【高中生物】第3節(jié)++隔離在物種形成中的作用（二）課件+高一下學(xué)期生物人教版（2019）必修2

2023/8/71必修二

遺傳與進(jìn)化雜交雜交自交自交第6章生物的進(jìn)化

第3節(jié)種群基因組成的變化與物種的形成蝗蟲2.影響基因頻率的因素：突變（基因突變、染色體變異）、基因重組和自然選擇3.生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)就是：1.種群是生物進(jìn)化的單位，也是生物繁殖的單位。種群基因頻率發(fā)生變化

在自然選擇的作用下，具有有利變異的個(gè)體有更多的機(jī)會(huì)產(chǎn)生后代，種群中相應(yīng)基因的頻率會(huì)不斷提高；相反，具有不利變異的個(gè)體留下后代的機(jī)會(huì)少，種群中相應(yīng)基因的頻率會(huì)下降。因此，在自然選擇的作用下，種群的基因頻率會(huì)發(fā)生定向改變，導(dǎo)致生物朝著一定的方向不斷進(jìn)化。溫故而知新：

自然選擇使種群的基因頻率發(fā)生定向改變，只要是基因頻率發(fā)生變化，生物就一定發(fā)生了進(jìn)化，但是進(jìn)化一定形成新物種嗎？

19世紀(jì)中葉到20世紀(jì)中葉，英國(guó)曼徹斯特地區(qū)的樺尺蛾種群基因頻率發(fā)生了很大的改變，生物發(fā)生了進(jìn)化。這兩種樺尺蛾還是不是同一物種？是同一物種

同種生物的不同種群，由于突變和選擇因素的不同，其基因組成可能會(huì)朝不同的方向改變，導(dǎo)致種群間出現(xiàn)形態(tài)和生理上的差異。

為什么說(shuō)它們沒(méi)有形成新的物種？又該怎樣判斷兩個(gè)種群是否屬于一個(gè)物種呢？討論同種祖先種群分離種群A種群B種群A?種群B?

我國(guó)科學(xué)家陳楨教授在金魚雜交實(shí)驗(yàn)中就發(fā)現(xiàn)了一個(gè)事實(shí)：任何一種金魚都可以與野生鯽魚雜交，并產(chǎn)生可育后代。證明了金魚與鯽魚不存在生殖隔離，親緣關(guān)系極為密切。之后，科學(xué)家又經(jīng)過(guò)胚胎發(fā)育對(duì)比、染色體組型分析等進(jìn)一步研究表明，金魚就是由中國(guó)鯽魚進(jìn)化而來(lái)。在分類學(xué)上，金魚并非一個(gè)獨(dú)立物種，而是與鯽魚同屬一個(gè)物種。1.種群A、種群B的形態(tài)和主要生理差異是如何形成的？

由于突變和選擇因素不同，其基因組成可能會(huì)朝不同的方向改變，導(dǎo)致種群間出現(xiàn)形態(tài)和生理上的差異。2.種群A和B是否屬于同一個(gè)物種？如何判斷兩個(gè)種群是不是同一個(gè)物種呢？是，相互交配并產(chǎn)生可育后代。

二、隔離在物種形成中的作用例1：不同“人種”世界各地的人雖然各有不同，但他們之間可以彼此通婚，并且產(chǎn)生可育的后代。因此，全世界的人在生物學(xué)上屬于同一個(gè)物種——智人種。物種：在遺傳學(xué)和生物進(jìn)化論的研究中，把能夠在自然狀態(tài)下相互交配并且產(chǎn)生可育后代的一群生物稱為一個(gè)物種。（一）物種的概念例2：馬和驢是一個(gè)物種嗎？

所有的馬是一個(gè)物種，所有的驢也是一個(gè)物種，但是馬和驢不是一個(gè)物種，因?yàn)轳R和驢交配產(chǎn)生的后代——騾沒(méi)有生殖能力，不能繁殖后代。馬（2n=64）驢（2n=62）騾（2n=63）例3.二倍體西瓜和四倍體西瓜是不是一個(gè)物種？為什么？不是

因?yàn)楹蟠扼w西瓜不可育。（二）隔離及其在物種形成中的作用（1）地理隔離

不是，由于高山、河流、沙漠或其他地理上的障礙，每一個(gè)物種總是被分成一個(gè)一個(gè)或大或小的群體，這些群體就是不同的種群。例如，兩個(gè)池塘里的鯉魚就是兩個(gè)種群。

同種生物由于地理障礙而分成不同的種群，使得種群間不能發(fā)生基因交流的現(xiàn)象，叫作地理隔離。

在一個(gè)山谷中,有一個(gè)鼠種群“快樂(lè)”地生活著。雌鼠和雄鼠之間可以自由交配,繁衍后代。后來(lái)由于地質(zhì)和氣候的變化,山谷中形成一條洶涌的大河。鼠種群的個(gè)體,一半在河這邊,一半在河那邊。就這樣過(guò)了幾千年。

后來(lái),河流干涸了,兩個(gè)鼠種群又相遇了。它們發(fā)現(xiàn)彼此大不相同。它們之間還能繁殖后代嗎?1.隔離：不同群體間的個(gè)體，在自然條件下基因不能自由交流的現(xiàn)象

在自然界，是不是同一物種的個(gè)體都生活在一起呢？

地理隔離不僅限制了物種的分布，還增加了種群之間的差異性，兩個(gè)鼠種群經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期地理隔離后，這些差異性逐漸累積，使得差異性非常大，可能形成生殖隔離。

地理隔離→生殖隔離（新物種形成）（2）生殖隔離

不同物種之間一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能產(chǎn)生可育的后代，這種現(xiàn)象叫作生殖隔離。（即不同的物種之間不能發(fā)生基因交流。）雜交二倍體四倍體三倍體P2n=64馬驢2n=62×騾63條染色體F1騾子為什么不可育？

騾子沒(méi)有同源染色體，不能進(jìn)行減數(shù)分裂，因此不能產(chǎn)生配子。

在減數(shù)分裂形成配子時(shí),同源染色體聯(lián)會(huì)時(shí)發(fā)生紊亂,不能形成正常的配子。三倍體無(wú)籽西瓜為什么不可育？生殖隔離和地理隔離的共同點(diǎn)是都不能自由地進(jìn)行基因交流。三倍體西瓜是一個(gè)物種嗎？騾子是一個(gè)物種嗎？為什么？思考：東北虎和華南虎之間存在什么隔離？馬和驢呢？地理隔離生殖隔離

如果把東北虎和華南虎放在同一片森林中，它們?nèi)匀豢梢韵嗷ソ慌洳a(chǎn)生可育的后代，這說(shuō)明東北虎和華南虎仍然屬于同一個(gè)物種。東北虎華南虎馬驢隔離在物種形成中的作用

這是達(dá)爾文在環(huán)球考察中觀察到的現(xiàn)象。在加拉帕戈斯群島上生活著13種地雀。這些地雀的喙差別很大，不同種之間存在生殖隔離。而在遼闊的南美洲大陸上，卻看不到這13種地雀的蹤影。

加拉帕戈斯群島位于南美洲附近的太平洋中，由13個(gè)主要島嶼組成，這些島嶼與南美洲大陸的距離為160~950km。不同島嶼的環(huán)境有較大差別，比如島的低洼地帶，布滿棘刺狀的灌叢；而在只有大島上才有的高地，則生長(zhǎng)著茂密的森林。

這些島嶼是500萬(wàn)年前由海底的火山噴發(fā)后形成的，比南美洲大陸的形成晚得多。因此，可以推測(cè)這些地雀的共同祖先來(lái)自南美洲大陸，以后在各個(gè)島嶼上形成了不同的種群。加拉帕戈斯群島1.設(shè)想南美洲大陸的一種地雀來(lái)到加拉帕戈斯群島后，先在兩個(gè)島嶼上形成兩個(gè)初始種群。這兩個(gè)種群的個(gè)體數(shù)量都不多。它們的基因頻率一樣嗎？2.不同島嶼上的地雀種群，產(chǎn)生突變的情況一樣嗎？3.對(duì)不同島嶼上的地雀種群來(lái)說(shuō)，環(huán)境的作用有沒(méi)有差別？這對(duì)種群基因頻率的變化會(huì)產(chǎn)生什么影響？4.如果這片海域只有一個(gè)小島，還會(huì)形成這么多種地雀嗎？由于這兩個(gè)種群的個(gè)體數(shù)量都不夠多，基因頻率可能是不一樣的。不一樣。因?yàn)橥蛔兪请S機(jī)發(fā)生的，不定向的。

不同島嶼的自然環(huán)境條件不一樣，因此環(huán)境的作用會(huì)有差別，導(dǎo)致種群基因頻率朝不同的方向改變。不會(huì)。因?yàn)閭€(gè)體間有基因的交流。討論加拉帕戈斯群島的地雀2.隔離在物種形成中的作用（1）這些地雀的共同祖先是原始地雀，屬于同一物種。它的后代具有可遺傳的變異，這為地雀進(jìn)化提供了____________。（2）各個(gè)島嶼的地雀因?yàn)橛衉_______隔離而不能進(jìn)行____________，不同島嶼的地形和植被條件不一樣，環(huán)境的作用會(huì)有差別，___________作用不同，使得不同島嶼上的地雀__________向不同方向發(fā)生定向改變，最終它們的基因庫(kù)的差別得到積累形成____________，這便形成了新物種。原料地理基因交流自然選擇基因頻率生殖隔離地雀祖先甲島地雀乙島地雀丙島地雀丁島地雀……突變和基因重組

自然選擇

甲島地雀1乙島地雀2丙島地雀3丁島地雀4種群基因庫(kù)改變……地理隔離不同

不同

有差異

出現(xiàn)生殖隔離

不同物種阻斷基因交流

基因頻率向不同方向發(fā)生改變久而久之形成明顯差異加拉帕戈斯群島上13種地雀形成的過(guò)程圖解，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的地理隔離而達(dá)成生殖隔離，從而形成新物種。

地理隔離→阻斷基因交流→突變、基因重組和自然選擇→基因頻率發(fā)生定向改變→基因庫(kù)出現(xiàn)差異→生殖隔離→新物種。突變和基因重組自然選擇種群基因頻率改變時(shí)間積累導(dǎo)致地理隔離種群間生殖隔離基因庫(kù)的差異導(dǎo)致新物種的形成產(chǎn)生進(jìn)化的原材料決定生物進(jìn)化的方向新物種形成的標(biāo)志生殖隔離形成的根本原因生物進(jìn)化的標(biāo)志物種形成的三個(gè)基本環(huán)節(jié):（1）

提供原材料（2）

使基因頻率定向改變（3）

是物種形成的必要條件突變和基因重組自然選擇隔離1.漸變式（較常見）二倍體四倍體地理隔離生殖隔離長(zhǎng)期加拉帕戈斯群島的地雀（地理隔離不一定都能形成生殖隔離）不同小島上的植被不同,果實(shí)大小不同所致新物種形成標(biāo)志物種形成的方式2.

爆發(fā)式

無(wú)需地理隔離，短時(shí)間內(nèi)即可形成，如自然界中多倍體的形成。物種A雜種植物異源多倍體雜交染色體加倍物種B比較項(xiàng)目物種形成生物進(jìn)化標(biāo)志生殖隔離出現(xiàn)基因頻率改變變化后生物與原生物的關(guān)系屬于不同物種可能屬于同一物種；也可能屬于不同物種二者聯(lián)系只有不同種群的基因庫(kù)產(chǎn)生了明顯的差異，出現(xiàn)生殖隔離才形成新物種；進(jìn)化不一定產(chǎn)生新物種，但新物種產(chǎn)生的過(guò)程中一定存在進(jìn)化。課堂練習(xí)及作業(yè)：1.如圖表示生物新物種形成的基本環(huán)節(jié)，下列對(duì)圖示分析不正確的是（

）A.a表示基因突變和基因重組，為生物進(jìn)化提供原材料B.b表示生殖隔離，生殖隔離是新物種形成的標(biāo)志C.c表示新物種形成，與原物種不能進(jìn)行基因交流D.d表示地理隔離，新物種形成不一定需要地理隔離解析a表示突變和基因重組，是生物進(jìn)化的原材料，A錯(cuò)誤。A2.下列關(guān)于隔離的敘述，不正確的是()A．阻止了種群間的基因交流B．物種的形成都必定先經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的地理隔離C．遺傳組成上的差異是產(chǎn)生生殖隔離的根本原因D．多倍體植物的產(chǎn)生不需要經(jīng)過(guò)地理隔離B3.下列關(guān)于生物進(jìn)化理論的敘述，錯(cuò)誤的是（

）A.形成新物種不一定要經(jīng)過(guò)地理隔離，例如，二倍體西瓜和四倍體西瓜就不是同一個(gè)物種B.自然選擇作用于個(gè)體，從而影響種群的進(jìn)化C.變異是不定向的，基因頻率的改變方向是定向的D.物種形成的三個(gè)基本環(huán)節(jié)是突變、基因重組和自然選擇D4．圖是某海島上蜥蜴形成新物種的過(guò)程，下列有關(guān)說(shuō)法正確的是（）

A．圖示是通過(guò)長(zhǎng)期地理隔離達(dá)到生殖隔離的過(guò)程B．島上蜥蜴產(chǎn)生了適應(yīng)環(huán)境的定向變異C．自然選擇過(guò)程中直接受選擇的是基因型D．蜥蜴新物種的形成不影響島上其他生物種群的進(jìn)化A5．大約一萬(wàn)年前，某大峽谷中的松鼠被一條河流分隔成兩個(gè)種群，兩個(gè)種群現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)生了明顯的分化，過(guò)程如圖所示，下列相關(guān)說(shuō)法正確的是（）

A．地球上新物種的形成都必須先經(jīng)歷a過(guò)程B．b過(guò)程的實(shí)質(zhì)是定向改變種群的基因頻率C．①～⑥只能表示物種形成過(guò)程中基因突變是不定向的D．品系1和品系2種群基因庫(kù)出現(xiàn)了較大差異，立刻形成物種1和物種2B6.下圖表示某小島上蜥蜴進(jìn)化的基本過(guò)程，X、Y、Z表示生物進(jìn)化的基本環(huán)節(jié)。下列相關(guān)敘述正確的是()BA.圖中X、Y、Z分別表示基因突變、自然選擇、隔離B.自然選擇的直接對(duì)象是個(gè)體的表現(xiàn)型而非基因型C.蜥蜴進(jìn)化說(shuō)明形成了生殖隔離D.自然選擇是導(dǎo)致蜥蜴變異的根本原因7.如圖是物種形成的一種模式。物種a因?yàn)榈乩碚系K被分隔為兩個(gè)種群a1和a2，經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的進(jìn)化，分別形成新物種b和c。在此進(jìn)程中的某一時(shí)刻，a1種群的部分群體越過(guò)障礙外遷與a2同域分布，向d方向進(jìn)化。下列有關(guān)敘述正確的是(

)A．b和d存在地理隔離，所以一定存在生殖隔離B．c和d不存在地理隔離，卻可能存在生殖隔離C．若經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的進(jìn)化，a1中的外遷群體與當(dāng)時(shí)

留居群體的基因頻率相同，則b和d是同一物種D．若a1中的外遷群體與當(dāng)時(shí)a2種群的基因頻率

不同，則c和d是不同物種B

8.下列選項(xiàng)中，形成了新物種的是（

）A.二倍體西瓜經(jīng)秋水仙素處理成為四倍體西瓜B.樺尺蛾體色的基因頻率由S(灰色)95%變?yōu)閟(黑色)95%C.馬與驢交配產(chǎn)生了騾子D.克隆羊“多莉”A1.判斷下列與隔離有關(guān)的表述是否正確。（1）在曼徹斯特的樺尺蛾種群中，黑色個(gè)體與淺色個(gè)體之間未出現(xiàn)生殖隔離。（2）加拉帕戈斯群島不同島嶼上的地雀種群之間由于地理隔離而逐漸形成了生殖隔離?！獭?.19世紀(jì)70年代，10對(duì)原產(chǎn)于美國(guó)的灰松鼠被引入英國(guó)，結(jié)果在英國(guó)大量繁殖、泛濫成災(zāi)。對(duì)生活在兩國(guó)的灰松鼠種群，可以作出的判斷是（）

A.兩者尚未形成兩個(gè)物種

B.兩者的外部形態(tài)有明顯差別

C.兩者之間已經(jīng)出現(xiàn)生殖隔離

D.兩者的基因庫(kù)向不同方向改變D練習(xí)與應(yīng)用P118一.概念檢測(cè)1.斑馬的染色體數(shù)為22對(duì)，驢的染色體數(shù)為31對(duì)，斑馬和驢雜交產(chǎn)生的后代兼具斑馬和驢的特征，稱為斑驢獸或驢斑獸，俗稱“斑驢”。斑馬和驢雜交產(chǎn)生的后代是可育的嗎？你能從染色體組的角度作出解釋嗎？

斑馬和驢雜交產(chǎn)生的后代是不育的。由題中所給斑馬和驢的染色體數(shù)可知，其雜交后代的染色體數(shù)為53條（不是偶數(shù)），雜交后代無(wú)法通過(guò)減數(shù)分裂產(chǎn)生正常的配子。二、拓展應(yīng)用斑驢（不育）×2.在自然界，獅和虎是不可能相遇的。在動(dòng)物園里，一般也將這兩種動(dòng)物分開圈養(yǎng)。近年來(lái)才出現(xiàn)將它們的幼崽放在一起飼養(yǎng)的做法，目的是獲得有觀賞價(jià)值的雜交后代——獅虎獸或虎獅獸，你對(duì)這種做法有什么看法？

可以從不同角度提出看法并交流。例如，從科學(xué)研究角度看，這