生物的微观进化精选PPT.ppt

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1、关于生物的微观进化第1页，讲稿共93张，创作于星期二一、微观进化的概念一、微观进化的概念 微微观观进进化化指指小小进进化化，即即种种内内的的个个体体和和种种群群层层次上的次上的进进化化。宏宏观观进进化化指指大大进进化化，即即种种和和种种以以上上分分类类群群的的进进化。化。(界、门、纲、目、科、属界、门、纲、目、科、属)微微观观进进化化指指无无性性繁繁殖殖系系或或种种群群在在遗遗传传组组成成上上的的微微小小差差异异导导致致的的微微小小进进化化。微微观观进进化化是是生生物物进进化化的的基基础础,多多种微种微观进观进化化汇汇集起来就表集起来就表现为现为宏宏观进观进化。化。第2页，讲稿共93张，创作于

2、星期二 每每个个个个体体所所含含有有的的基基因因只只是是种种群群基基因因库库中中的的一一个个组组成成部部分分。每每个个种种群群都都有有它它独独特特的的基基因因库库，种种群群中中的的个个体体一一代代一一代代地地不不断断发发生生变变化化，但但基基因因库库却却相相对对稳稳定定地地代代代代相相传传，并并在在传传递递过过程程中中得得到到保持和保持和发发展。展。二、生物微观进化的单位二、生物微观进化的单位无性繁殖系和种群无性繁殖系和种群 从微观进化的角度来看，无性繁殖的生物其进化的单位是无从微观进化的角度来看，无性繁殖的生物其进化的单位是无性繁殖系，有性繁殖的生物其进化单位是种群。性繁殖系，有性繁殖的生物

3、其进化单位是种群。基因库是指一个种群在一定时间内，其组成成员的全部基因的总和。基因库是指一个种群在一定时间内，其组成成员的全部基因的总和。第3页，讲稿共93张，创作于星期二三、种群的遗传结构三、种群的遗传结构 什么是种群？什么是种群？即生活在同一生即生活在同一生态环态环境中能自由交配和繁殖的一群同种个体。境中能自由交配和繁殖的一群同种个体。研究一个群体内基因的遗传传递情况和基因频率改变的科学称研究一个群体内基因的遗传传递情况和基因频率改变的科学称为群体遗传学为群体遗传学(population genetics)(population genetics)。第4页，讲稿共93张，创作于星期二（一）

4、种群遗传组成的杂合性（一）种群遗传组成的杂合性1.1.杂合性的表现杂合性的表现 同一个体表现为等位基因的异质结合同一个体表现为等位基因的异质结合 不同个体间的杂合性表现为等位基因间的差异不同个体间的杂合性表现为等位基因间的差异 2 2.普遍性普遍性 植物的基因位点表现杂合的占植物的基因位点表现杂合的占17%无脊椎动物基因位点表现杂合的占无脊椎动物基因位点表现杂合的占13.4%脊椎动物基因位点表现杂合的占脊椎动物基因位点表现杂合的占6.6%人的基因位点表现杂合的占人的基因位点表现杂合的占6.7%第5页，讲稿共93张，创作于星期二（二）基因频率和基因型频率（二）基因频率和基因型频率 1、基因频率、

5、基因频率一个群体中某一等位基因在该位点上可能出现的基因总数中所一个群体中某一等位基因在该位点上可能出现的基因总数中所占的比率。占的比率。A基因的频率为基因的频率为p，a基因的频率为基因的频率为q.p+q=12、基因型频率、基因型频率 指某种基因型的个体在群体中所占的比率指某种基因型的个体在群体中所占的比率.AA基因型频率为基因型频率为P,Aa基因型频率为基因型频率为H,aa基因型频率为基因型频率为Q.P=p2,H=2pq,Q=q2.P+H+Q=p2+2pq+q2=(p+q)2=1第6页，讲稿共93张，创作于星期二3、基因频率和基因型频率的计算、基因频率和基因型频率的计算 设一群体总个体数为设一

6、群体总个体数为N AA基因型的个体数为基因型的个体数为P Aa基因型的个体数为基因型的个体数为H aa基因型的个体数为基因型的个体数为QA基因的频率为基因的频率为pa基因的频率为基因的频率为qp=HPNHPNHP212221+=+=+q=HQNHQNHQ212221+=+=+第7页，讲稿共93张，创作于星期二例如例如:一群体中具有一群体中具有100个个体个个体,其中其中AA个个体为体为30个个,Aa为为60个个,aa为为10个个,求群体中求群体中各基因频率和基因型频率各基因频率和基因型频率.解解:fA:p=(30*2+60)/100*2=0.60fa:q=(10*2+60)/100*2=0.4

7、0fAA:P=30/100=0.30fAa:H=60/100=0.60faa:Q=10/100=0.10p+q=1P+H+Q=1第8页，讲稿共93张，创作于星期二（三）群体遗传平衡（三）群体遗传平衡Hardy-Weinberg定律定律 1、遗传平衡、遗传平衡 遗传平衡遗传平衡(genetic equilibrium)，也称基因平衡，也称基因平衡(gene equilibrium)，指在一个大的随机交配的群体里，在没有迁移、，指在一个大的随机交配的群体里，在没有迁移、突变和选择的条件下世代相传，基因频率和基因型频率不发生变突变和选择的条件下世代相传，基因频率和基因型频率不发生变化的现象。哈迪化的

8、现象。哈迪-温伯格温伯格(Hardy-Weinberg)定律定律2 2、基因频率和基因型频率的恒定、基因频率和基因型频率的恒定 （1 1）基因频率的恒定）基因频率的恒定 假设亲本精子和卵子中的基因假设亲本精子和卵子中的基因A A频率为频率为p,p,基因基因a a的频率为的频率为q,q,它们结合产生合子的基因型频率为它们结合产生合子的基因型频率为:第9页，讲稿共93张，创作于星期二合子频率之和为：合子频率之和为：p2+2pq+q2=(p+q)2=1 此群体中子代向下一代再提供的精子和卵子中的基因此群体中子代向下一代再提供的精子和卵子中的基因A,a的频率的频率为为:基因基因A:p2+1/2(pq+

9、pq)=p2+pq=p(p+q)=p基因基因 a:q2+1/2(pq+pq)=q2+pq=q(p+q)=q 因此在一个随机交配的大型种群中因此在一个随机交配的大型种群中,基因频率可以在所有世代中稳基因频率可以在所有世代中稳定传递定传递,保持恒定保持恒定.第10页，讲稿共93张，创作于星期二（2）基因型频率的恒定）基因型频率的恒定亲代三种基因型各自的频率如下：亲代三种基因型各自的频率如下：AA P=pAA P=p2 2 Aa H=2pq Aa H=2pq aa Q=qaa Q=q2 2随机交配一代，各自的频率变化吗？随机交配一代，各自的频率变化吗？第11页，讲稿共93张，创作于星期二表7-5第1

10、2页，讲稿共93张，创作于星期二AA基因型频率基因型频率:P=P2+PH+1/4H2 =(P+1/2H)2=p2aa基因型频率基因型频率:Q=Q2+QH+1/4H2=(Q+1/2H)2=q2第13页，讲稿共93张，创作于星期二 由此可由此可见见随机交配一代后，随机交配一代后，AAAA、AaAa、aaaa的基因型频率的基因型频率仍然分别为仍然分别为p p2 2、2pq2pq、q q2 2，基因型频率也可以在种群中基因型频率也可以在种群中稳定传递，世代保持恒定。稳定传递，世代保持恒定。已知在已知在AaAa的群体里，的群体里，A基因的频率为基因的频率为0.7，求子代不同，求子代不同基因型的频率及子代

11、所产生配子的基因频率。基因型的频率及子代所产生配子的基因频率。解解:由于由于p=0.7 所以所以q=1-p=0.3子代基因型频率子代基因型频率:AA:P=p2=0.72=0.49 Aa:H=2pq=2*0.7*0.3=0.42 aa:Q=q2=0.32=0.09子代中配子的基因频率子代中配子的基因频率:A:p=P+1/2H=0.49+1/2*0.42=0.7 a:q=Q+1/2H=0.09+1/2*0.42=0.3第14页，讲稿共93张，创作于星期二基因频率与基因型频率的关系如图基因频率与基因型频率的关系如图 当基因当基因a a频率逐渐增频率逐渐增大时，基因型大时，基因型aaaa个体个体逐渐增

12、加，基因型逐渐增加，基因型AAAA的个体逐渐减少，基的个体逐渐减少，基因型因型AaAa个体在个体在p=q=0.5p=q=0.5时达到最大值。时达到最大值。第15页，讲稿共93张，创作于星期二v扩展扩展 设设AAAA的比率的比率为为0.600.60，aaaa的比率的比率为为0.400.40，H=0H=0，这这个群个群体的基因型体的基因型频频率率处处于平衡状于平衡状态吗态吗?求其配子求其配子频频率和后代率和后代不同基因型的不同基因型的频频率及子代所率及子代所产产生配子的基因生配子的基因频频率。率。可可见见基基因因型型频频率率不不平平衡衡时时，随随机机交交配配一一代代，只只要要无无其其他他因素干扰，

13、即可达到平衡。因素干扰，即可达到平衡。p=P+1/2H=p=P+1/2H=0.600.60，q=Q+1/2H=q=Q+1/2H=0.400.40AA:P=pAA:P=p2 2=0.0.3636，aa:Qaa:Q=q=q2 2=0.0.1616，Aa:Aa:H=2pq=H=2pq=0.0.4848p=P+1/2H=0.36+0.24=p=P+1/2H=0.36+0.24=0.600.60q=Q+1/2H=q=Q+1/2H=0.16+0.24=0.16+0.24=0.400.40第16页，讲稿共93张，创作于星期二A、预测群体中致病基因携带者的频率预测群体中致病基因携带者的频率 u应用应用 如：在

14、人如：在人类类一个一个遗传遗传平衡的群体里，平衡的群体里，隐隐性致病基因性致病基因纯纯合体白化症的合体白化症的发发病病频频率率约为约为1/200001/20000，求群体，求群体中致病基因携中致病基因携带带者的者的频频率是多少？率是多少？解：解：Q=1/20000Q=1/20000，q=q=1/20000=0.00711/20000=0.0071 p=1-0.0071=0.9929p=1-0.0071=0.9929 H=2pq=2*0.0071*0.9929=0.0145=1.45%H=2pq=2*0.0071*0.9929=0.0145=1.45%第17页，讲稿共93张，创作于星期二B、检测

15、群体是否处于遗传平衡检测群体是否处于遗传平衡如：上海中心血站于如：上海中心血站于1997年在上海居民中调查年在上海居民中调查1788人，其中人，其中M型型397人，人，MN型型861人，人，N型型530人，问此人，问此群体是否符合遗传平衡？群体是否符合遗传平衡？利用利用X2测验检验测验检验 先求基因频率先求基因频率p=p=397/1788=0.47，q=1-p=0.53,q=1-p=0.53,再由基因频率据再由基因频率据p2=P、q2=Q、2pq=H，求基因型频求基因型频率，率，P=0.221,H=0.498,Q=0.281,P=0.221,H=0.498,Q=0.281,理论上理论上M型型3

16、95人，人，MN型型890人，人，N型型503人，确定理论值后，再按人，确定理论值后，再按X2测测验进行相关计算。验进行相关计算。第18页，讲稿共93张，创作于星期二 X2=1.77 查表知：查表知：0.10pq0V时，群体中时，群体中a基因频率增加基因频率增加p0Uq0V时时，群体中群体中A基因频率增加基因频率增加p0U=q0V时时，突变达到平衡突变达到平衡Up0=U(1-q0)=Vq0U-Uq0=Vq0此时基因频率可用突变率表示，此时基因频率可用突变率表示，q=q=如：群体里如：群体里Aa的突变频率的突变频率U为为10-6 aA的突变频率的突变频率V为为10-7可求出突变平衡时的可求出突变

17、平衡时的p和和q（基因频率由突变率决定）基因频率由突变率决定），p=p=群体里群体里Aa的突变频率的突变频率U;aA的突变频率为的突变频率为V第28页，讲稿共93张，创作于星期二（二）在选择作用下基因频率的变化（二）在选择作用下基因频率的变化1、适合度（、适合度（fitness）和选择系数和选择系数(selectivecoefficient)在医学遗传学上用相对生育率表示适合度在医学遗传学上用相对生育率表示适合度 如如：据据调调查查108名名软软骨骨发发育育不不全全侏侏儒儒生生育育了了27个个孩孩子子，这这些些侏侏儒儒的的457个个正正常常同同胞胞生生育育了了582个个孩孩子子，求求侏侏儒儒的

18、的相相对对生生育育率。率。W=其他各种遗传性疾病的适合度均以此法相求。其他各种遗传性疾病的适合度均以此法相求。（1）适适合合度度：指指一一个个生生物物能能生生存存，并并把把它它的的基基因因传传给给下下一代的相对能力，用一代的相对能力，用W表示，最大适合度表示，最大适合度=120.0457/582108/27=第29页，讲稿共93张，创作于星期二（2）选择系数）选择系数S某一基因型在群体中不利于生存的程度某一基因型在群体中不利于生存的程度S=1-W如如：S=110-3，是是指指群群体体里里有有1/1000的的个个体体不不能能繁繁衍衍后后代。代。群体中的致死基因或不育基因的纯合体，群体中的致死基因

19、或不育基因的纯合体，W=0，S=1第30页，讲稿共93张，创作于星期二2、选择对基因频率变化的影响、选择对基因频率变化的影响（1）选择对隐性纯合体不利）选择对隐性纯合体不利s1时时:第31页，讲稿共93张，创作于星期二q=q1-q=-q=如果如果q值很小，此时分母近于值很小，此时分母近于1，q=-Sq2(1-q)经一代选择后：经一代选择后：q1=221)1(SqqSq-21)1(SqSqq-21)1(SqSqq-从从这这个个公公式式可可见见，q值值小小时时，每每代代基基因因频频率率的的改改变变是是很小的，当很小的，当q值较大，值较大，q的变化较大。的变化较大。第32页，讲稿共93张，创作于星期

20、二q2=q1=S=1时，如何计算？时，如何计算？当然可用上式代入当然可用上式代入 q1=21)1(SqSqq-qqqqqqqqq+=+-=-1)1)(1()1(1)1(2第33页，讲稿共93张，创作于星期二 如如：某某作作物物红红花花基基因因型型频频率率为为0.84，白白花花基基因因型型频频率率为为0.16，选选择择对对白白花花不不利利，S=1，问问20代代后后，白白花花基基因因的的频频率率为为多多少少？白白花花植植株的频率为多少？株的频率为多少？解：解：Q=q2=0.16，q=0.4q001nqqn+=0.4/(1+20*0.4)=0.044 Q=q2=0.0442 =0.0019第34页，

21、讲稿共93张，创作于星期二 又如：人类的白化症，据统计其发病率约为又如：人类的白化症，据统计其发病率约为1/20000，如果用禁，如果用禁婚的办法，使其发病率减少为现有的婚的办法，使其发病率减少为现有的1/2，要需要多长时间？，要需要多长时间？S=1时，用公式时，用公式qn=所以，所以，qn+nq0 qn=q0n=1125年为一代，需要年为一代，需要1500年年=200141=59代代 第35页，讲稿共93张，创作于星期二（3）选择对显性基因不利）选择对显性基因不利若若S=1,那么那么,一代内基因频率一代内基因频率p就变为就变为0可见选择对显性基因不利时，选择十分有效可见选择对显性基因不利时，

22、选择十分有效若若S1,那么那么,基因频率变化为基因频率变化为:第36页，讲稿共93张，创作于星期二如果如果s值很小，此时分母近于值很小，此时分母近于1，q=-Sp(1-p)2=-Sq2(1-q)=p 经一代选择后：经一代选择后：p1=1SpSpp-(2-p)p=p1-p=-p=1SpSpp-(2-p)2)1(pSp-1Sp-(2-p)第37页，讲稿共93张，创作于星期二（三）迁移（基因流动）对基因频率的影响（三）迁移（基因流动）对基因频率的影响混合群体混合群体a基因基因的频率的频率新迁入的群体中新迁入的群体中混合群体中原有个体混合群体中原有个体（由两个部分（由两个部分基因的频率为基因的频率为m

23、qm基因的频率为基因的频率为q0(1-m)组成即组成即）设设一一个个大大群群体体，某某一一基基因因（a）的的频频率率原原为为q0,每每代代迁迁入入个个体体的的比比率率为为m，新新迁迁入入个个体体中中该该基基因因的的频频率率为为qm时时，求求一一次次迁迁入入后后混混合合群群体体内内q1是是多多少少？分析如下：？分析如下：迁入群体迁入群体原有群体原有群体个体的比率个体的比率m混合群体原有混合群体原有个体的比率为个体的比率为1-m该基因的频率该基因的频率qmq0第38页，讲稿共93张，创作于星期二 此时的此时的q1=m qm+q0(1-m)=m qm+q0-q0m =m(qm-q0)+q0 q=q1

24、-q0=m(qm-q0)+q0-q0=m(qm-q0)可见只有当可见只有当m(迁入个体的比率迁入个体的比率)大时，迁入群体该基因大时，迁入群体该基因的频率与原有群体该基因的频率相差悬殊时，即的频率与原有群体该基因的频率相差悬殊时，即qm-q0大大时，影响才比较明显。时，影响才比较明显。第39页，讲稿共93张，创作于星期二（四）遗传漂变对基因频率的影响（四）遗传漂变对基因频率的影响1、什么是遗传漂变（、什么是遗传漂变（geneticdrift）指指的的是是由由于于种种群群太太小小引引起起的的基基因因频频率率随随机机增增减减甚甚至至丢丢失的现象又称为赖特效应失的现象又称为赖特效应.假假设设有有两两

25、个个群群体体，、a的的基基因因频频率率分分别别为为p、q，p=q=0.5，第第一一群群体体样样本本数数为为50，第第二二群群体体为为5000，计计算算在两群体中随机取样造成的基因频率方差：在两群体中随机取样造成的基因频率方差：第40页，讲稿共93张，创作于星期二68%0.5+0.050.5+2*0.0596%第41页，讲稿共93张，创作于星期二第42页，讲稿共93张，创作于星期二遗遗传传漂漂变变在在任任意意群群体体中中都都能能发发生生，但但群群体体越越小小，遗遗传传漂漂变变对对基基因因频频率率的的影影响响愈愈大大。在在自自然然界界的的某某些些局局部部地地区区，由由于于气气候候剧剧变变、地地质质

26、结结构构变变化化、传传染染病病流流行行或或天天敌敌侵侵害害，使使动动植植物物个个体体数数量量显显著著减减少少时时，遗遗传传漂漂变变的的影影响响就就相相当当明明显显，从从而而引引起起群群体体的的遗遗传传组组成成改改变变。所以说，遗传漂变也是生物进化的一种重要机制。所以说，遗传漂变也是生物进化的一种重要机制。2、遗传漂变的机理、遗传漂变的机理第43页，讲稿共93张，创作于星期二 许多中性和非适应性性状不能用自然选择来解释，可能是遗传漂许多中性和非适应性性状不能用自然选择来解释，可能是遗传漂变的结果。例如人类中的变的结果。例如人类中的ABO血型是属于非适应性的中性性状，任血型是属于非适应性的中性性状

27、，任何血型的人并不比其他血型的人有更大的生存性，但是人类不同种何血型的人并不比其他血型的人有更大的生存性，但是人类不同种族里基因族里基因IA、IB、i的频率是有差异的，这种差异可能就是祖先发生的遗的频率是有差异的，这种差异可能就是祖先发生的遗传变异随机漂变的结果。传变异随机漂变的结果。表713 ABO血型在几个种群中的频率种种群群受试数目受试数目O型型A型型B型型AB型型中国人（四川）中国人（四川）100044.828.923.72.6埃塞俄比亚人埃塞俄比亚人40042.726.525.35.5英英国国人人369643.744.28.93.2纽约白种人纽约白种人26541.546.89.81.

28、9纽约黑种人纽约黑种人26746.434.117.22.2爱斯基摩人爱斯基摩人56923.956.211.28.7印印第第安安人人12073.325.80.80.0第44页，讲稿共93张，创作于星期二五、自然选择的作用五、自然选择的作用2 2、自然选择的含义、自然选择的含义不同基因型有差别的延续，即区分性繁殖不同基因型有差别的延续，即区分性繁殖.自然自然选择选择是一个随机是一个随机变变异的非随机淘汰与保存。即异的非随机淘汰与保存。即变变异是随机的，异是随机的，但在特定条件下必然是适合但在特定条件下必然是适合这这种条件的种条件的变变异被保留，此异被保留，此时时是非随机的，是非随机的，是由条件决定

29、的。是由条件决定的。（一）自然选择的概念（一）自然选择的概念1、自然选择发生的前提条件、自然选择发生的前提条件（1）种群中存在突变和不同基因型的个体）种群中存在突变和不同基因型的个体（2）突突变变影影响响到到个个体体的的表表型型，造造成成形形态态结结构构和和生生理理上上的的差差异，进而影响到个体的适合度异，进而影响到个体的适合度（3）不同基因型个体间的适合度有差异）不同基因型个体间的适合度有差异 繁殖过剩不是选择的必要条件，只是保障条件，即当选择导繁殖过剩不是选择的必要条件，只是保障条件，即当选择导致群体内的个体损失后再由群体的超量繁殖来补充。致群体内的个体损失后再由群体的超量繁殖来补充。第4

30、5页，讲稿共93张，创作于星期二（二）自然（二）自然选择选择的的类类型型 1 1、正态化选择（、正态化选择（stabilizing selectionstabilizing selection）又又称称稳稳定定性性选选择择，即即把把趋趋于于极极端端的的变变异异淘淘汰汰掉掉而而保保留留那那些些中中间间类类型型的个体，使生物类型具有相对的稳定性。的个体，使生物类型具有相对的稳定性。peccary第46页，讲稿共93张，创作于星期二2 2、前进性选择、前进性选择（unidirectionalselection）（1）单单向向性性选选择择（unilateralismselection）即即把把趋趋于于

31、某某一一极极端端的的变变异异保保留留下下来来，淘淘汰汰掉掉另另一一极极端端的的变变异异，使使生生物物类类型型朝朝向向某某一一变变异异方方向向发展。发展。第47页，讲稿共93张，创作于星期二（2）分歧性选择（）分歧性选择（diversifying selection）又称歧异化选择或分裂性选择，又称歧异化选择或分裂性选择，是指把一个群体中的极端变异按不同方向保留下来，而中间常态型则大是指把一个群体中的极端变异按不同方向保留下来，而中间常态型则大为减少的选择。为减少的选择。第48页，讲稿共93张，创作于星期二3 3、平衡性选择（、平衡性选择（balancing selectionbalancing

32、 selection）（1）什么是平衡性选择）什么是平衡性选择 又称保留不同等位基因的选择，是指能使两个或几个不又称保留不同等位基因的选择，是指能使两个或几个不同质量性状在群体若干世代中的比例保持平衡的现象。同质量性状在群体若干世代中的比例保持平衡的现象。这种选择常导致群体中存在两种或两种以上不同类这种选择常导致群体中存在两种或两种以上不同类型个体，既多态现象（型个体，既多态现象（polymorphismpolymorphism）。）。第49页，讲稿共93张，创作于星期二（2）平衡性选择的类别）平衡性选择的类别对杂合体有利的选择对杂合体有利的选择杂杂合合体体的的适适合合度度高高于于两两个个纯纯

33、合合体体，也也即即所所谓谓的的杂杂种种优优势势。以以一一对对等等位位基基因因为为例例，设设两两个个纯纯合合体体AA和和aa的的选选择择系系数数分别为分别为s1和和s2，经一代选择后等位基因频率的变化，经一代选择后等位基因频率的变化:第50页，讲稿共93张，创作于星期二第51页，讲稿共93张，创作于星期二果果蝇蝇中中翻翻翅翅(Cy)与与杏杏色色眼眼(Pm)是是同同一一染染色色体体上上的的显显性性基基因因，两两基基因因间间不不存存在在交交换换，具具有有纯纯合合致致死死效效应应,为为平平衡衡致致死品系。死品系。Cy+Cy+Pm+PmCy+/Cy+Cy+/+Pm+Pm/+Pm1：2：1死亡死亡死亡死亡

34、保留的仅为杂合体保留的仅为杂合体第52页，讲稿共93张，创作于星期二 对杂合体有利的选择使有害基因得以保留，必然导致对杂合体有利的选择使有害基因得以保留，必然导致群体适合度下降，这种导致群体适合度下降的现象为遗群体适合度下降，这种导致群体适合度下降的现象为遗传负荷传负荷,也称遗传负担也称遗传负担(genetic load)。遗传负荷遗传负荷=最适基因型的适合度为最适基因型的适合度为1时，遗传负荷时，遗传负荷=1-群体群体第53页，讲稿共93张，创作于星期二依依赖赖于于频频率率的的选选择择，即即个个体体的的适适合合度度常常随随基基因因型型频频率率的的改变而改变的现象。改变而改变的现象。马马利利扁

35、扁豆豆有有三三种种基基因因型型即即SS、Ss、ss，当当杂杂合合体体在在群群体体中中只只占占2%时时，它它的的适适合合度度几几乎乎高高出出纯纯合合体体的的3倍倍，而而当当它它在群体中占到在群体中占到17%时，它的适合度则变得与时，它的适合度则变得与2种纯合体相同。种纯合体相同。依赖于频率的选择同样可导致多态现象。依赖于频率的选择同样可导致多态现象。第54页，讲稿共93张，创作于星期二4 4、性、性选择选择（1 1）概念：指造成许多雌雄异体生物与性别相关的体形、颜）概念：指造成许多雌雄异体生物与性别相关的体形、颜色、行为等方面差异的选择方式。色、行为等方面差异的选择方式。（2 2）性选择的特点：

36、）性选择的特点：性选择是自然选择的特殊形式，是涉及繁殖过程的自然选择性选择是自然选择的特殊形式，是涉及繁殖过程的自然选择.在性选择过程中符合种群延续的利益高于一切，尽管某些性状与在性选择过程中符合种群延续的利益高于一切，尽管某些性状与个体生存利益相冲突。如果生物的某些性选择保留的特征对进化个体生存利益相冲突。如果生物的某些性选择保留的特征对进化不利不利,最终反而使种群个体逐渐减少。（图）最终反而使种群个体逐渐减少。（图）性性选选择择仅仅仅仅发发生生在在同同性性别别的的个个体体间间,一一般般是是雄雄性性为为获获得得配配偶偶所发生的争斗所发生的争斗.这是繁殖过剩的一种表现。这是繁殖过剩的一种表现。

37、雄性相对过剩或雄性生殖细胞过剩雄性相对过剩或雄性生殖细胞过剩第55页，讲稿共93张，创作于星期二第二性征与性选择有关第二性征与性选择有关性性别别分分化化给给物物种种带带来来巨巨大大的的利利益益，性性选选择择的的意意义义是是使使适适应应性性较较强强的个体得到更多的繁殖机会，特别有利于后代遗传素质的提高。的个体得到更多的繁殖机会，特别有利于后代遗传素质的提高。性性选选择择不不是是”生生存存竞竞争争”,而而是是”繁繁殖殖竞竞争争”,斗斗争争结结果果只只是是生生殖殖机机会会减少或不能生殖减少或不能生殖.第56页，讲稿共93张，创作于星期二（3 3）性选择的形式性选择的形式 激烈的形式激烈的形式 缓和的

38、形式缓和的形式 （炫耀等）（炫耀等）第57页，讲稿共93张，创作于星期二（三）自然选择的意义（三）自然选择的意义 1、自然选择是一个创造性过程、自然选择是一个创造性过程 自然选择的创造性作用体现在可以最大程度地保存生命各个层自然选择的创造性作用体现在可以最大程度地保存生命各个层次的多样性，从而保留了大量的物种。在生物进化发展的过程中，次的多样性，从而保留了大量的物种。在生物进化发展的过程中，自然选择就象筛子一样，使有利变异保存下来，不利变异被淘汰。自然选择就象筛子一样，使有利变异保存下来，不利变异被淘汰。在选择的过程中，通过对遗在选择的过程中，通过对遗传信息的积累产生出新的异常传信息的积累产生

39、出新的异常组成，最终使生物与环境相适组成，最终使生物与环境相适应。应。目前自然界所存在的一切目前自然界所存在的一切适应现象，根据达尔文的自然适应现象，根据达尔文的自然选择理论都可以得到正确的合选择理论都可以得到正确的合理的解释。例如，枯叶蝶的拟理的解释。例如，枯叶蝶的拟态态:第58页，讲稿共93张，创作于星期二 生物进化中突变是随机的，但选择是非随机的而且是有方向性的生物进化中突变是随机的，但选择是非随机的而且是有方向性的.选择使具有适应性的遗选择使具有适应性的遗传组合在群体中保留下来，传组合在群体中保留下来，这种适应性体现在生物体这种适应性体现在生物体的各个层次上。的各个层次上。当这些遗当这

40、些遗传单位逐渐积累，最终导传单位逐渐积累，最终导致高度复杂的、适应性更致高度复杂的、适应性更强的结构的出现。强的结构的出现。第59页，讲稿共93张，创作于星期二2、自然选择是一个决定性过程、自然选择是一个决定性过程 自然选择是建立在随机性基础上的非随机过程。变异具自然选择是建立在随机性基础上的非随机过程。变异具有随机性，自然选择是对这些随机变异进行定向的优胜劣有随机性，自然选择是对这些随机变异进行定向的优胜劣汰。汰。在长期的进化过程中，自然选择通过定向积累非随机的选择结在长期的进化过程中，自然选择通过定向积累非随机的选择结果来完成生命的延续和进化。果来完成生命的延续和进化。自然选择的方向决定于

41、环境的要求。当该种变异适应自然选择的方向决定于环境的要求。当该种变异适应当时的环境时，就能被保留下来。从这个角度讲，自然选当时的环境时，就能被保留下来。从这个角度讲，自然选择决定了物种的存留。择决定了物种的存留。第60页，讲稿共93张，创作于星期二 自然选择的决定性还体现它可以保留或加强任何自然选择的决定性还体现它可以保留或加强任何对物种有利的性状，无论是生物在一生中只使用一次对物种有利的性状，无论是生物在一生中只使用一次的性状，还是一些对个体不利，但对物种和其后代个的性状，还是一些对个体不利，但对物种和其后代个体有利的性状都能保留下来。所以，达尔文说：体有利的性状都能保留下来。所以，达尔文说

42、：“自自然选择能使个体的构造适应于整体的利益然选择能使个体的构造适应于整体的利益”第61页，讲稿共93张，创作于星期二六、适应六、适应（一）适应的概念（一）适应的概念生生物物的的适适应应是是指指生生物物体体的的形形态态结结构构和和生生理理机机能能与与其其赖赖以以生生存存的的一一定定环境条件相适合的现象。环境条件相适合的现象。海洋动物的适应海洋动物的适应第62页，讲稿共93张，创作于星期二 适应是生物界普遍存在的现象，也是生命特有适应是生物界普遍存在的现象，也是生命特有的现象。适应包含两方面含义：的现象。适应包含两方面含义：1.指生物各层次的结构（从大分子、细胞、组织、指生物各层次的结构（从大分

43、子、细胞、组织、器官，乃至由个体组成的群体组织等）都与功能相适器官，乃至由个体组成的群体组织等）都与功能相适应；应；2.这种结构与相关的功能（包括行为、习性等）这种结构与相关的功能（包括行为、习性等）适合于该生物在一定环境条件下的生存和延续。适合于该生物在一定环境条件下的生存和延续。第63页，讲稿共93张，创作于星期二（二）适应的形成（二）适应的形成1、适应形成的条件、适应形成的条件（1）变异是可遗传的变异）变异是可遗传的变异（2）变异具有生存价值，具有选择上的优势）变异具有生存价值，具有选择上的优势（3）环境的定向变化对生物提供选择压力）环境的定向变化对生物提供选择压力 达尔文是第一位用进化

44、论来解释适应起源的学者。他用自达尔文是第一位用进化论来解释适应起源的学者。他用自然选择原理很好地说明了适应的起源，使生物学摆脱了然选择原理很好地说明了适应的起源，使生物学摆脱了“目目的论的论”。第64页，讲稿共93张，创作于星期二 对适应起源的解释是达尔文进化论的核心内容，不对适应起源的解释是达尔文进化论的核心内容，不同的进化学说对适应起源有完全不同的解释，例如下同的进化学说对适应起源有完全不同的解释，例如下面两个极端的观点：面两个极端的观点：随机论者认为：随机论者认为：生物的适应是随机事件和随机过程产生生物的适应是随机事件和随机过程产生的偶然结果，是纯机会的或纯偶然的，例如，随机突变的的偶然

45、结果，是纯机会的或纯偶然的，例如，随机突变的随机固定及灾变事件中的随机固定及灾变事件中的“幸者生存幸者生存”。环境决定论者认为：环境决定论者认为：适应是生物对环境作用的应答，适应是生物对环境作用的应答，是生物定向变异的结果，是生物的可塑性与环境直接作是生物定向变异的结果，是生物的可塑性与环境直接作用的结果，例如拉马克主义主张的用的结果，例如拉马克主义主张的“获得性状遗传获得性状遗传”，米邱林米邱林-李森科主义的李森科主义的“定向变异定向变异”说等。说等。第65页，讲稿共93张，创作于星期二实验一实验一:果蝇果蝇+DDT,每代群体都用每代群体都用DDT处理处理,药剂量逐渐增加药剂量逐渐增加,过过

46、了十多代以后了十多代以后,果蝇群体的抗药性可以比原有果蝇品系增加几百果蝇群体的抗药性可以比原有果蝇品系增加几百倍倍,忍受得住几百倍剂量的药剂忍受得住几百倍剂量的药剂.v从试验开始到结果从试验开始到结果,抗药性家谱中的任何成员都未接触过抗药性家谱中的任何成员都未接触过DDT.可可见果蝇的抗药性见果蝇的抗药性不是定向变异的结果不是定向变异的结果,而是在突变基础上自然选择而是在突变基础上自然选择的结果的结果.实验二实验二:果蝇家系果蝇家系1+DDT-DDT果蝇家系果蝇家系2+DDT-DDT+DDT果蝇家系果蝇家系1果蝇家系果蝇家系2-DDT+DDT-DDT抗药性抗药性果蝇果蝇家系家系第66页，讲稿共

47、93张，创作于星期二（三）自然选择下的适应进化（三）自然选择下的适应进化3、适应的普遍性和相对性、适应的普遍性和相对性植物对环境的适应（图植物对环境的适应（图3）动物对环境的适应动物对环境的适应保护色（图保护色（图4）警戒色（图警戒色（图5）拟态（图拟态（图6）微生物微生物(抗药性抗药性)1、欧洲桦尺蛾的黑化、欧洲桦尺蛾的黑化（图（图1）2、加拉帕戈斯群岛地雀喙形的进化、加拉帕戈斯群岛地雀喙形的进化（图（图2）(1)(1)适应的普遍性适应的普遍性第67页，讲稿共93张，创作于星期二（2 2）适应的相对性）适应的相对性具体表现具体表现:A、适适应应是是对对一一定定环环境境条条件件的的适适应应，而

48、而不不是是对对所所有有环环境境条条件件的适应的适应B、适适应应是是一一种种暂暂时时的的现现象象，它它不不是是永永久久性性的的。当当适适宜宜的的环环境境变变化化后后，适适应应就就失失去去了了作作用用。一一旦旦适适应应落落后后于于环环境境变变化化，当当二二者者的的差距太大时，生物就有可能灭绝。差距太大时，生物就有可能灭绝。事实：松毛虫事实：松毛虫(图图1),雷鸟雷鸟(图图2),北爱尔兰雄鹿的角北爱尔兰雄鹿的角(图图3)第68页，讲稿共93张，创作于星期二 1979年，卢旺廷（年，卢旺廷（R.C.Lewontin）对适应的形成作出有关）对适应的形成作出有关假设。图中表明，物种通过生态小生境空间跟踪环

49、境的关系，假设。图中表明，物种通过生态小生境空间跟踪环境的关系，说明适应的相对性。说明适应的相对性。第69页，讲稿共93张，创作于星期二适应相对性的原因适应相对性的原因 A、遗传基础有其稳定性，一切已形成的适应一遗传基础有其稳定性，一切已形成的适应一般落后于改变着的环境条件。般落后于改变着的环境条件。B、基因的多效性基因的多效性(毒素酶解成色素毒素酶解成色素).C、捕食者与被捕食者都在经历选择，都在向捕食者与被捕食者都在经历选择，都在向适应环境的方向发展适应环境的方向发展.第70页，讲稿共93张，创作于星期二适应与种内进化有非常密切的关系，它可以导致物种分化，使之适应与种内进化有非常密切的关系

50、，它可以导致物种分化，使之产生一些新类型。（图产生一些新类型。（图4）（3 3）适应在进化中的作用）适应在进化中的作用适应必然带来种的繁荣和物种分布范围的扩大，同时又因为环境变化适应必然带来种的繁荣和物种分布范围的扩大，同时又因为环境变化的随机性、不定向性，生物必须及时地对变化了的环境快速适应。所以，的随机性、不定向性，生物必须及时地对变化了的环境快速适应。所以，在这个意义上，我们可以把生命的多样性看作是生命适应地球演变、保在这个意义上，我们可以把生命的多样性看作是生命适应地球演变、保持自身连续性所出现的一种适应状态或进化状态。持自身连续性所出现的一种适应状态或进化状态。第71页，讲稿共93张