4.1生物進(jìn)化理論課件-高一下學(xué)期生物必修2

“創(chuàng)世說(shuō)”認(rèn)為：生物是由上帝創(chuàng)造的，物種是不變的；神創(chuàng)論女?huà)z造人第四章生物的進(jìn)化第一節(jié)生物進(jìn)化理論拉馬克（1744—1829）一、拉馬克的生物進(jìn)化理論①環(huán)境多樣性是生物多樣性的原因；②“用進(jìn)廢退”；③“獲得性遺傳”；1、拉馬克的生物進(jìn)化理論要點(diǎn)：“用進(jìn)廢退”：拉馬克認(rèn)為，生物有的器官由于經(jīng)常使用而發(fā)達(dá)，有的器官由于不使用而退化；鼴鼠穴居，視覺(jué)明顯退化，前足適宜挖掘；食蟻獸的舌頭之所以細(xì)長(zhǎng)，是由于長(zhǎng)期舔食螞蟻的結(jié)果白鷺為了在水中覓食時(shí)不沾濕身體，用力伸長(zhǎng)兩腿，久而久之，代代相傳，導(dǎo)致兩腿漸漸變長(zhǎng)；由于適應(yīng)環(huán)境的變化而引起的能夠遺傳的性狀變異；“獲得性遺傳”：2、拉馬克學(xué)說(shuō)的意義：①是歷史上第一個(gè)比較完整的進(jìn)化學(xué)說(shuō)；②否定了創(chuàng)世說(shuō)和物種不變論，奠定了科學(xué)進(jìn)化論的基礎(chǔ)；①提出的用進(jìn)廢退和獲得性遺傳的觀點(diǎn)缺少科學(xué)證據(jù)的支持，大多來(lái)自主觀臆測(cè)；3、拉馬克學(xué)說(shuō)的局限性：②過(guò)于強(qiáng)調(diào)環(huán)境的變化直接導(dǎo)致物種的改變，具有局限性；二、達(dá)爾文的生物進(jìn)化理論達(dá)爾文（1809-1882）是英國(guó)的博物學(xué)家，他曾隨英國(guó)海軍勘探船“貝格爾號(hào)”，做了歷時(shí)五年（1831-1836）的環(huán)球航行考察，在動(dòng)植物和地質(zhì)等方面進(jìn)行了廣泛的觀察，并采集了大量的生物標(biāo)本和礦物標(biāo)本，經(jīng)過(guò)深入研究，形成了生物進(jìn)化的觀點(diǎn)。終于在1859年出版了震動(dòng)當(dāng)時(shí)學(xué)術(shù)界的巨著《物種起源》。1、達(dá)爾文提出了以“自然選擇”學(xué)說(shuō)為核心的生物進(jìn)化理論：（1）物種演變和共同起源：物種是可變的，生物進(jìn)化通過(guò)物種的演變而進(jìn)行，地球上現(xiàn)今生存的物種，都是曾經(jīng)存在過(guò)的物種的后代，源于共同的原始祖先。犰狳（2）生存斗爭(zhēng)和自然選擇生存斗爭(zhēng)包含了生物與同種或異種生物以及與無(wú)機(jī)環(huán)境之間的斗爭(zhēng)，生存斗爭(zhēng)是由生物的過(guò)度繁殖引起的，生存斗爭(zhēng)的結(jié)果是“適者生存，不適者被淘汰”（3）適應(yīng)是自然選擇的結(jié)果經(jīng)生存斗爭(zhēng)，適應(yīng)環(huán)境的個(gè)體能夠生存下來(lái)，不適應(yīng)環(huán)境的個(gè)體被淘汰；在馬德拉群島的克格倫島上，達(dá)爾文觀察了550多種甲蟲(chóng)，其中有200種甲蟲(chóng)的翅明顯退化或無(wú)翅，而另一些甲蟲(chóng)的翅則非常發(fā)達(dá)。達(dá)爾文的解釋?zhuān)簭?qiáng)烈的海風(fēng)對(duì)甲蟲(chóng)翅的多種性狀進(jìn)行了選擇。在連續(xù)的世代中，翅非常發(fā)達(dá)和翅明顯退化的甲蟲(chóng)獲得了最好的生存機(jī)會(huì)，而那些翅較弱、飛行能力不強(qiáng)的甲蟲(chóng)常常被海風(fēng)吹落到海水里。翅非常發(fā)達(dá)和翅明顯退化的甲蟲(chóng)能適應(yīng)海島的海風(fēng)環(huán)境，并世代繁衍。2、模型分析生物進(jìn)化的原因過(guò)度繁殖遺傳和變異生存斗爭(zhēng)積極思維：果蠅耐藥性怎樣形成的？1.有研究者做了果蠅對(duì)DDT耐藥性形成過(guò)程的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)分兩組進(jìn)行。2.第一組實(shí)驗(yàn)：將許多果蠅混合飼養(yǎng)，任其自由交配，同時(shí)加入一定量DDT；果蠅群體一代代地繁殖，每代都用DDT處理，逐代增加DDT濃度。經(jīng)過(guò)十幾代后，果蠅對(duì)DDT的耐藥性明顯增強(qiáng)，可以耐受比原來(lái)高出幾百倍劑量的DDT。3.第二組實(shí)驗(yàn)：改混合飼養(yǎng)為單獨(dú)飼養(yǎng)，即選擇親代中從未接觸DDT的雌果蠅和雄果蠅，按一雌一雄成對(duì)放入獨(dú)立的培養(yǎng)瓶，組成若干家系，繁殖后再將每個(gè)家系分成兩瓶，一瓶放入一定量DDT，另一瓶不放DDT，結(jié)果表明，不同家系后代的存活數(shù)量明顯不同。淘汰死亡率高的家系，保留死亡率很低的家系。在死亡率很低的家系中有未經(jīng)DDT處理的培養(yǎng)瓶，從中選取果蠅，按一雌一雄成對(duì)的方式再建立若干家系，每一家系仍分成兩瓶重復(fù)上述步驟，經(jīng)過(guò)十幾次選擇，出現(xiàn)了對(duì)DDT有明顯耐藥性的家系，其耐藥性快速增強(qiáng)，速率與第一組實(shí)驗(yàn)相當(dāng)。使用DDT前，果蠅群體中已經(jīng)存在對(duì)DDT耐受程度不同的個(gè)體，只不過(guò)在沒(méi)有DDT的環(huán)境中，耐藥性性狀無(wú)法表現(xiàn)出來(lái)。使用DDT后，耐藥性差的個(gè)體被淘汰而無(wú)法繁殖后代；隨著DDT劑量的不斷增加，耐藥性強(qiáng)的個(gè)體被保留，并通過(guò)繁殖活動(dòng)逐漸成為群體中的主體。依據(jù)達(dá)爾文生物進(jìn)化理論，果蠅群體中耐藥個(gè)體的增多是DDT選擇的結(jié)果。判斷：因?yàn)榻?jīng)常使用抗生素，所以使細(xì)菌產(chǎn)生了抗藥性變異（

）果蠅耐藥性怎樣形成的解釋?zhuān)骸立俸侠淼慕忉屃松镞M(jìn)化的原因；①對(duì)遺傳和變異的本質(zhì)，未做出科學(xué)解釋?zhuān)虎凵锒鄻有院瓦m應(yīng)性是進(jìn)化的結(jié)果；②解釋了生命現(xiàn)象的統(tǒng)一性是所有生物都有共同的祖先；2、達(dá)爾文自然選擇學(xué)說(shuō)的意義：②對(duì)生物進(jìn)化的解釋也局限于個(gè)體水平；③強(qiáng)調(diào)物種的形成都是漸變的結(jié)果，不能很好的解釋物種大爆發(fā)的等現(xiàn)象；3、達(dá)爾文自然選擇學(xué)說(shuō)的局限性：三、以“自然選擇學(xué)說(shuō)”為核心的現(xiàn)代生物進(jìn)化理論（一）種群是生物進(jìn)化的基本單位；（二）突變和基因重組提供進(jìn)化的原材料；（三）自然選擇決定生物進(jìn)化的方向；（四）隔離是物種形成的必要條件；杜布贊斯基現(xiàn)代生物進(jìn)化理論提出者：現(xiàn)代生物進(jìn)化理論內(nèi)容：（一）種群是生物進(jìn)化的基本單位；1、種群：指生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個(gè)體的集合；判斷下列是否屬于種群：（1）一個(gè)池塘中的全部的魚(yú)（

）（2）一個(gè)池塘中的全部的鯉魚(yú)（

）（3）兩個(gè)池塘內(nèi)的全部青蛙（）（4）一片草地上的全部植物（

）（5）一片草地上的全部蒲公英（）（6）一片樹(shù)林中的全部獼猴（）注：種群是生物進(jìn)化的基本單位也是生物繁殖的基本單位；×√××√√2、種群基因庫(kù)：一個(gè)種群中全部個(gè)體所含有的基因總和；這些金魚(yú)各自有自己的基因，共同構(gòu)成了種群的基因庫(kù)。它們各自的基因都是基因庫(kù)的一部分。個(gè)體數(shù)目越多，個(gè)體間的差異越大，基因庫(kù)也就越大。注：種群基因庫(kù)的組成是不斷變化的，主要體現(xiàn)在基因頻率和基因型頻率的改變上；判斷：一個(gè)種群中的每個(gè)個(gè)體都含有基因庫(kù)中的全部基因（

）×

3.基因頻率和基因型頻率基因頻率：是指在一個(gè)種群基因庫(kù)中，某個(gè)基因占全部等位基因數(shù)的比率；基因頻率＝×100%基因型頻率：基因型頻率＝是指某種基因型的個(gè)體在種群中所占的比率；×100%例1：從某種群中隨機(jī)抽出100個(gè)個(gè)體，測(cè)知基因型為AA、Aa和aa的個(gè)體分別是30、60和10；求：①AA、Aa、aa基因型頻率；②A和a的基因頻率；解：

①P（AA）＝＝（10×2+60）/200×100%=40%②法一：P（A）＝P（a）＝同理：AA/總個(gè)體數(shù)×100%＝30/100×100%=30%P（Aa）＝60/100×100%=60%P（aa）＝10/100×100%=10%×100%A/（A+a）＝（30×2+60）/200×100%＝60%同理：a/（A+a）×100%例1：從某種群中隨機(jī)抽出100個(gè)個(gè)體，測(cè)知基因型為AA、Aa和aa的個(gè)體分別是30、60和10。求：①AA、Aa、aa基因型頻率；②A和a的基因頻率；解：

＝10%＋1/2×60%＝40%②法二：P（A）＝P（a）＝P（AA）＋1/2P（Aa）＝30%＋1/2×60%＝60%同理：P（aa）＋1/2P（Aa）注：等位基因頻率之和等于1；基因型頻率之和也等于1；例2：某種群中基因型XBXB有20個(gè)，XBY有5個(gè)，XBXb有20個(gè)，XbY有5個(gè)；求：①XBXB和XbY的基因型頻率②XB和Xb的基因頻率；解：

P（XBXB）＝XBXB/所有個(gè)體=20/（20+5+20+5）=40%P（XbY）＝

XbY/所有個(gè)體=5/（20+5+20+5）=10%P（XB）＝XB/（XB+Xb）＝（40+5+20）/（40+5+40+5）=65/90=72.2%P(Xb)＝Xb/（XB+Xb）＝（20+5）/（40+5+40+5）=25/90=27.8%積極思維：如果一個(gè)種群符合下列條件：這個(gè)種群的基因頻率（包括基因型）就可以一代代穩(wěn)定不變，保持平衡；①群體數(shù)量足夠大；②全部的雌雄個(gè)體間都能自由交配并能產(chǎn)生后代；③沒(méi)有遷入與遷出；④沒(méi)有自然選擇；⑤也沒(méi)有基因突變和染色體變異。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%4、遺傳平衡定律（哈代-溫伯格定律）當(dāng)群體滿(mǎn)足以下五個(gè)條件：①種群數(shù)量足夠大；②全部的雌雄個(gè)體間都能自由交配并能產(chǎn)生后代；③沒(méi)有遷入與遷出；④沒(méi)有自然選擇；⑤基因A和a都不產(chǎn)生突變時(shí)，種群的基因頻率將不會(huì)改變。設(shè)A的基因頻率為p，a的基因頻率為q；則有p+q=1，那么(p+q)2

=p2+2pq+q2

，其中p2的值就是AA基因型的頻率，2pq的值就是Aa基因型的頻率，q2的值就是aa基因型的頻率。

注：①若已知AA的基因型頻率為m，則A的基因頻率為_(kāi)__。②生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率的改變；注：影響基因頻率變化的因素：突變和基因重組、自然選擇、遷入和遷出、隔離、遺傳漂變等；1.在某一種群中,經(jīng)過(guò)調(diào)查得知,隱性性狀(等位基因用A、a表示)約占9%,那么該性狀的AA、Aa基因型個(gè)體出現(xiàn)的頻率分別約為 、、0.55、、0.732.在某一個(gè)種群中，已調(diào)查得知，顯性純合性狀（等位基因用A、a表示）占16%，那么該種群的aa、Aa基因型個(gè)體出現(xiàn)的概率分別為、、0.24、、0.36習(xí)題鞏固：CA4.在一個(gè)種群中基因型為AA的個(gè)體占70%，Aa的個(gè)體占20%，aa的個(gè)體占10%。A基因和a基因的基因頻率分別是A.70%、30% B.50%、50%C.90%、10% D.80%、20%3.在一次紅綠色盲的調(diào)查中，共調(diào)查男女各200名，調(diào)查發(fā)現(xiàn)，女性紅綠色盲基因的攜帶者有15人，患者有5人，男性患者有11人。那么這個(gè)群體中紅綠色盲基因的頻率是A．4.5%B．6%

C．9%D．7.8%BD5.一個(gè)隨機(jī)交配的足夠大的種群中，某一相對(duì)性狀(由基因A、a控制)中顯性性狀的基因型的頻率是0.36，則A．該種群繁殖一代后雜合子(Aa)的基因型頻率是0.32B．顯性基因的基因頻率大于隱性基因的基因頻率C．若該種群基因庫(kù)中的基因頻率發(fā)生變化，說(shuō)明一定發(fā)生了基因突變D．若該種群中A基因的頻率為0.4，則表現(xiàn)為A基因所控制的性狀的個(gè)體在種群中占40%A6.某植物種群,AA基因型個(gè)體占30%,aa基因型個(gè)體占20%,則:(1)該植物的A、a基因頻率分別是

、

。

(2)若該植物種群自交,后代中AA、aa基因型個(gè)體分別占

、

。這時(shí)A、a的基因頻率分別是_

、

。

(3)依據(jù)現(xiàn)代生物進(jìn)化理論,這種植物在兩年中是否發(fā)生了進(jìn)化?

,原因是

。

(4)由此可見(jiàn),進(jìn)化的基本單位是

,進(jìn)化的原材料由

提供,是否發(fā)生進(jìn)化取決于

,進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是

。55%45%42.5%32.5%55%45%否種群的基因頻率沒(méi)有發(fā)生改變種群突變和基因重組自然選擇種群基因頻率的改變（二）突變和基因重組提供進(jìn)化的原材料；例：假設(shè)每個(gè)果蠅約有2×104個(gè)基因，假定每個(gè)基因的突變率都是10-5。若有一個(gè)中等數(shù)量的果蠅種群(約有107個(gè)個(gè)體)，請(qǐng)計(jì)算出每一代出現(xiàn)的基因突變數(shù)是多少?自然界中突變的頻率很低，能作為進(jìn)化的原材料嗎？2.0×104×10-5×107=2.0×106(個(gè))大量的突變基因重組多種多樣的基因型多種多樣可遺傳的變異類(lèi)型自然突變的頻率很低注：突變＝基因突變＋染色體變異注：①突變和基因重組是隨機(jī)的、不定向的，不能決定生物進(jìn)化的方向；②生物突變的有利和有害不是絕對(duì)的,往往取決于環(huán)境；思考：自然界生物進(jìn)化都是有方向的，那生物進(jìn)化的方向是什么因素決定的？（三）自然選擇決定生物進(jìn)化的方向；在特定環(huán)境中，種群內(nèi)可遺傳的變異將賦予某些個(gè)體生存和繁殖的優(yōu)勢(shì)，經(jīng)過(guò)自然選擇，具有有利變異的個(gè)體更好地適應(yīng)這種特定的生存環(huán)境，有更多機(jī)會(huì)繁衍后代，相應(yīng)的基因頻率會(huì)不斷提高；相反，具有不利變異的個(gè)體較難生存下去，留下后代的機(jī)會(huì)更少，相應(yīng)的基因頻率會(huì)不斷下降。注：①自然選擇可以使種群的基因頻率定向改變，最終導(dǎo)致生物朝著一定的方向不斷進(jìn)化；②自然選擇作用的是個(gè)體的表型，不是基因型；③進(jìn)化是“先變異，后選擇”；積極思維：不同體色的樺尺蛾數(shù)量為什么會(huì)變化？英國(guó)的曼徹斯特地區(qū)有一種樺尺蛾。它們夜間活動(dòng)，白天休息在樹(shù)干上，其體色受一對(duì)等位基因S和s控制，黑色(S)對(duì)淺色(s)是顯性的。在19世紀(jì)中葉以前，樺尺蛾幾乎都是淺色型的，該種群中S基因的頻率很低，在5%以下。到了20世紀(jì)中葉，隨著當(dāng)?shù)氐墓I(yè)發(fā)展，工廠(chǎng)排除的煤煙使樹(shù)干上的地衣不能生存，導(dǎo)致樹(shù)皮裸露被煤煙熏成黑褐色，從而導(dǎo)致黑色型的樺尺蛾卻成了常見(jiàn)的類(lèi)型，S基因的頻率上升到95%以上。（四）隔離是物種形成的必要條件；具有一定的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理功能特征，在自然狀態(tài)下能夠相互交配并繁殖可育后代的一群生物個(gè)體，通常稱(chēng)為物種，簡(jiǎn)稱(chēng)為“種”。1、物種：馬驢騾判斷：馬和驢雜交可以產(chǎn)生騾子，所以馬和驢是同一個(gè)物種（

）×指同種生物中不同種群的個(gè)體在自然條件下不能自由交流基因的現(xiàn)象。隔離主要包括地理隔離和生殖隔離。2、隔離：地理隔離：指同一種生物由于地理屏障而被分隔成不同的種群，各種群之間不發(fā)生基因交流的現(xiàn)象。加拉帕戈斯群島上地雀的喙形進(jìn)化示意圖東北虎和華南虎長(zhǎng)期的地理隔離變?yōu)閮蓚€(gè)不同的虎亞種；長(zhǎng)期的地理隔離，同一物種可能演化為不同的物種，這些物種的個(gè)體之間不能自由交配或交配后不能產(chǎn)生可育后代的現(xiàn)象。生殖隔離：注：新物種形成的標(biāo)志是產(chǎn)生了生殖隔離；地理隔離

阻斷基因交流在不同的突變和基因重組以及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(kù)出現(xiàn)差異差異進(jìn)一步加大生殖隔離新物種形成（1）漸變式：經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的地理隔離而達(dá)到生殖隔離；3、物種的形成過(guò)程：（2）爆發(fā)式：3、物種的形成過(guò)程：不需要地理隔離，在很短的時(shí)間內(nèi)就能產(chǎn)生生殖隔離；如：①二倍體西瓜和四倍體西瓜屬于兩個(gè)物種；②異源多倍體的形成；4、物種形成的三個(gè)環(huán)節(jié)：突變和基因重組、自然選擇及隔離；判斷：①生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因型頻率的改變（）②自然選擇可以使種群的基因頻率發(fā)生定向改變（）③自然選擇決定生物變異和進(jìn)化的方向（）④變異都可以為生物進(jìn)化提供原材料（）⑤新物種的形成不一定要經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期地理隔離（）⑥地理隔離一定會(huì)導(dǎo)致生殖隔離（）⑦生殖隔離的形成必須經(jīng)過(guò)地理隔離（）⑧生物之間只要能夠交配產(chǎn)生后代便是同一物種（）⑨農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上經(jīng)常使用農(nóng)藥會(huì)使害蟲(chóng)產(chǎn)生抗藥性變異（）⑩從未接觸過(guò)抗生素的細(xì)菌也可能具有抗藥性（）11.生物進(jìn)化不一定導(dǎo)致新物種的形成，但新物種的形成一定經(jīng)過(guò)生物進(jìn)化（）12.有害突變不能為生物進(jìn)化提供原材料（）×√××√××××√√×1．下列有關(guān)種群的說(shuō)法錯(cuò)誤的是A．種群是生物進(jìn)化的基本單位B．種群是生物繁殖的基本單位C．黃山和華山的黃松是一個(gè)種群D．一個(gè)生物種群中全部個(gè)體所含有的基因總和叫做這個(gè)種群的基因庫(kù)2．下列關(guān)于新物種形成的敘述，正確的是A．生物進(jìn)化的結(jié)果就是形成新物種B．生殖隔離是地理隔離的必然結(jié)果C．產(chǎn)生生殖隔離是形成新物種的必要條件D．基因突變一定能導(dǎo)致新物種的產(chǎn)生習(xí)題鞏固：CC3.以自然選擇學(xué)說(shuō)為核心的現(xiàn)代生物進(jìn)化理論認(rèn)為,新物種的形成是A、自然選擇的結(jié)果B、突變，選擇和遺傳的綜合作用C、用進(jìn)廢退的結(jié)果D、突變和基因重組，自然選擇及隔離的綜合作用4.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、對(duì)所有的物種來(lái)說(shuō),地理隔離必然導(dǎo)致生殖隔離C、種群基因庫(kù)間的差異是產(chǎn)生生殖隔離的根本原因D、不同的物種之間必然存在著生殖隔離DB1、日本科學(xué)家

提出“中性突變”進(jìn)化理論，簡(jiǎn)稱(chēng)“中性學(xué)說(shuō)”。2、內(nèi)容：生物進(jìn)化的主導(dǎo)因素不是

，而是

的隨機(jī)固定。在進(jìn)化過(guò)程中，核酸、蛋白質(zhì)等分子的

會(huì)發(fā)生一定的置換，通常用它們的

來(lái)計(jì)算相應(yīng)分子的進(jìn)化速率。木村資生自然選擇中性突變堿基、氨基酸置換率四、分子進(jìn)化的中性學(xué)說(shuō)四、分子進(jìn)化的中性學(xué)說(shuō)中性