《现代生物进化理论的主要内容》ppt课件(上课).pptx

,第2节 现代生物进化理论的主要内容,达尔文的自然选择学说：生存斗争中有利变异的个体容易活下来并留下后代。可见，自然选择作用于个体，且是个体的表现型，而个体表现性随个体的死亡而消失，但是决定表现型的基因随生殖而延续，并在群体中扩散。所以现代生物进化理论研究群体的基因组成。,一、种群基因频率的改变与生物进化,（一）种群是生物进化的基本单位：,1、种群概念：,生活在一定区域的同种生物的全部个体。,例：判断下列是否属于种群,（1）一个池塘中的全部鲤鱼（2）一个池塘中的全部鱼（3）一片草地上的全部植物（4）一片草地上的全部蒲公英,2、种群的特点：,种群中的个体并不是机械地集合在一起，而是彼此可以交配，并通过繁殖将各自的基因传给后代。,同前一年的蝗虫种群相比，新形成的蝗虫种群在基因组成上会有什么变化吗？,3、基因库：,一个种群中全部个体所含有的全部基因。,4、基因频率：,在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率。,5.基因型频率特定基因型的个体种群总个体数,某基因的个数 该对等位基因的总数,例:从种群中随机抽出100个个体，测知基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个。那么A和a的基因频率是多少?,解:,A基因的基因频率为:,a基因的基因频率为：,基因频率=,=纯合子频率+1/2杂合子频率,= 40%,=30/100100% +1/260/100100% = 60%,=10/100100% +1/260/100100% = 40%,A%=,a%=, 100%,= 60%,6.基因频率的计算,在有性生殖过程中，如果符合以上的理想条件，(1)该种群产生的A 配子和a 配子的比率各是多少?,A 60%,a 40%,A 60%,a 40%,36%,24%,16%,AA,Aa,Aa,24%,aa,(2)子代基因型的频率各是多少?(3)子代种群的基因频率各是多少?,30%,30%,30%,10%,36%,48%,60%,40%,16%,36%,48%,16%,60%,40%,(4)在讨论题2中的群体满足五个条件的情况下,计算子二代、子三代的基因频率与基因型频率 ; 分析一下各代基因频率与基因型频率相同吗？,7.哈迪温伯格定律：(遗传平衡定律) 1908年，英国数学家哈迪和德国医生温伯格分别提出关于基因频率稳定性的见解。他们指出，一个有性生殖的自然种群中，在符合以下5个条件的情况下，各等位基因的频率和等位基因的基因型频率在一代一代的遗传中是稳定不变的，或者说，是保持着基因平衡的。这5个条件是：种群大；种群中个体间的交配是随机的；没有突变发生；没有个体的迁入和迁出没有自然选择。这就是哈迪-温伯格定律。,哈迪-温伯格定律,处于平衡状态的种群，一对等位基因Aa，A的频率为p，a的频率为q，则： AA的基因频率为p2； Aa的基因频率为2pq； aa的基因频率为q2,哈迪-温伯格定律可用数学方程式表示为：(p+q)2=p2+2pq+q2,遗传平衡时，基因频率和基因型频率有如下关系：即遗传平衡公式。p（A） q（a）2 p2（AA）2pq（Aa）q2（aa）,满足五个假设条件的种群是理想的种群,在自然条件下,这样的种群是不存在的.这也从反面说明了在自然界中,种群的基因频率迟早要发生变化,也就是说种群的进化是必然的.,（5）上述计算结果是在满足五个假设条件的基础上计算的，对自然界的种群来说，这五个条件都能成立吗？特别是如果第点假设（基因A和a都不产生突变,即没有基因突变和染色体变异。）成立这与前面我们所学的基因突变的哪个特性相违背？,与基因突变的普遍性相违背。,(6)、如果该种群出现新的突变型，也就是产生新的等位基因（A2），种群的基因频率会变化吗？基因A2的频率可能会怎样变化？,突变产生的新基因会使种群的基因频率发生变化。基因A2的频率是增加还是减少，要看这一突变对生物体是有益还是有害的，这往往取决于生物生存的环境。,1已知人眼的褐色（A）对蓝色（a）是显性。在一个有300人的人群中，蓝眼的人36人，褐眼的有264人，其中纯合体有120人。那么，在这一个人群中A和a的基因频率分别为 A 0.64和0.36 B 0.36和0.64 C 0.50和0.50 D 0.82和0.18,2.某工厂有男女职工各200名，对他们进行调查时发现，女性色盲基因携带者为15人，女性患者1人，男性患者14人，这个群体中色盲基因的频率应为（ ）。 A、15% B、3.88% C、5.17% D、10.3%,(二)突变和基因重组产生进化的原材料,现代遗传学研究表明，可遗传的变异来源于基因突变、基因重组和染色体变异。其中基因突变和染色体变异统称为突变。,突变和基因重组为生物进化提供原材料，不能决定生物进化的方向。,基因突变产生的等位基因，通过有性生殖过程中的基因重组而形成多种多样有基因型。使种群出现大量可遗传的变异，为生物进化提供了原材料。,19世纪，桦尺蠖种群中黑色基因（S）频率为5%，浅灰色基因（s）频率为95%,20世纪，桦尺蠖种群中黑色基因（S）频率为95%，浅灰色基因（s）频率为5%,资料展示：,(三)自然选择决定生物进化的方向,自然选择如何影响基因频率? 淘汰不利变异基因、积累有利变异基因,结论：自然选择决定生物进化的方向,结果是： 使基因频率定向改变。,在自然选择作用下，种群的基因频率会发生定向改变，导致生物朝着一定的方向不断进化。,讨论：1、变黑的环境对桦尺蠖产生了什么样的影响？树干变黑会影响桦尺蠖中浅色个体的出生率吗？为什么？2.在自然选择的过程中，直接受作用的是基因型还是表现型？为什么？,天敌看到的是桦尺蠖得体色（表现型）而不是控制体色的基因,变黑的环境使控制浅色的s基因频率减少，S基因频率增加,许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食,小结（自然选择决定生物进化的方向）：,种群中产生的变异是（ ）的，经过长期的自然选择，其中不利变异被不断淘汰，有利变异逐渐（ ），从而使种群的基因频率发生（ ）改变，导致生物朝向一定方向进化。可见，生物进化的方向是由（ ）决定的。,不定向,积累,定向,自然选择,种群中产生的变异（ ）自然选择方向( ),不定向,定向,1.某岛屿上存在着尺蛾的两个变种，该地区原为森林，后建设成工业区。下表为该地区不同时期的两个变种尺蛾的数量比。这些变化产生的原因是 ( )A灰尺蛾迁离，黑尺蛾迁入B工业煤烟使灰尺蛾变成黑尺蛾C自然选择作用 D人工选择的作用2.用现代生物进化理论分析解释狼的进化过程。(1)狼群中存在不同类型的个体，如有跑得快的，有跑得慢的。它说明生物具有_的特性，而这种特性是生物进化的 。(2)随着环境的改变，食物稀少，跑得快、凶猛的狼才能获得食物生存下去。这样，食物、环境对狼起了_作用，而这种作用是_的，它决定着生物进化的_。,C,变异,原材料,选择,方向,定向的,变异,原材料,选择,方向,定向的,二. 隔离与物种的形成,1.物种的概念： 在遗传学和进化论中，把能够在自然状态下相互交配，并能够产生出可育后代的一群生物称为一个物种，简称“种”。,2.生殖隔离： 不同物种一般不能自由交配，即使交配成功也不能产生出可育后代。（动物因求偶方式不同、繁殖期不同，植物因开花季节、花的形态不同，而造成的不能交配等都属于生殖隔离 ）,3.地理隔离：同一种生物，由于地理上的障碍而分成不同的种群，使得种群间不能发生基因交流的现象，叫做地理隔离。,2.隔离,概念：不同种群间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。,隔离的类型,生殖隔离(reproductive isolation),地理隔离(geographical isolaton),经过长期的地理隔离而形成生殖隔离，从而形成新物种。,多倍体的形成不需经地理隔离。,3、隔离在物种形成中的作用：新物种形成。,加拉帕戈斯群岛上几种地雀,. 隔离在物种形成中的作用,地雀,甲岛地雀乙岛地雀丙岛地雀丁岛地雀,突变和基因重组,自然选择,甲岛地雀1,乙岛地雀2,丙岛地雀3,丁岛地雀4,种群基因库改变,地理隔离,生殖隔离,物种形成的三个基本环节: 突变和基因重组 自然选择 隔离（必要条件）,物种和种群间存在什么样的联系呢？,能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物称为一个物种，简称“种”。,生活在一定区域的同种生物的全部个体。种群是生物进化和繁殖的单位同一种群内的个体之间可以进行基因交流。,较小范围内生物的个体,分布在不同区域内的同种生物的许多种群组成,1.一个物种可以包括许多种群，如同一种鲫鱼可以生活在不同的池塘，湖泊，形成一个个被陆地隔离的种群。2.同一物种的多个种群之间存在地理隔离，长期发展下去可能成为不同的亚种（或品种）进而形成多个新物种。,达尔文在加拉帕戈斯群岛上发现几种地雀，用现代进化理论解释错误的是 ( )A 、经过长期的地理隔离而达到生殖隔离，导致原始地雀物 种形成现在的地雀物种B 、生殖隔离一旦形成，原来属于同一物种的地雀很快进化形成不同的物种C 、这些地雀原先属于同一雀种，从南美大陆迁来后，逐渐分布在不同的群岛，出现不同的突变和基因重组D 、自然选择对不同的种群的基因频率的改变所起的作用有所差别。,B,下列说法正确的（ ）A、地理隔离一旦形成，原来属于同一物种的个体就成了不同物种B、生殖隔离一旦形成，原来属于同一物种的个体就成了不同物种C、地理隔离是形成新物种的必然经历D、每个新物种的形成都必定经历从地理隔离达到生殖隔离的过程,B,小结： 以（ ）为核心的现代生物进化理论，其基本观点是（ ）是生物进化的基本单位，生物进化的实质在于种群（ ）的改变。（ ）（ ）及（ ）是物种形成过程的三个基本环节，通过它们的综合作用，种群产生分化，最终导致新物种的形成。在这个过中，（ ）产生生物进化的原材料，（ ）使种群的基因频率定向改变并决定生物进化的方向，（ ）是新物种形成的必要条件。,自然选择学说,种群,基因频率,突变和基因重组,自然选择,隔离,突变和基因重组,自然选择,隔离,三、共同进化与生物多样性的形成,1.共同进化任何一个物种都不是单独进化的。不同物种之间，生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展，这就是共同进化。,捕食者与被捕食者的相互选择,开花植物与传粉动物的互助互利,捕食者所捕食的大多是被捕食者中年老、病弱或年幼的个体，客观上起到促进种群发展的作用。,“精明的捕食者”策略：捕食者一般不能将所有的猎物吃掉，否则自己也无法生存。,“收割理论”：捕食者往往捕食个体数量多的物种，这样就会避免出现一种或几种生物在生态系统中占绝对优势的局面，为其他物种的形成腾出空间有利于增加物种的多样性。,捕食者的存在是否对被捕食者有害无益？,2.生物多样性的形成,地球上所有的植物、动物和微生物，它们所拥有的全部基因以及各种各样的生态系统，共同构成了生物多样性。,简单复杂低等高等原核细胞真核细胞单细胞多细胞无性生殖有性生殖原始异养厌氧自养厌氧自养需氧水生水陆两栖陆生,生物多样性的形成历程,1、分子进化与中性学说,这一学说认为，基因突变对生物适应的影响不是非益即害或非害即益，绝大多数突变都是中性突变；生物体内的大分子都是以一定的速率进化着，这一速率与种群的大小、物种的生殖力以及生物世代的长短都无关，也不受环境因素的影响，因此对于这些中性突变不会发生自然选择与适者生存的情况。生物的进化主要是中性突变在自然群体中进行随机的“遗传漂变”的结果，而与选择无关。也就是说，遗传漂变才是分子进化的基本动力。,基因频率因偶然的机会，而不是由于选择，而发生变化，这种现象称为遗传漂变。,（三）、生物进化理论在发展,2、渐变论与骤变论,传统的进化理论认为生物的进化是渐变式的，但渐变式的进化难以解释下面两个问题。 问题一：生物化石的记录所显示的大多不是渐变式的进化，而是跳跃式的进化。 问题二：如果生物演变是渐进的，那么各种适应性的器官结构在尚未发展完善之前，即在还没有发展到有适应功能之前是怎样逃脱自然选择的压力的？ 所以骤变式进化理论认为，生物的进化起源于大突变（特别是某些调节基因的突变）。,3、生物进化理论在发展,生物的进化如此复杂，现有的进化理论所不能解释的问题比已经解释的问题还要多。在这些学说中，以自然选择为核心的进化理论比其他学说的影响要广泛而深远，它仍然是以后各个方面研究的一个基础。进化理论同其他科学理论一样，它不会停滞不前，它还在发展。,总结,种群是生物进化的基本单位,突变和基因重组、自然选择及隔离是物种形成过程的三个基本环节（突变和基因重组产生生物进化的原材料，自然选择使种群的基因频率定向改变并决定生物进化的方向，隔离是新物种形成的必要条件）。,生物进化的实质在于种群基因频率的改变。,以自然选择 学说为核心的现代生物进化理论的基本观点是：,