现代生物进化理论的主要内容上课用.ppt

第二节 现代生物进化理论的主要内容,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。,卧龙自然保护区 猕猴,2、种群的特点：,、个体间可以自由交配；、产生可育的后代（可见，种群也是繁殖的基本单位）。,下列属于种群的是（）A.一块水田里的全部水稻、水草 B 一块稻田里的全部幼蚜、有翅和无翅的成蚜 C 一块朽木上的全部真菌 D.一个池塘中全部鱼下列关于种群的说法不正确的是（）种群是生物进化的基本单位种群是生物繁殖的基本单位C.中国大陆上所有老虎是一个种群 D.同一种群的个体可以自由交配,B,C,下列属于种群是（）,A、一个池塘中的全部鱼 B、一个池塘中的全部鲤鱼C、两个池塘内的全部青蛙D、一片草地上的全部植物E、一片草地上的成年梅花鹿,B,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：,、概念：在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率,、计算公式：某基因频率,例二、某昆虫种群中决定绿翅基因为A，决定褐翅基因为a，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：,A%=,a%=,=60%,40,例三、AA、Aa、aa三种基因型个体分别占24%、72%、4%，那么 A的基因频率是（）A.36%B.57%C.24%D.60%,D,例四、下列关于基因库的叙述正确的是()A、一个种群中一个个体所含有的全部基因 B、一个种群中全部个体所含有的显性基因 C、一个种群中全部个体所含有的全部基因 D、一个种群的基因例五、据调查，某校学生中基因型的比例是XBXB（42.32%）、XBXb（7.36%）、XbXb（0.32%）XBY（46%）、XbY（4%），则该地区 XB和 Xb 的基因频率分别是（）A.6%、8%B.8%、92%C.78%、92%D.92%、8%,C,D,则（1）亲代雌雄配子的种类和比例是多少？（2）子代基因型频率各是多少?（3）子代种群的基因频率各是多少?,例六、某昆虫种群中基因型AA占30，Aa占60，aa占10。如果该种群满足以下五个条件：,（1）亲代雌雄配子的种类和比例是多少？（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？,总结：若种群中个体间随机交配，则后代中的基因频率和基因型频率均不变；若种群中个体自交，则后代中的基因频率不变，而基因型频率发生改变。,遗传平衡定律即哈代温伯格定律 遗传平衡定律是由英国数学家哈代和德国医生温伯格分别于1908年和1909年独立证明的，这一定律又称哈代温伯格定律。它是指在一个极大的随机交配的种群中，在没有突变、选择和迁移的条件下，种群的基因频率和基因型频率可以世代相传不发生变化，保持平衡。,(5)、基因频率与基因型频率的换算关系,（极大的随机交配的种群）,若种群中一对等位基因为A和a，设A的基因频率=p，a的基因频率=q，因为(pq)=A%+a%=1，则（p+q)2=p2+2pq+q2=AA%+Aa%+aa%=1。AA的基因型频率=p2；aa的基因型频率=q2；Aa的基因型频率=2pq。,例四、在某一种群中，已调查得知，隐性性状者占16%（等位基因用A、a表示），那么AA、Aa二种基因型个体的频率分别为（）、0.24、0.36,A,例五、某植物大种群中，AA个体占16，aa个体占36。该种群随机交配产生的后代中，AA个体百分比、A基因频率和自交产生的后代中AA个体百分比、A基因频率的变化依次为（）A、增大、不变、不变、不变B、不变、增大、增大、不变C、不变、不变、增大不变D、不变、不变、不变、增大,C,(二)生物进化的实质：,（6）、影响基因频率的变化因素,、自然选择,、迁入和迁出,、基因突变（是影响基因频率变化的根本原因）,、雌雄个体不能自由交配,是种群基因频率的改变,、种群个体很小,得出：生物的进化并不一定要求产生新物种,变异的类型：,不能遗传的变异,可遗传的变异,染色体变异,称为突变,基因重组,基因突变,2.种群基因重组的结果：产生更多变异(基因型)、不定向,（三）突变（包括基因突变和染色体变异）和基因重组产生生物进化的原材料,1.基因突变的特点：普遍性、随机性、低频性、一般有害性、不定向性,3.基因突变和染色体变异统称为突变。,基因突变是生物变异的根本来源,4、突变的有害还是有利也不是绝对的，这往往取决于生物的生存环境,自然界中生物的自然突变频率很低，而且一般对生物体是有害的。为什么还能够改变种群中的基因频率呢？,种群是由许多个体组成的，每个个体的每一个细胞内都有成千上万个基因，这样，每一代就会产生大量的突变。,。,例五、一个果蝇约有104对基因，假定每个基因的突变率都是105，若有一个中等数量的果蝇种群（约有108个个体），那么每一代出现基因突变数是多少呢？,2 104 105,个体,108,种群,=2 107,1种群中突变的特点：突变数很大、随机、不定向2种群基因重组的结果：产生更多可遗传变异、不定向,结论：突变和基因重组产生进化的原材料,某海岛上生活着一种昆虫，经调查翅的长度和个体数的关系（纵坐标为个体数量，横坐标为翅的长度）。后来该小岛上经常刮大风，若干年后再进行调查，你认为最能代表此时情况的曲线是(),选择并解释,A,B,C,D,D,长翅的和残翅的易生存下来，中等翅的易被淘汰,原因：淘汰不利变异基因，积累有利变异基因。结果：使基因频率定向改变。,（四）自然选择决定了生物进化的方向,不定向变异,自然选择,通过生存斗争实现,不利变异(基因),淘汰,由生存斗争中失败而死亡,有利变异(基因),多次选择,通过遗传积累,种群的基因频率定向改变,生物定向进化,例六、人类把鲫鱼的后代培育成金鱼，实质就是通过人工选择改变基因频率。从图中看显然红色基因的频率显著提高了。,13.1%,升高,26%,60.9%,26.1%,73.9%,14.6%,29.3%,56.1%,29.3%,70.7%,降低,黑褐色树干上的桦尺蠖,长满地衣的树干上的桦尺蠖,S表示黑色基因,环境逐渐变黑,例七、,S表示浅色基因,总结：1、生物进化的基本单位是种群（也是繁殖的基本单位）2、种群的概念和特点3、基因库、基因频率，基因频率与基因型频率的换算关系4、生物进化的实质是种群基因频率的改变5、突变和基因重组产生生物进化的原材料(突变的有害还是有利也不是绝对的，这往往取决于生物的生存环境）6、自然选择决定生物进化的方向（使基因频率定向改变）,1、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%,色盲（b）基因频率,15214,2002200,5.17,C,课堂练习：,100%,2、已知人眼中的褐色（A）对蓝色(a)是显性。在一个有30000人的人群中，蓝眼人有3600人;褐眼的有26400人，其中纯合体有12000人。那么，在这个人群中A和a基因频率分布为（）和和0.64和和0.18,3、在某一种群中，已调查得知，隐性性状者（等位基因用A、a表示）占16%，那么该性状的AA、Aa基因型个体出现的频率分别为（）、0.24、0.36,A,A,4、某常染色体隐性遗传病在人群中的发病率为1%,色盲在男性中的发病率为7%.现有一对表现型正常的夫妇,妻子为该常染色体遗传病致病基因和色盲致病基因携带者.那么他们所生小孩同时患上述两种遗传病的概率是（）A.1/88 B.1/22 C.7/20 D.3/80,A,5、在一个足够大的种群中，A的频率0.4，a的频率是0.6，若各种条件稳定不变，则该种群中AA、Aa、aa的基因型频率各是。该种群中所有成熟个体自由交配一次，产生的后代个体中A的频率是，a的频率是。,0.16、0.48、0.36,0.4 0.6,6、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。这种变化产生的原因是()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人工选择作用7、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,7、（2009年上海卷）桦尺蛾是一种栖息在密林中、白天停歇在树干上的昆虫，一般为浅色，它借助与环境相似的体色躲避鸟类天敌。在工业污染区，黑色桦尺娥的数量有增多的趋势。为证实两种体色的桦尺蛾因环境不同而数量比例不同，进行了如下探究。请完成下列探究方案。,(1)假设：_。(2)实验步骤：选择工业污染区A和_地区B；收集桦尺蛾，并在翅下用有色颜料分别标记黑色蛾和浅色蛾若干；_；一段时间后用诱蛾灯诱捕，记录、统计结果。(3)实验结果：如下表1。根据表内数据在表下方方框处绘制A、B两地区不同体色蛾回收率的柱形图。,在工业污染区，黑色蛾数量占优势（合理即可）,将标记的不同体色的蛾释放到上述两地区,非工业污染,表1 桦尺蛾释放数和回收数,、结论：(5)分析与讨论：人们观察到工业污染导致树皮变黑，从这个角度解释上述实验结果。已知桦尺蛾的体色由常染色体上_对等位基因控制。为了进一步探究桦尺蛾的黑色与浅色的显隐性关系，有人将一对黑色蛾与浅色蛾杂交，F1中黑色蛾与浅色蛾的数量比为11。请利用F1的蛾，在此基础上设计遗传实验完成探究。a.实验步骤：b.结果与分析：,在工业污染区，黑色蛾数量占优势；在非工业污染区，浅色蛾数量占优势,不同污染程度区域的树皮颜色不同，使停歇在树上不同体色的蛾被鸟类捕食的概率不同，导致它们的存活率不同,一,选择F1中雌、雄黑色蛾杂交；观察、记录后代的体色,若后代出现浅色蛾，则黑色为显性性状；若后代全部是黑色蛾，则黑色为隐性性状,二、隔离与物种的形成,1、物种的概念：,指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”。,2、物种与种群的区别,、同一物种可以分布在自然界的不同区域，而种群是指一定区域内的同种全部个体的集合。、种群是物种繁殖和进化的基本单位。,如中国大陆上所有老虎是一个种群还是一个物种？,物种,都是一个物种，无论白人黑人、黄种人结婚，都能产生可育的后代。,马和驴不是一个物种，因为马与驴交配产生的后代骡没有生殖能力。,、全世界的人是一个物种吗？为什么？,、马跟驴是一个物种吗？为什么？,、骡是一个物种吗？为什么？,不是。因为它不能繁殖后代,问题探讨：,3、地理隔离:,、概念：不同物种之间一般是不能够相互交配的，即使交配成功，也不能产生可育的后代。如季节隔离；不亲合性；杂种不育等。,4、生殖隔离：,东北虎和华南虎之间存在什么隔离？,由于地理上的障碍使得同种生物的不同种群间不能够发生基因交流的现象。,、意义：是物种形成的标志,5、隔离在物种形成中的作用,隔离使同种但不同种群间的个体，在自然条件下不能发生基因交流。,环境条件不同，同种生物的进化方向也不同。,资料分析：,地理隔离,生殖隔离,长期,加拉帕戈斯群岛的地雀,（说明：地理隔离不一定都能形成生殖隔离）,6、物种形成的方式：,不同小岛上的植被不同，果实大小不同所致。,新物种形成,标志,、渐变式（较常见）,、爆发式：如六倍体小麦、四倍体西瓜的形成,、隔离是物种形成的必要条件。物种形成一般是长期地理隔离，达到生殖隔离生殖隔离是物种形成的标志 可见，不同物种间都存在着生殖隔离,物种的形成必须经过生殖隔离，但不一定要经过地理隔离。,得出如下有关结论：,、生殖隔离形成的根本原因是物种间遗传的差异（或基因库的差异）,、物种形成的三个基本环节：,、突变和基因重组产生进化的原材料,、自然选择决定生物进化的方向(定向),、隔离导致物种的形成,（6）、突变和基因重组、自然选择、隔离与物种形成的关系,突变和基因重组,自然选择,种群基因频率,改变,积累,扩大,导致,地理隔离,种群间生殖隔离,基因库的差异,导致,时间,标志,新物种的形成,1、关于物种的叙述，错误的是：A、物种是形态上类似的、彼此能交配并产生可育后代的，要求类似环境条件的生物个体的总和B、同一物种不同种群的基因库存在差异，与其他类群有生殖隔离 C、区分物种有多种依据，但最主要的是看是否有生殖隔离D、不同物种的种群，若生活在同一地区，一定会有基因交流,（D）,练习题,2、下列关于隔离的叙述，错误的是：（）A、阻止了种群间基因的交流B、物种的形成都必定先经过长期的地理隔离C、遗传组成上的差异是生产生殖隔离的根本原因D、多倍体植物的形成不需要经过地理隔离,B,3、新物种形成的标志（）A、具有一定的形态结构 B、具有一定的生理功能C、产生了生殖隔离 D、改变了基因频率,C,4、某一鸟类种群由于自然原因而被分割成两个群体，它们分别受到不同环境条件的影响，经过600万年后，如果把这两个群体的后代放到一起，则它们最可能会（）A具有同样的交配季节B陷入对相同资源的竞争中C彼此产生了生殖隔离D形成种内互助的合作关系,C,5、下列属于同一个物种的是（）A、马和驴 B、东北虎与华南虎C、二倍体西瓜和四倍体西瓜 D、老虎和狮子,B,6、有一个老鼠的种群，最初都生活在一个地域，后来一条新建的高速公路将该种群分成A和B两个种群。如果A种群生活的地区发生了一系列的环境变化，而B种群的地区没有变化，则种群A进化的速率很可能是（）A、比B慢 B、比B快C、与B相同 D、开始比B慢，后来比B快7、_是生物进化的基本单位，生物进化的实质在于种群_的改变。物种形成需要三个基本环节：其中_和_ _产生生物进化的原材料；_ _使种群的基因频率发生_改变并决定生物进化的方向；_是新物种形成的必要条件。,B,种群,基因频率,基因重组,突变,自然选择,定向,隔离,三、共同进化与生物多样性的形成,（一）共同进化,.共同进化的资料,在自然界，一种植物专门由一种昆虫传粉的情形很常见，昆虫传粉的专门化对植物繁衍后代有什么意义？,资料1：,资料2：,动物学家对生活在非洲大草原奥兰治河两岸的羚羊进行研究时发现，东岸的羚羊群的奔跑速度比西岸的羚羊每分钟竟快13米。为何差距如此之大？,经过观察和科学实验，动物学家终于明白，东岸的羚羊之所以强健，是因为它们附近有一个狼群，生存时时处于危险之中。,捕食者的存在是不是对被捕食者有害无益呢？,捕食,NO！,捕食者的存在是否对被捕食者有害无益？,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。,共同进化的含义1：不同物种间的共同进化,根瘤菌：与豆科植物共生，形成根瘤并固定空气中的氮气供植物营养的一类杆状细菌。,地球形成时原始大气中是没有氧气的，但是随着光合细菌的出现，使得大气中有了氧气,共同进化的含义2：生物和无机环境间之间的共同进化。,2、共同进化的概念：,3、意义：形成生物的多样性,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。,（二）、生物多样性的形成,1、生物多样性的内容：,、物种多样性,、基因（或遗传）多样性,、生态系多样性,2、形成生物多样性的原因：,长期自然选择的结果,3、研究生物进化的主要依据：,化石,化石（是埋藏在地层中的古代生物的遗体、遗迹和遗物，石化后形成的）是研究生物进化最直接的证据,4、生物多样性形成的进化历程,始祖鸟化石,、一些厌氧的单细胞生物,、主要是一些单细胞生物、环节动物,、生物大爆发,、一些海洋植物开始适应陆地生活，主要是蕨类植物。,、三叠纪，开始出现水生爬行动物,、侏罗纪是恐龙的天下，但在白垩纪全部绝灭,、昆虫类也开始繁盛,、白垩纪末期，开始出现被子植物,哺乳动物出现，随后种类大量增加,两极生态系统：分解者、消费者,开始出现三极生态系统,最早的生物化石古细菌（距今35亿年）,、最早出现的是生活在原始海洋中,一些厌氧的单细胞生物,13亿年前真核生物的红藻化石,34亿年前的古细胞化石,前寒武纪地层中的水母化石,、古生代的前寒武纪生物：主要是一些单细胞生物、环节动物、节肢动物等。,、古生代的寒武纪 进入早古生代，一些大型的古生物相继出现，如三叶虫、鹦鹉螺等。出现了生命演化史上的第一次繁荣景象。在中国云南澄江发现的寒武纪古生物是最有代表性的寒武纪生物群.,生物大爆发,三叶虫化石,陆地上还是一片荒芜，生物都生活在海洋中。,寒武纪时地球上的生态系统有什么特点？,、古生代最早登陆的植物,一些海洋植物开始适应陆地生活，主要是蕨类植物。,、中生代生物 三叠纪，开始出现水生爬行动物，如鱼龙、蛇颈龙等；侏罗纪是恐龙的天下，但在白垩纪全部绝灭。发现始祖鸟、中华龙鸟等；昆虫类也开始繁盛；白垩纪末期，开始出现被子植物,孔龙蛋,中生代陆地和海洋中的情况,始祖鸟,在中生代的白垩纪全部绝灭。恐龙的绝灭有利于哺乳动物的繁盛，使生物进化翻开了崭新的一页。,恐龙是什么时候灭绝的？恐龙的灭绝对生物多样性会产生怎样的影响？,、新生代少女化石和复原图,哺乳动物出现，随后种类大量增加。,可见，生物的进化历程可概括为：、原核生物 真核生物；、无性生殖 有性生殖；、简单 复杂；、水生 陆生；、低等 高等。,5、有性生殖加速生物的进化,以自然选择学说为核心的现代生物进化理论的主要内容如下：1、生物进化的基本单位是种群2、生物进化的实质是基因频率的改变3、突变和基因重组产生生物进化的原材料4、自然选择决定生物进化的方向（生物进化的根源）5、隔离是种形成的必要条物件（、物种形成一般是先地理隔离，再产生生殖隔离；、生殖隔离是物种形成的标志）6、共同进化形成物种多样性,、基因多样性,、物种多样性,、生态系多样性,1、共同进化指的是：在 之间、与 之间在相互影响中不断进化和发展。2、生物多样性主要包括、和 三个层次的内容。3、下列能提高生物多样性的是（）A、把生物进行分类 B、来自共同祖先的的遗传C、用进废退 D、不同环境的自然选择4、地球上最早的陆生生物类型主要是（）A、蕨类植物 B、动物 C、裸子植物 D、动物和植物,D,A,不同物种,生物,无机环境,基因多样性,物种多样性,生态系统多样性,课堂练习,5、生命诞生的场所是（）A、陆地 B、海洋 C、空中 D、ABC都是6、地球上最早出现的生物代谢类型是（）A、自养型，需氧型 B、自养型，厌氧型C、异养型，需氧型 D、异养型，厌氧型7、三极生态系统的形成在（）A、中生代 B、新生代 C、寒武纪 D、前寒武纪,B,再见,