種形成異地物種形成遷移突變和重組非隨機(jī)交配遺傳漂變結(jié)論性語句1、可遺傳變異是進(jìn)化的前提。2、當(dāng)某些變異性狀影響生物個(gè)體的存活率和繁 殖率時(shí)，自然選擇就發(fā)生作用。3、選擇(而不是遺傳)使變異得到保存、積累和加強(qiáng)。4、自然選擇是進(jìn)化的一個(gè)重要動力和機(jī)制。5、自然選擇導(dǎo)致適應(yīng)，是適應(yīng)性進(jìn)化的唯一因 素，但不是進(jìn)化的唯一因素。6、打破遺傳平衡、使種群基因頻率發(fā)生變動、 從而引起進(jìn)化性變化的因素，除

12、了自然選擇， 還有遺傳漂變、非隨機(jī)交配、突變和遷移。7、同地物種形成在一次有性生殖過程中形成。8、耐藥菌是若干個(gè)突變累加在一起的產(chǎn)物。9、樺尺蠖的進(jìn)化是人們在自然界中收集到的 第一個(gè)自然選擇的實(shí)例。10、 1.實(shí)驗(yàn)室條件下可以研究細(xì)菌抗藥性形成的機(jī)理。野生型金黃色葡萄球菌對青霉素是敏感的，將它接種到青霉素濃度為0.1單位/cm3的培養(yǎng)基里，絕大多數(shù)細(xì)菌死亡，但有個(gè)別細(xì)菌能存活下來，并能進(jìn)行繁殖。下列敘述正確的是 A.在青霉素的影響下，金黃色葡萄球菌種群抗青霉素的基因頻率降低 B.存活下來的個(gè)體通過繁殖導(dǎo)致金黃色葡萄球菌種群抗青霉素的基因頻率的提高 C.接觸青霉素之前金黃色葡萄球菌個(gè)體間已經(jīng)產(chǎn)生了抗青霉素的差異 D.細(xì)菌抗藥性的產(chǎn)生是人工選擇的結(jié)果 C鞏固練習(xí) 2、下圖為加拉帕戈斯群島上進(jìn)化的模型，A、B、C、D為四個(gè)物種及