现代达尔文主义(精品).pptx

执教者：张 进材料一：桦尺蛾黑化之谜桦尺蛾黑化之谜 英国曼彻斯特地区有一种桦尺蛾英国曼彻斯特地区有一种桦尺蛾，以树叶为食，以树叶为食，夜夜间活动，白天栖息间活动，白天栖息在树干上，是当地各种在树干上，是当地各种食虫鸟食虫鸟的天然食物。在的天然食物。在19世纪中叶之前人们见到的世纪中叶之前人们见到的都都是是灰白色灰白色的。的。1830年左右，英国完成了年左右，英国完成了工业革命工业革命(Industrial Revolution)，变成了，变成了工业化工业化国家，国家，曼彻斯特曼彻斯特(Manchester)等工业城市的等工业城市的空气污染越来越严重。空气污染越来越严重。1848年，昆虫学家首次在曼彻斯特附近采集到了年，昆虫学家首次在曼彻斯特附近采集到了黑黑色翅膀色翅膀的桦尺蛾的桦尺蛾标本标本。之后，人们采集到的黑蛾标本越来越多，而且都集。之后，人们采集到的黑蛾标本越来越多，而且都集中在中在空气污染空气污染严重的工业化地区。到严重的工业化地区。到1895年，曼彻斯特附年，曼彻斯特附近黑近黑蛾所占的比蛾所占的比例激增到接近例激增到接近100%，而在，而在非工业化非工业化地区，灰斑蛾仍然占地区，灰斑蛾仍然占绝对优势绝对优势。变异变异后选择选择的结果1.1.拉马克在历史上第一个提出比较完整的进化学说，其核心拉马克在历史上第一个提出比较完整的进化学说，其核心论点是论点是“”和和“”。2.2.达尔文的进化学说中三个个基本观点分别是达尔文的进化学说中三个个基本观点分别是“”、“”、“”3.3.达尔文的自然选择学说形成于达尔文的自然选择学说形成于1919世纪中叶，那时生态学才世纪中叶，那时生态学才开始形成，细胞生物学刚有雏形，开始形成，细胞生物学刚有雏形，尚未建立，尚未建立，因此达尔文对于因此达尔文对于 和和 的本质，以及的本质，以及 如何对可遗传的变异起作用等问题，还不能做出科学的解释如何对可遗传的变异起作用等问题，还不能做出科学的解释。4.4.针针对达尔文的进化学说存在的问题，俄裔美国生物学家杜对达尔文的进化学说存在的问题，俄裔美国生物学家杜布赞斯基等对此不断完善，发展成为现代综合进化论，内容布赞斯基等对此不断完善，发展成为现代综合进化论，内容主要包括主要包括：_是生物进化的单位；是生物进化的单位；_产生进产生进化的原材料；化的原材料；_决定生物进化的方向决定生物进化的方向；_是物种形成的必要条件。是物种形成的必要条件。自然选择自然选择用进废退用进废退 获得性遗传获得性遗传物种是可变的物种是可变的生存斗争和自然选择生存斗争和自然选择适应是自然选择的结果适应是自然选择的结果遗传学遗传学遗传遗传变异变异隔离隔离种群种群突变和基因重组突变和基因重组自然选择自然选择1.在灰蛾（在灰蛾（ss）群体中偶然出现的黑蛾（）群体中偶然出现的黑蛾（Ss）这一变异）这一变异个体个体能永远生存能永远生存下去吗？该个体的有利基因下去吗？该个体的有利基因S，怎样才能，怎样才能世代传递世代传递下去？下去？不能不能，个，个体的有利变异的基因只有在体的有利变异的基因只有在群体群体中，通过有中，通过有性生殖才能世代延续性生殖才能世代延续。一、一、种群种群是是生物进化的生物进化的基本基本单位单位2.阅读教材阅读教材P109页，思考种群的概念中有几个关键词？种群的基因库页，思考种群的概念中有几个关键词？种群的基因库基因频率指的是什么。基因频率指的是什么。判断下列是否属于种群判断下列是否属于种群（1）一个池塘中的全部鱼）一个池塘中的全部鱼 （2）一个池塘中的全部鲤鱼）一个池塘中的全部鲤鱼（3）两个池塘内的全部青蛙）两个池塘内的全部青蛙（4）一）一片草地上的成年梅花鹿片草地上的成年梅花鹿否是否否种群：种群：生活在生活在一定区域一定区域的的同种生物同种生物的的全部个体全部个体。种种群基因库：群基因库：一个种群中一个种群中全部个体所含的基因总和。全部个体所含的基因总和。二、突变和基因重组产生进化的原材料二、突变和基因重组产生进化的原材料ssSs二、突变和基因重组产生进化的原材料二、突变和基因重组产生进化的原材料1.自然突变有哪些特点？为什么还能够作为生自然突变有哪些特点？为什么还能够作为生物进化的原材料的呢？物进化的原材料的呢？突变频率突变频率低低、是、是不定向不定向的、的、有害有害的变异通常的变异通常比较多比较多2.突变和基因重组能改变基因频率吗？能决突变和基因重组能改变基因频率吗？能决定生物进化的方向吗？定生物进化的方向吗？能能不能不能【继续探究继续探究】【迷你实验迷你实验】构建模型构建模型伪装的适应性特征伪装的适应性特征 伪装也是一种结构适应，可以使生物和他们周围伪装也是一种结构适应，可以使生物和他们周围的环境融为一体。在这个活动中，你会发现自然选择是如何使生物形成的环境融为一体。在这个活动中，你会发现自然选择是如何使生物形成伪装适应的。伪装适应的。步骤步骤1.将黑色的卡纸从袋子中取出，平铺在桌面上将黑色的卡纸从袋子中取出，平铺在桌面上。2.将黑色和白色小纸片各将黑色和白色小纸片各20个撒在黑色卡纸上个撒在黑色卡纸上。3.你们组中一人扮演你们组中一人扮演“鸟鸟”的角色的角色。4.“鸟鸟”的视线先离开纸张的视线先离开纸张5秒钟秒钟，然后回转视线，挑出，然后回转视线，挑出一个他（他）一个他（他）第一眼第一眼看到的纸片看到的纸片，放到一边，放到一边，计数填表备用计数填表备用。5.重复步骤重复步骤4，持续一分钟，持续一分钟。分析分析1.观察观察 挑出的小纸片大多是什么挑出的小纸片大多是什么颜色颜色的？的？2.推断推断 颜色对昆虫的颜色对昆虫的存活率存活率有什么影响。有什么影响。计算亲代、一年后计算亲代、一年后S、s基因频率基因频率3.作出假设作出假设 在自然界中，类似的种群繁衍多代以后会发生什么变化在自然界中，类似的种群繁衍多代以后会发生什么变化？19世纪世纪中叶以前，桦尺蛾种群中中叶以前，桦尺蛾种群中S（黑色）基因的频率很低，（黑色）基因的频率很低，约为约为5%以下。随着英国以下。随着英国工业的发展工业的发展，工厂排出的煤烟是当地的地衣不能生存，导致，工厂排出的煤烟是当地的地衣不能生存，导致树皮裸露被煤烟熏成褐色。调查表明树皮裸露被煤烟熏成褐色。调查表明20世纪桦尺蛾种群中世纪桦尺蛾种群中S（黑色）基因频（黑色）基因频率上升到率上升到95%以上。以上。问题：桦尺蛾种群中问题：桦尺蛾种群中s（灰色）基因的频率为什么越来越低呢？（灰色）基因的频率为什么越来越低呢？分析结果，得出结论：分析结果，得出结论：_实施探究方案：实施探究方案：根据情景实根据情景实例，例，设计探究方案：设计探究方案：作出假设：作出假设：_黑褐黑褐色的生存环境，不利于浅色桦尺蛾的生存，对黑色桦尺色的生存环境，不利于浅色桦尺蛾的生存，对黑色桦尺蛾的生存有利蛾的生存有利自然选择导致的基因频率的定向改变自然选择导致的基因频率的定向改变三、自然选择决定生物进化的方向三、自然选择决定生物进化的方向材料三：科学探究19世纪中叶以前，桦尺蛾种群中世纪中叶以前，桦尺蛾种群中S（黑色）基因的频率很低，约为（黑色）基因的频率很低，约为5%以下。以下。随着英国工业的发展，工厂排出的煤烟是当地的地衣不能生存，导致树皮裸随着英国工业的发展，工厂排出的煤烟是当地的地衣不能生存，导致树皮裸露被煤烟熏成褐色。调查表明露被煤烟熏成褐色。调查表明20世纪桦尺蛾种群中世纪桦尺蛾种群中S（黑色）基因频率上升（黑色）基因频率上升到到95%以上。以上。1.在自然选择过程中，直接接受选择的是基因型还是表现型在自然选择过程中，直接接受选择的是基因型还是表现型？灰色（？灰色（s）基）基因会消失吗？因会消失吗？2.依据上述实验分析桦尺蛾种群进化的实质是什么？依据上述实验分析桦尺蛾种群进化的实质是什么？表现型表现型不会，因为杂合子（不会，因为杂合子（Ss）不会消失）不会消失种群基因频率的改变种群基因频率的改变 1.阅读教材阅读教材P112-113页思考，随着黑色（页思考，随着黑色（S）基因在种群中逐步扩散，）基因在种群中逐步扩散，曼彻斯特地区黑色桦尺蛾在种群中接近曼彻斯特地区黑色桦尺蛾在种群中接近100%，种群基因频率发生显，种群基因频率发生显著变化。与灰色桦尺蛾相比，黑色桦尺蛾是不是一个新的物种？著变化。与灰色桦尺蛾相比，黑色桦尺蛾是不是一个新的物种？2.物种指的是什么？隔离指的是什么？物种指的是什么？隔离指的是什么？是，仍然属于同一物种是，仍然属于同一物种 能能够在自然状态下能够在自然状态下能互相交配互相交配，并且产生出，并且产生出可育后代可育后代的一群生的一群生物称为一个物种（物称为一个物种（speciesspecies），简称），简称“种种”。隔离隔离：指不同种群间的个体，在自然条件下：指不同种群间的个体，在自然条件下基因不能自基因不能自由交流由交流的现象的现象。包括。包括地理隔离地理隔离和和生殖隔离生殖隔离。3.地球上种类繁多的地球上种类繁多的新物种新物种到底是到底是如何形成的？如何形成的？“虎祖先虎祖先”3.地球上种类繁多的地球上种类繁多的新物种新物种到底是如何形成的？到底是如何形成的？东北东北虎虎华南华南虎虎地理隔离地理隔离，2 2个种个种群的基因库各自发群的基因库各自发展，出现展，出现一定差异一定差异，但形成不同的但形成不同的亚种亚种量变。量变。加加拉帕戈斯群岛拉帕戈斯群岛的地雀新物的地雀新物种种由由于于2 2个种群之间个种群之间的的基基因因库库出出现现较大的差异较大的差异使其个体之间使其个体之间不能交不能交配配或或杂交后代不育杂交后代不育。生殖隔离生殖隔离是是新物种形成的标志新物种形成的标志质变质变原种原种变变异异 1变变异异 2变异变异类型类型1变异变异类型类型2新种新种1新种新种2生生殖殖隔隔离离自然自然选择选择1自然自然选择选择2基因频率基因频率定向改变定向改变地地 理理隔隔 离离种种群群 1种种群群 2四、隔离是物种形成的必要条件四、隔离是物种形成的必要条件结构适应假说在结构适应假说在1896年就由塔特年就由塔特(James William Tutt)提出提出质疑：人为条件下的质疑：人为条件下的实验结果真的能反映实验结果真的能反映自然生态吗？自然生态吗？质疑：黑蛾比灰斑蛾可能质疑：黑蛾比灰斑蛾可能更容易被汞汽灯或雌蛾所更容易被汞汽灯或雌蛾所吸引，灰斑蛾迁移等吸引，灰斑蛾迁移等20世纪世纪50年代，由英国生物学家凯特威尔年代，由英国生物学家凯特威尔(Henry Bernard)用实验验证：用实验验证：他在一个种着树的鸟舍中释放了同等数目灰斑蛾和黑蛾，然后放出鸟，他在一个种着树的鸟舍中释放了同等数目灰斑蛾和黑蛾，然后放出鸟，观察、记录它们捕食情况。结显眼蛾被捕食的几率高出不显眼蛾达观察、记录它们捕食情况。结显眼蛾被捕食的几率高出不显眼蛾达3倍倍凯特威尔在工业污染严重的地区进行野外实验。他将大量的灰斑蛾和黑蛾做凯特威尔在工业污染严重的地区进行野外实验。他将大量的灰斑蛾和黑蛾做标记，然后释放。由于雌蛾很少飞翔，他只用雄蛾做实验。一周后，他用汞汽标记，然后释放。由于雌蛾很少飞翔，他只用雄蛾做实验。一周后，他用汞汽灯和未交配的雌蛾作为诱饵捕捉雄蛾，连续持续了多个晚上。重新捕获的黑蛾灯和未交配的雌蛾作为诱饵捕捉雄蛾，连续持续了多个晚上。重新捕获的黑蛾的比例，大约是重新捕获的灰斑蛾的两倍这个数字很接近的比例，大约是重新捕获的灰斑蛾的两倍这个数字很接近3030年前荷尔登的计算年前荷尔登的计算结果。结果。他改到未受污染的地区重复实验，结果与上一次恰恰相反，他改到未受污染的地区重复实验，结果与上一次恰恰相反，重新捕获的灰斑蛾的比例，大约是重新捕获的黑蛾的两倍。重新捕获的灰斑蛾的比例，大约是重新捕获的黑蛾的两倍。两次实验结果合起来，雄辩地证明了影响桦尺蛾野外生存机会的因素，是其翅两次实验结果合起来，雄辩地证明了影响桦尺蛾野外生存机会的因素，是其翅膀颜色的伪装能力。后来，有几个其他实验室重复、改进了凯特威尔实验，都得到膀颜色的伪装能力。后来，有几个其他实验室重复、改进了凯特威尔实验，都得到了相似的结果。了相似的结果。在众多生物学家的努力下，用科学方法在众多生物学家的努力下，用科学方法(观察假说验证观察假说验证)，让这，让这种不起眼的小蛾子清楚地证明了自然选择这一伟大学说的正确。种不起眼的小蛾子清楚地证明了自然选择这一伟大学说的正确。谢谢谢谢 生命是美丽的，探究生命的生命是美丽的，探究生命的过程是美好的！过程是美好的！生命不息，探究不止！生命不息，探究不止！