現(xiàn)代生物進化理論主要內(nèi)容

第2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與生物進化二、隔離與物種的形成第一頁，共99頁。

1.解釋種群、種群基因庫、基因頻率等概念。

2.運用數(shù)學方法討論種群基因頻率的變化。

3.說明現(xiàn)代生物進化理論的主要內(nèi)容。4.舉例說明共同進化和生物多樣性形成的原因。

5.形成生物進化的觀點和生物進化理論在發(fā)展的觀念。教學目標知識目標第二頁，共99頁。

1.了解自然選擇學說以及對學說的評價，培養(yǎng)學生分析綜合的思維能力。

2.解釋生物界的現(xiàn)象，培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際，正確認識自然的能力以及分析問題和解決問題能力。

3.基因頻率的計算，掌握運用具體科學方法的能力。能力目標第三頁，共99頁。

1.通過引導學生分析調(diào)查或?qū)嶒炈〉臄?shù)據(jù)，培養(yǎng)學生以事實或?qū)嶒灲Y果為依據(jù)得出結論的科學態(tài)度。

2.通過教學活動，培養(yǎng)學生“生物是進化來的”、“生物的進化與環(huán)境密切相關”的思想觀念，幫助學生樹立辯證唯物主義的認識觀。情感態(tài)度與價值觀目標第四頁，共99頁。1.種群、基因庫、基因頻率。2.突變和基因重組、自然選擇在進化中的作用。3.自然選擇對種群基因頻率的影響。1.基因頻率的概念。2.自然選擇對種群基因頻率的影響。3.隔離在物種形成中的作用。教學重難點重點難點第五頁，共99頁。一.種群基因頻率的改變與生物進化第六頁，共99頁。達爾文的自然選擇學說指出，在一種生物的群體中，出現(xiàn)有利變異的個體能存活，并且有機會留下自己的后代。但是，研究生物的進化，僅研究個體的表現(xiàn)型是否與環(huán)境相適應是不夠的，還必須研究種群基因組成的變化。第七頁，共99頁。1.種群的定義

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第八頁，共99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99頁。性狀是由基因控制的，因此研究生物的進化必須研究種群的基因組成和變化。由此人們提出基因庫和基因頻率的概念。第十頁，共99頁。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?；蝾l率＝該基因的總數(shù)該等位基因的總數(shù)昆蟲決定翅色的基因頻率第十一頁，共99頁。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（1）A、a的基因頻率是多少？30×2+60

=A=_______________________20060%200a=10×2+60

________________________=40%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小練習第十二頁，共99頁。假設課本思考與討論題目中的種群滿足以下五個條件：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控制的翅型性狀沒有作用）⑤A和a都不產(chǎn)生突變,即沒有基因突變和染色體變異。第十三頁，共99頁。(1)該種群產(chǎn)生的A配子和a配子的比率各是多少?A60%a40%卵細胞精子A60%a40%36%24%16%AAAaAa24%aa(2)子代基因型的頻率各是多少?(3)子代種群的基因頻率各是多少?第十四頁，共99頁。30%30%30%10%36%48%60%40%16%第十五頁，共99頁。36%48%16%60%40%36%16%48%60%40%60%40%36%48%16%(4)在討論題2中的群體滿足五個條件的情況下,計算子二代、子三代的基因頻率與基因型頻率;分析一下各代基因頻率與基因型頻率相同嗎？

基因型頻率基因頻率親代子一代

子二代

子三代第十六頁，共99頁。（5）上述計算結果是在滿足五個假設條件的基礎上計算的，對自然界的種群來說，這五個條件都能成立嗎？特別是如果第⑤點假設（⑤基因A和a都不產(chǎn)生突變,即沒有基因突變和染色體變異。）成立，這與前面我們所學的基因突變的哪個特性相違背？第十七頁，共99頁。滿足五個假設條件的種群是理想的種群,在自然條件下,這樣的種群是不存在的。這也從反面說明了在自然界中,種群的基因頻率遲早要發(fā)生變化,也就是說種群的進化是必然的。與基因突變的普遍性相違背。第十八頁，共99頁。（二）突變和基因重組產(chǎn)生生物進化的原材料基因突變第十九頁，共99頁?；蛲蛔冊谧匀唤缡瞧毡榇嬖诘模虼嘶蛲蛔儺a(chǎn)生新的等位基因,這就可能使種群的基因頻率發(fā)生變化。1.什么是突變？生物學上的含義是指細胞中的遺傳基因（一般指DNA或RNA，對動物而言包括細胞核與線粒體中的，植物則還包括葉綠體中的）發(fā)生永久的改變。第二十頁，共99頁。2.影響種群基因頻率變化的根本原因是什么？變異3.變異的類型有哪些？不能遺傳的變異可遺傳的變異基因突變基因重組染色體變異變異所有的變異都能導致基因頻率的變化嗎？第二十一頁，共99頁。在三種可遺傳的變異來源中，基因突變和染色體變異可以統(tǒng)稱為突變。突變和基因重組對于種群遺傳組成的改變一樣嗎？為什么？不一樣。因為只有基因發(fā)生改變才能出現(xiàn)新基因，才能豐富基因庫，改變基因頻率。重組可以增加基因型的種類。第二十二頁，共99頁。

意義:基因突變盡管是隨機的、不定向的，在自然狀態(tài)下，突變頻率很低，但卻是普遍存在的，它是新基因產(chǎn)生的途徑；是生物變異的根本來源；是生物進化的原始材料。4.基因突變的意義第二十三頁，共99頁。人類把鯽魚的后代培育成金魚，實質(zhì)就是通過選擇改變基因頻率。從圖中看顯然紅色基因的頻率顯著提高了。第二十四頁，共99頁。自然界中生物的自然突變頻率很低，而且一般對生物體是有害的。為什么還能夠改變種群中的基因頻率呢？某海島上的無翅或殘翅昆蟲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。此外，突變的有害還是有利也不是絕對的，這往往取決于生物的生存環(huán)境。

第二十五頁，共99頁。（三）自然選擇決定生物進化的方向探究:自然選擇對種群基因頻率的影響黑褐色樹干上的樺尺蠖英20世紀曼徹斯特

長滿地衣的樹干上的樺尺蠖英19世紀曼徹斯特第二十六頁，共99頁。自然選擇可以使種群的基因頻率定向改變。問題樺尺蠖種群中s基因的頻率為什么越來越低？根據(jù)前面所學的你能做出假設嗎？假設第二十七頁，共99頁。用數(shù)學方法來討論樺尺蠖基因頻率變化的原因。1870年樺尺蠖的基因型頻率為SS10%；Ss20%；ss70%，在樹干變黑這一環(huán)境條件下假如樹干變黑不利于淺色樺尺蠖的生存，使得種群中淺色個體每年減少10%，黑色個體每年增加10%，以后的幾年內(nèi)，樺尺蠖種群每年的基因型頻率與基因頻率是多少？第二十八頁，共99頁。13.1%26%60.9%26.1%73.9%14.6%29.3%56.1%29.3%70.7%升高降低第二十九頁，共99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。結論:自然選擇使基因頻率發(fā)生定向改變。第三十頁，共99頁。(2)在自然選擇中，直接受選擇的是基因型還是表現(xiàn)型？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。結論：自然選擇決定生物進化的方向第三十一頁，共99頁。二.隔離與物種的形成第三十二頁，共99頁。一.物種的概念：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稱為一個物種，簡稱“種”。一個生物“物種”與種群有何區(qū)別？物種可以分布在不同的自然界的不同區(qū)域，只有在可以發(fā)生隨即交配、繁衍，使基因能夠世代傳在一定區(qū)域內(nèi)的同種全部個體的集合才是一個種群。第三十三頁，共99頁。因為馬與驢交配產(chǎn)生的后代-騾沒有生殖能力。馬和驢是不是一個物種？馬驢NO騾子第三十四頁，共99頁。地理隔離分布在不同自然區(qū)域的種群，由于高山、河流和沙漠等地理上的障礙，使彼此間無法相遇而不能交配。東北虎華南虎第三十五頁，共99頁。二.隔離在物種形成中的作用生殖隔離：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。如季節(jié)隔離；不親合性；雜種不活；雜種不育等。第三十六頁，共99頁。如麻鴨(左)和孚鴨(右)都是大雁的后代，由于長期地理隔離而沒有相互交配，沒有基因交流，形成了生殖隔離，現(xiàn)在即使人為讓它們交配，也不能產(chǎn)生可育的后代了。也就是說，它們形成了兩個不同的物種。第三十七頁，共99頁。：加拉帕戈斯群島的幾種地雀南美洲地雀因地理隔離導致生殖隔離比較常見。新物種形成的標志：生殖隔離其過程十分緩慢!第三十八頁，共99頁。自然選擇2自然選擇1地理隔離物種形成的比較常見的方式：原種物種變異1變異2變異類型1變異類型2新物種新物種生殖隔離基因頻率的定向改變第三十九頁，共99頁。地理隔離阻斷基因交流在不同的突變基因重組和自然選擇作用下基因頻率向不同方向發(fā)生改變種群的基因庫出現(xiàn)差異差異進一步加大生殖隔離新物種形成第四十頁，共99頁。三.共同進化與生物多樣性的形成第四十一頁，共99頁。１.共同進化在自然界，一種植物專門由一種昆蟲傳粉的情形很常見，昆蟲傳粉的專門化對植物繁衍后代有什么意義？第四十二頁，共99頁。經(jīng)過觀察和科學實驗，動物學家終于明白，東岸的羚羊之所以強健，是因為它們附近有一個狼群，生存時時處于危險之中。資料動物學家對生活在非洲大草原奧蘭治河兩岸的羚羊進行研究時發(fā)現(xiàn)，東岸的羚羊群的奔跑速度比西岸的羚羊每分鐘竟快13米。為何差距如此之大？第四十三頁，共99頁。捕食第四十四頁，共99頁。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。

“精明的捕食者”策略：

捕食者一般不能將所有的獵物吃掉，否則自己也無法生存。捕食者的存在是否對被捕食者有害無益？第四十五頁，共99頁。不同物種間的共同進化?？c寄居蟹大豆與根瘤菌表現(xiàn)1：第四十六頁，共99頁。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。生物和無機環(huán)境間也存在共同進化表現(xiàn)2：第四十七頁，共99頁。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，這就是共同進化。通過漫長的共同進化過程，地球上不僅出現(xiàn)了千姿百態(tài)的物種，而且形成了多種多樣的生態(tài)系統(tǒng)，也就是形成了生物的多樣性。綜上所述：第四十八頁，共99頁。2.生物多樣性的形成（1）生物多樣性的內(nèi)容：物種多樣性基因多樣性生態(tài)系統(tǒng)多樣性第四十九頁，共99頁?；蚨鄻有缘谖迨?，共99頁。生態(tài)系統(tǒng)多樣性第五十一頁，共99頁?；癫卦诘貙又械墓糯锏倪z體、遺跡和遺物，石化后形成的?；茄芯可镞M化最直接的證據(jù)（2）生物多樣性的形成的進化歷程第五十二頁，共99頁。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？1.最早的生物化石－－古細菌（距今35億年）厭氧的單細胞生物，它們生活海洋中。第五十三頁，共99頁。2.在此之后的大約20億年的漫長歲月中,地球上的生物主要是細菌和藍藻。他們都是原核生物。細菌第五十四頁，共99頁。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。3.前寒武紀生物第五十五頁，共99頁。前寒武紀地層第五十六頁，共99頁。在距今15億年前，真核生物出現(xiàn)之后，有性生殖作為一種新的繁殖方式出現(xiàn)了。生物通過有性生殖，實現(xiàn)了基因的重組，增強了生物變異的多樣性，生物進化的速度明顯加快。第五十七頁，共99頁。4.早古生代生物（寒武紀）進入寒武紀，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。云南蟲第五十八頁，共99頁。鸚鵡螺第五十九頁，共99頁。三葉蟲第六十頁，共99頁。微網(wǎng)蟲第六十一頁，共99頁。寒武紀早期地下生物第六十二頁，共99頁。奇蝦是寒武紀早期最重要的巨型食肉類動物。第六十三頁，共99頁。寒武紀地下生物群第六十四頁，共99頁。寒武紀地下生物群第六十五頁，共99頁。

5.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

。

第六十六頁，共99頁。第六十七頁，共99頁。第六十八頁，共99頁。中生代陸地第六十九頁，共99頁。中生代海洋第七十頁，共99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？在白堊紀全部絕滅?？铸埖慕^滅有利于哺乳動物的繁盛，使生物進化翻開了嶄新的一頁。想一想第七十一頁，共99頁。最早登陸的生物是植物還是動物？為什么？一些海洋植物開始適應陸地生活，主要是蕨類植物和蘚類植物。植物，否則動物登陸后就會餓死。第七十二頁，共99頁。兩棲類動物第七十三頁，共99頁。兩棲類動物第七十四頁，共99頁。爬行類動物第七十五頁，共99頁。始祖鳥第七十六頁，共99頁。第七十七頁，共99頁。第七十八頁，共99頁。3.生物進化理論的不斷發(fā)展中性進化理論：決定生物進化方向的是中性突變的逐漸積累，而不是自然選擇?！伴g斷平衡學”理論：認為基因突變并不都是中性的,有些基因突變反映在個體的性狀上,不否認自然選擇的作用。第七十九頁，共99頁。

生物進化是如此的復雜，現(xiàn)有的進化理論所不能解釋的問題比已經(jīng)解釋的問題還要多，因此現(xiàn)代生物進化理論是不斷發(fā)展的。第八十頁，共99頁?，F(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進化種群是生物進化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物種的概念隔離在物種形成中的作用共同進化生物多樣性的形成生物進化理論在發(fā)展課堂小結第八十一頁，共99頁。高考鏈接（2009上海）回答下列有關生物進化的問題。蜥蜴原種不同性狀自然環(huán)境有利性狀保存不利性狀蜥蜴新種產(chǎn)生淘汰XYZ第八十二頁，共99頁。（1）圖1表示某小島上蜥蜴進化的基本過程，X、Y、Z表示生物進化的基本環(huán)節(jié)，X\Y分別是_______、__________。（2）該小島上的蜥蜴原種由許多個體組成，這些個體的總和稱為_________，這是生物進化的________。（3）小島上能進行生殖的所有蜥蜴?zhèn)€體含有的全部基因，稱為蜥蜴的________。突變（變異）自然選擇種群基本單位基因庫第八十三頁，共99頁。解析：⑴生物進化的基本環(huán)節(jié)是突變、自然選擇和隔離；⑵小島上原有蜥蜴?zhèn)€體構成種群，是進化的基本單位；⑶小島上進行生殖蜥蜴?zhèn)€體含有的全部基因稱為基因庫。第八十四頁，共99頁。（2008山東理綜）下列與生物進化相關的描述正確的是（）A.進化總是由突變引起的B.進化時基因頻率總是變化的C.變異個體總是適應環(huán)境的D.進化改變的是個體不是群體解析：種群是生物進化的基本單位，可遺傳變異產(chǎn)生生物進化的原料，自然選擇決定生物進化的方向。生物進化的實質(zhì)是種群基因頻率的改變，所以生物只要在進化，基因頻率就要發(fā)生變化。B第八十五頁，共99頁。2.在一個基因庫中，顯性基因和隱性基因的比例相等，如果每一代隱性基因型的個體都不能產(chǎn)生后代，則()A.對基因型的比例影響很小B.會降低隱性基因的比例C.會使隱性基因滅絕D.會提高雜合的比例1.現(xiàn)代生物進化理論認為生物進化的基本單位是()A.種群B.群落C.物種D.個體AB課堂練習第八十六頁，共99頁。3.若一個種群中,某一性狀出現(xiàn)的頻率增高,從根本上說,很可能是()AA.該性狀對環(huán)境有很大的適應性B.該種群中具有此性狀的純合體多C.該變異性狀是由環(huán)境條件引起的D.控制該性狀的基因是隱性的第八十七頁，共99頁。A.18%、82%B.36%、64%C.57%、43%D.92%、8%4.一個種群所含有的全部基因,叫做這個種群的基因庫。某種基因在這個種群基因庫中所占的比例，稱為基因頻率?；蝾l率要采用抽樣調(diào)杳的方法獲得。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78%，aa的個體占4%。基因A和a的頻率分別是()C第八十八頁，共99頁。A．這些物種不會發(fā)生變異B．恐龍與環(huán)境斗爭的結果使恐龍發(fā)生了變化C．環(huán)境變化導致這些物種的滅絕D．這些物種缺乏具有適應環(huán)境的可遺傳的變異5.通過化石的研究表明，恐龍等生物曾在地球上生存過較長一段時期，但后來滅絕了，能夠理解這些物種短暫生存的最充分理由是（）D第八十九頁，共99頁。6.下列實例中不屬于生殖隔離的是（）A．玉米的花粉落在大豆柱頭上不能萌發(fā)B．東北虎和華南虎由于地理原因不能交配C．馬和驢雜交所生的騾高度不育D．不同種類的昆蟲雌雄個體之間通常不能交配B第九十頁，共99頁?；A題1.C。2.C。3.C。4.突變和基因重組產(chǎn)生進化的原材料。如果沒有突變，就不可能產(chǎn)生新的等位基因，基因重組也就沒有意義，生物就不可能產(chǎn)生可遺傳的變異，也就不可能進化。拓展題1.提示：如選擇育種和雜交育種。2.提示：如果氣候等其他條件也合適，并且這個種群具有一定的繁殖能力，該種群的個體數(shù)會迅速增加。否則，也可能仍然處于瀕危狀態(tài)甚至絕滅。習題答案第一小節(jié)答案第九十一頁，共99頁。技能訓練答案1.假說甲：紅褐色魚和金黃色魚起源于同一種灰色魚。假說乙：湖Ⅰ中原來只有紅褐色魚，湖Ⅱ中原來只有金黃色魚，發(fā)洪水時，這兩個湖中的魚發(fā)生混雜在一起。2.假說甲沒有考慮到隔離在物種形成中的作用，也沒有考慮洪水的作用。3.這一證據(jù)支持假說乙。4.如果紅褐色魚和金黃色魚不能雜交，或雜交后不能產(chǎn)生可育后代，說明它們不是一個物種。第九十二頁，共99頁?；A題1.（1）√；（2）√；（3）√。2.2.生活在峽谷北側(cè)的種群發(fā)生了突變，由于突變的隨機性，同樣的突變沒有發(fā)生在峽谷南側(cè)的種群中。由于這兩個種群被河流隔開，彼此沒有交配的機會，也就是沒有基因的交流，所以兩個種群發(fā)生明顯的分化，有可能演變成兩個物種。拓展題1.雄虎和雌獅雜交生出的后代是虎獅獸，雄獅和雌虎雜交生出的后代是獅虎獸。目前還沒有虎獅獸和獅虎獸交配并生出可育后代的證據(jù)。第