現(xiàn)代生物進化理論的主要內(nèi)容(公開課)

現(xiàn)代生物進化理論的主要內(nèi)容(公開課)第一頁，共62頁。第二節(jié)現(xiàn)代生物進化理論的主要內(nèi)容一種群基因頻率的改變和生物進化第二頁，共62頁。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(nèi)的A基因怎樣才能傳遞給后代？3.如果Aa與其他個體交配生殖，后代還會綠色嗎？第三頁，共62頁。（一）種群是生物進化的基本單位1、種群概念：生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個體。臥龍自然保護區(qū)獼猴第四頁，共62頁。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，并通過繁殖將各自的基因傳給后代。第五頁，共62頁。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(nèi)的全部青蛙（4）一片草地上的全部植物（5）一片草地上的成年梅花鹿廟里的一群和尚也屬于種群嗎？否是否否否第六頁，共62頁。1.下列屬于種群的是（）A.一塊水田里的全部水稻、水草B一塊稻田里的全部幼蚜、有翅、無翅的成蚜C一塊朽木上的全部真菌D.一個池塘中全部魚B第七頁，共62頁。3.生物進化的基本單位（）A.個體B.基因C.種群D.群體2.下列關于種群的說法不正確的是（）A.同一種群的個體可以自由交配B.種群是生物繁殖的基本單位C.中國大陸上所有老虎是一個種群D.種群是生物進化的基本單位CC第八頁，共62頁。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，并通過繁殖將各自的基因傳給后代。思考：同前一年的蝗蟲種群相比，新形成的蝗蟲種群在基因組成上會有什么變化嗎？第九頁，共62頁。3、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

第十頁，共62頁。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?；蝾l率＝該基因的總數(shù)該等位基因的總數(shù)第十一頁，共62頁。5.基因頻率的計算

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=30×2+60

________________________200=60%200a=10×2+60

________________________=40%A+a=1

此種基因的個數(shù)=純合子個體數(shù)×

2＋雜合子個體數(shù)種群中該對等位基因的總數(shù)=個體總數(shù)×

2第十二頁，共62頁。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：①昆蟲群體數(shù)量足夠大，②全部的雌雄個體間都能自由交配并能產(chǎn)生后代，③沒有遷入與遷出，④AA、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）⑤也沒有基因突變和染色體變異。遺傳平衡狀態(tài)第十三頁，共62頁。第十四頁，共62頁。親代基因型的頻率AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比率A()A()a()a()子代基因型頻率AA()Aa()aa()子代基因頻率A()a()30%30%30%10%36%48%16%60%40%第十五頁，共62頁。在有性生殖過程中，如果符合遺傳平衡，產(chǎn)生的雌雄配子：

36%24%16%AAAaAa24%aaA60%a40%卵子A60%a40%精子遺傳平衡定律其中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。第十六頁，共62頁。親代子一代子二代子三代基因型頻率AA30%Aa60%aa10%基因頻率A60%a40%36%48%16%60%40%36%16%48%60%60%40%40%36%48%16%第十七頁，共62頁。哈代——溫伯格定律：一個有性生殖的自然種群中，在符合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。哈代-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。

第十八頁，共62頁。2.從某生物種群中隨機抽1000個個體，測知基因型為BB、Bb、、bb的個體分別為300個、600個和100個。在這1000個個體中：

B基因有

個，其基因頻率為

；b基因有

個，其基因頻率為

。1.AA、Aa、aa的個體分別占24%、72%、4%、那么A、a的基因頻率是多少？（）

A.36%和64%B.57%和43%C.24%和72%D.60%和40%D120080060％40％第十九頁，共62頁。3.在一個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18%，基因型Aa的個體占78%，aa的個體占4%。基因型A和a的頻率分別是

，

。57％43％進化的實質(zhì)是什么？第二十頁，共62頁。影響種群基因頻率變化的根本原因是什么？變異變異的類型有那些？不能遺傳的變異可遺傳的變異基因突變?nèi)旧w變異基因重組突變第二十一頁，共62頁。

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(chǎn)生進化的原材料第二十二頁，共62頁。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(chǎn)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(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（二）突變和基因重組產(chǎn)生進化的原材料第二十三頁，共62頁。

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。第二十四頁，共62頁。(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)境對樺尺蠖淺色個體的出生率有影響嗎？變黑的環(huán)境對樺尺蠖產(chǎn)生了什么樣的影響？(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。第二十五頁，共62頁。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(chǎn)生出可育后代的一群生物稱為一個物種（species），簡稱“種”。1、物種的概念第二十六頁，共62頁。

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。全世界的人都是一個物種嗎？騾是馬跟驢交配產(chǎn)生的后代，那為什么他們不是同一物種呢？第二十七頁，共62頁。

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(chǎn)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第二十八頁，共62頁。

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(zhì)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。生殖隔離是新物種形成的標志－－質(zhì)變第二十九頁，共62頁。

它們之間還能自由交配嗎？資料分析一第三十頁，共62頁。分析：加拉帕戈斯群島的地雀新物種是如何形成的？資料分析二第三十一頁，共62頁。①經(jīng)過長期的地理隔離而達成生殖隔離，從而形成新物種。②多倍體的形成不需經(jīng)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生殖隔離自然選擇1自然選擇2基因頻率定向改變地理隔離種群1種群2第三十二頁，共62頁?，F(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(zhì)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

第三十三頁，共62頁。評價反饋㈠判斷題1．變異是生物進化的原材料。（）2．有利變異可以使生物更好地去適應環(huán)境。（）3．突變的有害或有利是絕對的、一成不變的。（）4．種間斗爭的結(jié)果決定了生物進化的方向。（）㈡選擇題1．下列各種現(xiàn)象中哪一種屬于自然選擇的例子（）A．警犬能夠嗅到毒品B．秋水仙素處理后得到的多倍體生物C．北極熊毛色為白色D．太空椒的出現(xiàn)2．達爾文認為變異是不定向的，而自然選擇是定向的，所謂定向是指（）A．定向生存斗爭B．適應特定環(huán)境C．定向遺傳D．只產(chǎn)生有利的變異第三十四頁，共62頁。在經(jīng)常刮海風的克格倫島上，昆蟲一般呈現(xiàn)兩種類型：能飛的翅異常發(fā)達，不能飛的翅退化。這些昆蟲都不易被暴風刮到海里去，因而能夠生存下來并繁殖后代。試據(jù)此分析：⑴此島上昆蟲的祖先存在著個體

，說明

一般是不定向的。⑵風暴對昆蟲起了

作用。⑶這個現(xiàn)象說明了定向的

決定著生物進化的方向。⑷凡是存活下來的昆蟲都是適應環(huán)境的，這是

的結(jié)果，而且是通過

來實現(xiàn)的。答案：⑴差異；變異⑵選擇⑶自然選擇⑷自然選擇；生存斗爭第三十五頁，共62頁。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(zhì)在于種群_________的改變。物種形成需要三個基本還節(jié)：其中_____和_______產(chǎn)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第三十六頁，共62頁。三、共同進化與生物多樣性的形成捕食者的存在是否對被捕食者有害無益？第三十七頁，共62頁。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(jié)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。第三十八頁，共62頁。(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)：化石三共同進化與生物多樣性的形成第三十九頁，共62頁。4、生物進化的歷程：三共同進化與生物多樣性的形成最早出現(xiàn)的生物是哪一類生物？它們生活在什么環(huán)境中？厭氧的單細胞生物，它們生活海洋中。最早的生物化石－古細菌（距今35億年）第四十頁，共62頁。34億年前的古細胞化石

前寒武紀地層中的水母化石1)前寒武紀生物

寒武紀之前(前寒武紀)，地球上的生命都是非常低級的，主要是一些單細胞生物、環(huán)節(jié)動物、節(jié)肢動物等。第四十一頁，共62頁。多細胞生物大約是什么時期出現(xiàn)的？它們生活在什么環(huán)境？

大約是在寒武紀，生活在海洋中。第四十二頁，共62頁。

2)早古生代生物

（寒武紀）進入早古生代，一些大型的古生物相繼出現(xiàn)，如三葉蟲、鸚鵡螺等。出現(xiàn)了生命演化史上的第一次繁榮景象。在中國云南澄江發(fā)現(xiàn)的寒武紀古生物是最有代表性的寒武紀生物群.第四十三頁，共62頁。第四十四頁，共62頁。最早登陸的生物是植物還是動物？為什么？

植物，否則動物登陸后就會餓死。一些海洋植物開始適應陸地生活，主要是蕨類植物。第四十五頁，共62頁。陸地上還是一片荒蕪，生物都生活在海洋中。寒武紀時地球上的生態(tài)系統(tǒng)有什么特點？第四十六頁，共62頁。3)中生代生物

中生代三疊紀生物復蘇,開始出現(xiàn)水生爬行動物，如魚龍、蛇頸龍等；侏羅紀是恐龍的天下，發(fā)現(xiàn)始祖鳥、中華龍鳥等，昆蟲類也開始繁盛；白堊紀末期也是生物的滅絕時期，但開始出現(xiàn)被子植物

第四十七頁，共62頁。中生代陸地和海洋中的情況第四十八頁，共62頁。第四十九頁，共62頁。始祖鳥第五十頁，共62頁。在白堊紀全部絕滅。恐龍的絕滅有利于哺乳動物的繁盛，使生物進化翻開了嶄新的一頁?？铸埵鞘裁磿r候滅絕的？恐龍的滅絕對生物多樣性會產(chǎn)生怎樣的影響？第五十一頁，共62頁。新生代少女化石和復原圖第五十二頁，共62頁。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，由簡單到復雜，由水生到陸生，由低等到高等。第五十三頁，共62頁。思考：①原核生物常見的有哪些？它們進行的是什么生殖？②真核生物出現(xiàn)后生物的進化為什么明顯加快了？（例如寒武紀大爆發(fā)）③真核生物出現(xiàn)后生態(tài)系統(tǒng)的組成發(fā)生了什么變化？④最先登陸的是植物還是動物？分別是什么生物最先登陸？三共同進化與生物多樣性的形成第五十四頁，共62頁。(三)生物進化理論的不斷發(fā)展1、中性學說：決定生物進化方向的是中性突變的逐漸積累2、物種是種群長期穩(wěn)定與迅速形成新種交替出現(xiàn)的過程。三共同進化與生物多樣性的形成第五十五頁，共62頁。1、中性學說認為決定生物進化方向的是A、自然選擇