第節(jié) 現代生物進化理論的主要內容

問題探討：幼虎把自己想象成虎體內的一個基因。你不僅不愿意自己在虎的后代中消失，而且想讓越來越多的虎擁有自己的拷貝。你怎樣才能達到這一目的呢？你將選擇做哪一種基因？

一個基因所控制的性狀對個體生存和繁殖后代的貢獻越大,擁有該基因的個體的可能越多!當然就會使越來越多的虎擁有自己的拷貝!本文檔共74頁；當前第1頁；編輯于星期三\15點45分達爾文的自然選擇學說指出，在一種生物的群體中，出現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，僅研究個體的表現型是是否與環(huán)境相適應是不夠的，還必須研究群體基因組成的變化。這個群體就是種群！本文檔共74頁；當前第2頁；編輯于星期三\15點45分一、種群基因頻率的改變與生物進化本文檔共74頁；當前第3頁；編輯于星期三\15點45分（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)獼猴本文檔共74頁；當前第4頁；編輯于星期三\15點45分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？否是否否否本文檔共74頁；當前第5頁；編輯于星期三\15點45分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？本文檔共74頁；當前第6頁；編輯于星期三\15點45分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的比率。基因頻率＝該基因的總數該等位基因的總數本文檔共74頁；當前第7頁；編輯于星期三\15點45分例:如某昆蟲種群中決定翅色為綠色的基因為A，決定翅色為褐色的基因為a，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?解:A基因的基因頻率為:a基因的基因頻率為：基因頻率=某基因的數目該基因的等位基因的總數=純合子頻率+1/2雜合子頻率=40%

=30/100×100%

+1/2×60/100×100%=60%

=10/100×100%

+1/2×60/100×100%=40%A%=×100%2×AA＋Aa2(AA＋Aa＋aa)a%=×100%=60%2×aa＋Aa2(AA＋Aa＋aa)×100%本文檔共74頁；當前第8頁；編輯于星期三\15點45分練習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%D本文檔共74頁；當前第9頁；編輯于星期三\15點45分本文檔共74頁；當前第10頁；編輯于星期三\15點45分30%30%30%10%36%48%16%60%40%p+q=1(p+q)2=p2+2pq+q2=1AA=p2Aa=2pqaa=q2p表示基因A的頻率，q表示基因a的頻率哈代--溫伯格公式（遺傳平衡定律）（1）本文檔共74頁；當前第11頁；編輯于星期三\15點45分

如果一個種群能保證下列五個條件：①該種群非常大；②所有的雌雄個體都能自由交配；③沒有遷入和遷出；④自然選擇對不同表現型的個體沒有作用；⑤每對基因不發(fā)生突變，并且攜帶每對基因的染色體不發(fā)生變異。這個種群的基因頻率（包括基因型頻率）就可以一代代穩(wěn)定不變，保持平衡。這就是遺傳平衡定律，也稱哈代—溫伯格平衡。

遺傳平衡定律（2）對自然界的種群來說，這五個條件都能成立嗎？本文檔共74頁；當前第12頁；編輯于星期三\15點45分這是因為，第一：足夠大的種群是不存在，而根據概率原理，當個體數不是充足大時，實際得到的數值與理論上的數值就存在誤差，實際中子代和親代的基因頻率就會有差異。

不能本文檔共74頁；當前第13頁；編輯于星期三\15點45分

第二：種群中充分的隨機交配也是不現實的，也就是說不同基因型的卵細胞和精子結合的機會不會是均等的。

例如，在生殖季節(jié)，為了爭奪異性配偶，雄性海象之間要進行激烈而又殘酷的競爭，爭斗的最后結果常常是強大的一方占有二三十個雌性海象，由于競爭失敗，有的雄性海象沒有任何的交配機會。假設其它條件不變，在生殖季節(jié)里，如果競爭力強的雄性海象個體基因型大多數是AA，而競爭失敗的雄性海象個體的基因型大多數是aa（可能是由于本身基因型的關系，而導致性狀上的差異），那么A的基因頻率將越來越大。本文檔共74頁；當前第14頁；編輯于星期三\15點45分第三：基因突變每時每刻都有可能發(fā)生。雖然每一個基因突變的頻率很低很低，但一個種群中有很多很多的基因，所以基因的實際突變數是較大的，而且經過代代的遺傳基因突變必然對種群的基因頻率產生影響，使基因的頻率發(fā)生改變。如由a突變成A的數或a突變成其它復等位基因的數相對較大，則a的基因頻率將越來越小。第四：由于各種原因，種群中有的個體會離開該群體，相反的可能，有的同種的外來個體會遷入該種群，使種群中各種基因型的比例發(fā)生變化，而導致種群基因頻率的改變。本文檔共74頁；當前第15頁；編輯于星期三\15點45分

第五：在自然界中，自然選擇是不可抗拒的，始終對種群發(fā)揮作用。如基因型為aa的個體由于本身基因的原因，在特定的環(huán)境條件下，而導致性狀缺陷，不能適應變化了的環(huán)境，在自然選擇中處于不利地位，則a的基因頻率也會越來越小。本文檔共74頁；當前第16頁；編輯于星期三\15點45分

（3）如果該種群出現新的突變型，也就是產生新的等位基因（A2），種群的基因頻率會變化嗎？基因A2的頻率可能會怎樣變化？突變產生的新基因會使種群的基因頻率發(fā)生變化。

基因A2的頻率是增加還是減少，要看這一突變對生物體是有益還是有害的，這往往取決于生物生存的環(huán)境。本文檔共74頁；當前第17頁；編輯于星期三\15點45分生物進化的實質：

種群的進化過程就是種群基因頻率發(fā)生變化的過程。通過討論基因頻率的變化可以認識到，自然界中種群的基因頻率一定會發(fā)生變化，也就是說種群的進化是必然的。本文檔共74頁；當前第18頁；編輯于星期三\15點45分2、一種蛾中控制淺顏色的等位基因是隱性的，控制深顏色的等位基因是顯性的。假設一個種群中有640只淺色的蛾和360只深色的蛾，群體呈遺傳平衡，那么有多少只雜合子的蛾？1、某工廠有男女職工各200名，對他們進行調查時發(fā)現，女性色盲基因的攜帶者為15人，患者5人，男性患者11人，那么這個群體中色盲基因的頻率是多少？

6%320只（15+5×2+11）/（200女×2+200男×1）

因，aa=q2=640/（640+360）=0.64→a=q=0.8又因q+p=1，則A=p=1-q=1-0.8=0.2→Aa=2pq=2×0.8×0.2=0.32→Aa的個體數=0.32×(640只+360只)=320只小試牛刀本文檔共74頁；當前第19頁；編輯于星期三\15點45分解析：都是自交，不能用遺傳平衡定律！由于AA=25%，aa=39%，可知Aa=1-25%-39%=36%。該種群的個體自交一代后，基因型AA=25%×1+36%×?=34%，

答案：B3、已知某種群中，AA基因型頻率為25%，aa基因型頻率為39%，則該種群的個體自交一代后，基因型AA的頻率為（

）

A.50%

B.34%

C.25%

D.61%本文檔共74頁；當前第20頁；編輯于星期三\15點45分歸納總結：在一個隨機交配的群體里，在沒有遷移、突變和選擇的條件下，世代相傳不發(fā)生變化，計算基因頻率時，就可以采用遺傳平衡定律計算，即(P+Q)2=P2+2PQ+Q2=1，P代表A?Q代表a，P2代表AA，2PQ代表Aa，Q2代表aa。常染色體上的基因，已知各基因型的比例，求該種群自交一代后，某基因型或某基因的頻率時，不能用遺傳平衡定律，要先計算出當代各種基因型的頻率，再在自交后代中統計出各種基因型的頻率。本文檔共74頁；當前第21頁；編輯于星期三\15點45分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基因重組染色體變異本文檔共74頁；當前第22頁；編輯于星期三\15點45分

1.基因突變的特點：

普遍性，隨機性，低頻性，多害少利性，不定向性。（二）突變和基因重組

產生生物進化的原材料

思考：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。為什么還能夠作為生物進化的原材料呢？

種群是由許多個體組成的，每個個體的每一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。本文檔共74頁；當前第23頁；編輯于星期三\15點45分

例如：一個果蠅約有104對基因，假定每個基因的突變率都是10－5，若有一個中等數量的果蠅種群（約有108個個體），那么每一代出現基因突變數是多少呢？

2×104×10－5個體×108種群=2×1072．種群中突變的特點：突變數很大、隨機、不定向3．突變的有害和有利也不是絕對的，取決于生物的生存環(huán)境。結論：突變和基因重組產生進化的原材料本文檔共74頁；當前第24頁；編輯于星期三\15點45分基因重組突變新的等位基因多種多樣的基因型種群中出現大量可遺傳的變異變異是不定向的形成了進化的原材料,不能決定生物進化的方向本文檔共74頁；當前第25頁；編輯于星期三\15點45分

人類把鯽魚的后代培育成金魚，實質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。本文檔共74頁；當前第26頁；編輯于星期三\15點45分長滿地衣的樹干上的樺尺蠖黑褐色樹干上的樺尺蠖探究自然選擇對種群基因頻率的影響英19世紀曼徹斯特英20世紀曼徹斯特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？假設：根據前面所學的你能做出假設嗎？本文檔共74頁；當前第27頁；編輯于星期三\15點45分現在我們用數學方法來討論一下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，樺尺蠖種群每年的基因型頻率與基因頻率是多少呢？13.1%升高26%60.9%26.1%73.9%14.6%29.3%56.1%29.3%70.7%降低本文檔共74頁；當前第28頁；編輯于星期三\15點45分(1)在這個探究實驗中根據上面的數據分析，變黑的環(huán)境對樺尺蠖產生了什么樣的影響？變黑的環(huán)境對樺尺蠖淺色個體的出生率有影響嗎？(2)在自然選擇中，直接受選擇的是基因型還是表現型？

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、產卵前就已被天敵捕食。

天敵看到的是樺尺蠖的體色（表現型）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自然選擇使基因頻率定向改變。本文檔共74頁；當前第29頁；編輯于星期三\15點45分原因：結果：（三）自然選擇決定了生物進化的方向

在自然選擇的作用下，種群的基因頻率會發(fā)生定向改變，導致生物朝著一定的方向不斷進化。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。本文檔共74頁；當前第30頁；編輯于星期三\15點45分課堂練習1.對生物進化的方向起決定作用的是（）A.基因重組B.基因突變C.染色體變異D.自然選擇D2.對種群概念的敘述，正確的是（）A.不同空間中同種生物個體的總和B.生活在同一山頭的全部兔子的總和C.一片水田中所有魚的總和D.一個生態(tài)環(huán)境中相互關系的動植物的總和B本文檔共74頁；當前第31頁；編輯于星期三\15點45分3.用現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的本文檔共74頁；當前第32頁；編輯于星期三\15點45分

4．某植物種群中基因AA的個體占20%，基因型aa的個體占50%。（1）該種群中A的基因頻率是______，a的基因頻率是______。（2）該種群自交一代后，基因型AA的個體占______%，基因型aa的個體占_______%。（3）該種群如果連續(xù)自交多代，它的進化趨勢是_________，因為從基因頻率上看是_______的，而從基因型上看是___________________________________________。35%65%27.557.5沒有進化無變化雜合子的比例越來越小，而純合子的比例越來越大本文檔共74頁；當前第33頁；編輯于星期三\15點45分二、隔離與物種的形成本文檔共74頁；當前第34頁；編輯于星期三\15點45分問題：曼徹斯特地區(qū)的樺尺蠖的基因頻率發(fā)生了很大的改變，但是否形成了新的物種？為什么？

能夠在自然狀態(tài)下相互交配并且產生可育后代的一群生物稱為一個物種，簡稱“種”。

它們仍是同一個物種，因未形成生殖隔離，還有基因交流。（一）、物種的概念本文檔共74頁；當前第35頁；編輯于星期三\15點45分

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？本文檔共74頁；當前第36頁；編輯于星期三\15點45分（二）、隔離在物種形成中的作用1、定義:指同一物種不同種群間的個體，在自然條件下基因不能自由交流的現象。2、類型類型地理隔離生殖隔離本文檔共74頁；當前第37頁；編輯于星期三\15點45分（1）、生殖隔離：不同物種之間的個體不能自由交配或交配后不能產生可育的后代的現象。

自然界中存在的不同生物種群之間的生殖隔離是如何產生的呢？求偶方式不同繁殖期不同開花季節(jié)不同花的形態(tài)不同植物動物生殖隔離本文檔共74頁；當前第38頁；編輯于星期三\15點45分（2）地理隔離：由于高山、河流、沙漠或其他地理上的障礙，使不同的種群不能基因交流。如東北虎(左)和華南虎(右)都是亞洲虎的后代，由于長期地理隔離而沒有相互交配，沒有基因交流，形成了地理隔離，它們形成兩個不同的亞種。本文檔共74頁；當前第39頁；編輯于星期三\15點45分資料分析：3、隔離在物種形成中的作用本文檔共74頁；當前第40頁；編輯于星期三\15點45分（1）設想南美洲大陸的一種地雀來到加拉帕戈斯群島后，先在兩個島嶼上形成兩個初始種群。這兩個種群的個體數量都不多。它們的基因頻率一樣嗎？由于這兩個種群的個體數量都不夠多，基因頻率可能是不一樣的。（2）不同島嶼上的地雀種群產生的突變情況是一樣的嗎？為什么？不一樣。因為突變是隨機發(fā)生的本文檔共74頁；當前第41頁；編輯于星期三\15點45分（3）對不同島嶼上的地雀種群來說，環(huán)境的作用又沒有差別？這對種群基因頻率的變化會產生什么影響？不同島嶼的地形和植被條件不一樣，因此環(huán)境的作用會有差別，導致種群基因頻率朝不同的方向改變。

（4）如果這片海域只有一個小島，還會形成這么多種地雀嗎？不會。因為個體間有基因的交流。本文檔共74頁；當前第42頁；編輯于星期三\15點45分自然選擇2自然選擇1地理隔離物種形成的比較常見的方式：原種變異1變異2基因頻率的定向改變變異類型1變異類型2新物種1新物種2生殖隔離地理隔離長期生殖隔離本文檔共74頁；當前第43頁；編輯于星期三\15點45分地理隔離是形成物種的量變階段，生殖隔離是形成物種的質變階段，隔離是物種形成的必要條件。不同物種間都存在著生殖隔離,物種的形成必須經過生殖隔離。思考：物種的形成都需要地理隔離嗎？不一定。如：二倍體西瓜和四倍體西瓜漸變式爆發(fā)式本文檔共74頁；當前第44頁；編輯于星期三\15點45分小結：現代進化論解釋物種形成的基本環(huán)節(jié)1、突變和基因重組產生進化的原材料2、自然選擇決定生物進化的方向(定向)3、隔離導致物種的形成本文檔共74頁；當前第45頁；編輯于星期三\15點45分1、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，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課堂練習本文檔共74頁；當前第46頁；編輯于星期三\15點45分2、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B3、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本文檔共74頁；當前第47頁；編輯于星期三\15點45分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本文檔共74頁；當前第48頁；編輯于星期三\15點45分三、共同進化與生物多樣性的形成本文檔共74頁；當前第49頁；編輯于星期三\15點45分

資料1：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？（一）共同進化本文檔共74頁；當前第50頁；編輯于星期三\15點45分資料2：

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，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？

經過觀察和科學實驗，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。本文檔共74頁；當前第51頁；編輯于星期三\15點45分捕食者的存在是不是對被捕食者有害無益呢？捕食本文檔共74頁；當前第52頁；編輯于星期三\15點45分捕食者的存在是否對被捕食者有害無益？

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?！熬鞯牟妒痴摺辈呗裕翰妒痴咭话悴荒軐⑺械墨C物吃掉，否則自己也無法生存?！笆崭罾碚摗保?/p>

捕食者往往捕食個體數量多的物種，這樣就會避免出現一種或幾種生物在生態(tài)系統中占絕對優(yōu)勢的局面，為其他物種的形成騰出空間有利于增加物種的多樣性。本文檔共74頁；當前第53頁；編輯于星期三\15點45分共同進化的含義1：

不同物種間的共同進化。（包括種間互助和種間斗爭）根瘤菌：與豆科植物共生，形成根瘤并固定空氣中的氮氣供植物營養(yǎng)的一類桿狀細菌。

本文檔共74頁；當前第54頁；編輯于星期三\15點45分

資料3：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，使得大氣中有了氧氣共同進化的含義2：

生物和無機環(huán)境間也存在共同進化。本文檔共74頁；當前第55頁；編輯于星期三\15點45分

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，地球上不僅出現了千姿百態(tài)的物種，而且形成了多種多樣的生態(tài)系統，也就是形成了生物的多樣性。綜上所述：本文檔共74頁；當前第56頁；編輯于星期三\15點45分（二）生物多樣性的形成1、生物多樣性的內容：物種多樣性

基因多樣性生態(tài)系多樣性本文檔共74頁；當前第57頁；編輯于星期三\15點45分化石——埋藏在地層中的古代生物的遺體、遺跡和遺物，石化后形成的。是研究生物進化最直接的證據2、生物多樣性的形成的進化歷程（了解）本文檔共74頁；當前第58頁；編輯于星期三\15點45分最早的生物化石－－古細菌（距今35億年）最早出現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。本文檔共74頁；當前第59頁；編輯于星期三\15點45分13億年前真核生物的紅藻化石

34億年前的古細胞化石

前寒武紀地層中的水母化石前寒武紀生物

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。本文檔共74頁；當前第60頁；編輯于星期三\15點45分多細胞生物大約是什么時期出現的？它們生活在什么環(huán)境？

大約是在寒武紀，生活在海洋中。本文檔共74頁；當前第61頁；編輯于