生物进化理论.ppt

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1、第一部分、第一部分、现代生物进化理论的由来现代生物进化理论的由来第第24讲、现代生物进化理论的主要内容讲、现代生物进化理论的主要内容在达尔文之前，人们是怎样看待生物的进化的?u在西方国家，当时在西方国家，当时神创神创论论和和物种不灭论物种不灭论占据着占据着统治地位，人们普遍认统治地位，人们普遍认为所有的为所有的物种物种都都是上帝是上帝创造的创造的，自古以来既没，自古以来既没有物种的绝灭，也没有有物种的绝灭，也没有新的物种产生。新的物种产生。不同物不同物种之间没有亲缘关系种之间没有亲缘关系!拉马克学说l拉马克进化学说的主拉马克进化学说的主要内容要内容:l生物不是神造的，生物不是神造的，而是由古老

2、生物而是由古老生物进化进化来的来的 生物是生物是由由低等到高等逐渐进化低等到高等逐渐进化的的 生物各种适生物各种适应性特征的形成都是应性特征的形成都是由于用进废退和获得由于用进废退和获得性遗传。性遗传。拉马克认为拉马克认为生物进化生物进化原因原因:一是一是“用进废退用进废退”；二是二是“获得性遗传获得性遗传”指环境引起或由于用进废退引起的变化指环境引起或由于用进废退引起的变化是可以遗传的是可以遗传的食蚁兽食蚁兽l拉马克认为，器官用得越多就越发达，如食蚁兽的舌头拉马克认为，器官用得越多就越发达，如食蚁兽的舌头之所以细长，是由于长期舔食蚂蚁的结果。之所以细长，是由于长期舔食蚂蚁的结果。鼹鼠鼹鼠l拉

3、马克认为，器官废而不用，就会造成形态上的退化。如鼹鼠长期生活在地下，眼睛就萎缩、退化。用拉马克进化学说解释一下长颈鹿为什么脖子长？l拉马克认为长颈鹿的进化是因为草地退化后要拉马克认为长颈鹿的进化是因为草地退化后要吃树叶，当然颈长的有优势，它们想要长颈，吃树叶，当然颈长的有优势，它们想要长颈，于是于是天天使劲地将颈伸长天天使劲地将颈伸长，终于形成了现在的，终于形成了现在的长颈鹿。长颈鹿。达尔文的生物进化理论l拉马克的用进废退学说拉马克的用进废退学说虽有一定道理，但事实虽有一定道理，但事实上由于使用而发达起来上由于使用而发达起来的器官特征并不能遗传的器官特征并不能遗传给后代。达尔文通过几给后代。达

4、尔文通过几十年的观察分析，终于十年的观察分析，终于在在18591859年出版了物种年出版了物种起源一书，提出了自起源一书，提出了自然选择学说为基础的生然选择学说为基础的生物进化理论。物进化理论。达尔文自然选择学说的主要内容l1 1、过度繁殖、过度繁殖l2 2、生存斗争、生存斗争l3 3、遗传变异、遗传变异l4 4、适者生存、适者生存 结合自然选择学说的解释模型，结合自然选择学说的解释模型，利用达尔文的自然选择学说的观点解利用达尔文的自然选择学说的观点解释长颈鹿为什么脖子长？释长颈鹿为什么脖子长？达尔文对长颈鹿进化的解释达尔文对长颈鹿进化的解释l达尔文认为长颈鹿的进化原因达尔文认为长颈鹿的进化原

5、因是：长颈鹿产生的后代超过环是：长颈鹿产生的后代超过环境承受能力（境承受能力（过度繁殖过度繁殖）；它）；它们都要吃树叶而树叶不够吃们都要吃树叶而树叶不够吃（生存斗争生存斗争）；它们有颈长和）；它们有颈长和颈短的差异（颈短的差异（遗传变异遗传变异）；颈）；颈长的能吃到树叶生存下来，颈长的能吃到树叶生存下来，颈短的却因吃不到树叶而最终饿短的却因吃不到树叶而最终饿死了（死了（适者生存适者生存）。）。l达尔文把这种在生存斗争中，达尔文把这种在生存斗争中，适者生存、不适者被淘汰的过适者生存、不适者被淘汰的过程，叫做程，叫做自然选择自然选择。达尔文的生物进化理论的意义l1 1、从丰富的事实出发，论证了、从

6、丰富的事实出发，论证了生物是不断生物是不断进化的进化的，并且对，并且对生物进化的原因生物进化的原因提出了合理提出了合理的解释。使生物学第一次摆脱了神学的束缚，的解释。使生物学第一次摆脱了神学的束缚，走上了科学的轨道。走上了科学的轨道。l2 2、它揭示了生命现象的统一性是由于所有、它揭示了生命现象的统一性是由于所有的生物都的生物都有共同的祖先有共同的祖先，生物的，生物的多样性和适多样性和适应性是进化的结果应性是进化的结果；生物界千差万别的种类；生物界千差万别的种类之间有一定的内在联系，从而大大促进了生之间有一定的内在联系，从而大大促进了生物学各分支学科的发展。物学各分支学科的发展。l3 3、它给

7、予神创论和物种不变论以致命的打、它给予神创论和物种不变论以致命的打击。击。达尔文进化论的局限达尔文进化论的局限l1、不能解释遗传和变异的本质；不能解释遗传和变异的本质；l达尔文接受了拉马克关于器官用进废退和获得达尔文接受了拉马克关于器官用进废退和获得性遗传的观点。性遗传的观点。l2、对进化的解释局限于个体水平；、对进化的解释局限于个体水平；l如果个体出现可遗传的变异，相应基因必须在如果个体出现可遗传的变异，相应基因必须在群体里扩散并取代原有的基因，这样新的生物群体里扩散并取代原有的基因，这样新的生物类型才可能形成。类型才可能形成。达尔文自然选择学说达尔文自然选择学说l请同学们用达尔文的自然选择

8、学说的四请同学们用达尔文的自然选择学说的四个要点填空：个要点填空：l自然选择的基础是：自然选择的基础是：l自然选择的内因是：自然选择的内因是：l自然选择的手段是：自然选择的手段是：l自然选择的结果是：自然选择的结果是：生存斗争生存斗争遗传变异遗传变异适者生存，适者生存，不适者被淘汰不适者被淘汰过度繁殖过度繁殖第二部分、第二部分、现代生物进化理论的主要内容现代生物进化理论的主要内容种群、基因库、基因频率 一个种群的全部个体所含有的全部基因，一个种群的全部个体所含有的全部基因，叫做这个种群的基因库。叫做这个种群的基因库。一定时间内，生活在一定区域的同种生物一定时间内，生活在一定区域的同种生物的全部

9、个体，叫做种群。种群是生物繁殖的基的全部个体，叫做种群。种群是生物繁殖的基本单位。本单位。某种基因在某个种群中出现的比例，叫做某种基因在某个种群中出现的比例，叫做基因频率。基因频率。种群是生物进化的基本单位 每一个种群都有它自己的基因库，每一个种群都有它自己的基因库，种群中的个体一代一代地死亡，但基种群中的个体一代一代地死亡，但基因库却在代代相传的过程中保持和发因库却在代代相传的过程中保持和发展。所以，生物进化的单位不是个体，展。所以，生物进化的单位不是个体，而是种群。而是种群。基因频率的计算例：某昆虫种群中，绿色翅的基因为例：某昆虫种群中，绿色翅的基因为A,褐褐色翅的基因位色翅的基因位a，调

10、查发现，调查发现AA、Aa、aa的个体分别占的个体分别占30%、60%、10%、那、那么么A、a的基因频率是多少？的基因频率是多少？A=60%a=40%哈迪-温伯格定律1908年，英国数学家哈迪和德国医生温伯格年，英国数学家哈迪和德国医生温伯格分别提出关于基因稳定性的见解。他们指出，一分别提出关于基因稳定性的见解。他们指出，一个有性生殖的自然种群中，在符合以下五个条件个有性生殖的自然种群中，在符合以下五个条件的情况下，各等位基因的频率和等位基因的基因的情况下，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

11、。说是保持着基因平衡的。这五个条件是：这五个条件是：1 1、种群很大、种群很大 2 2、随机交配、随机交配 3 3、没有突变和重组、没有突变和重组 4 4、没有个体迁入迁出、没有个体迁入迁出 5 5、没有选择、没有选择哈迪-温伯格定律 处于平衡状态的种群，一对等位基因处于平衡状态的种群，一对等位基因Aa，A的频率为的频率为p，a的频率为的频率为q，则：，则：AA的机率为的机率为p2；Aa的机率为的机率为2pq；aa的机率为的机率为q2哈迪哈迪-温伯格定律可用数学方程式表示为：温伯格定律可用数学方程式表示为：(p p+q q)2 2=p p2 2+2+2pqpq+q q2 2生物进化的实质是基因

12、频率的改变 表面看，自然选择是对一个个生物个体的表面看，自然选择是对一个个生物个体的选择，实质上是对个体所包含的变异进行选择。选择，实质上是对个体所包含的变异进行选择。从现代分子遗传水平看，自然选择实质上是对从现代分子遗传水平看，自然选择实质上是对变异所对应的基因的选择，从而改变着群体中变异所对应的基因的选择，从而改变着群体中不同基因的基因频率。不同基因的基因频率。所以，生所以，生物进化的过物进化的过程的实质是程的实质是种群基因频种群基因频率发生变化率发生变化的过程。的过程。自然选择决定了进化的方向P117物种的概念 在遗传学和进化论中，把能够在自然在遗传学和进化论中，把能够在自然状态下状态下

13、相互交配相互交配，并能够产生出，并能够产生出可育后代可育后代的的一群一群生物称为一个物种，简称生物称为一个物种，简称“种种”。即：不同物种之间有即：不同物种之间有生殖隔离生殖隔离（动物（动物因求偶方式不同、繁殖期不同，植物因开因求偶方式不同、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配等都属于生殖隔离）隔离概概念念：不不同同种种群群间间的的个个体体，在在自自然然条条件件下下基因不能自由交流基因不能自由交流的现象。的现象。隔离的类型隔离的类型生殖隔离生殖隔离地理隔离地理隔离隔离导致物种的形成 物种的物种的形成往往形成往往是经过长

14、是经过长期的地理期的地理隔离将不隔离将不同种群间同种群间的差异不的差异不断积累，断积累，最后达到最后达到生殖隔离，生殖隔离，形成新物形成新物种。种。有时无需地理隔离也能形成新物种 在自然界里还在自然界里还存在另一种物种形存在另一种物种形成方式，它往往只成方式，它往往只需要几代甚至一代需要几代甚至一代就完成了，而且不就完成了，而且不需经过地理隔离。需经过地理隔离。例如，多倍体植物例如，多倍体植物的形成就是如此。的形成就是如此。自然界里几自然界里几乎乎将近将近一半的被子植物和一半的被子植物和某些栽培作物就是某些栽培作物就是这样形成的。这样形成的。AABBCC（普通小麦）（普通小麦）DD（黑麦）（黑

15、麦）ABC配子D配子ABCD（不育）AABBCCDD（八倍体小黑麦）（八倍体小黑麦）（可育）秋水仙素处理例：八倍体小黑麦的培育总结种群是生物进化的基本单位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）。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。生物进化的实质在于种群基

16、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：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：共同进化w任何一个物种都不是单独进任何一个物种都不是单独进化的。化的。w不同物种之间，生物与无机不同物种之间，生物与无机环境之间在相互影响中不断环境之间在相互影响中不断进化和发展，这就是进化和发展，这就是共同进共同进化化。捕食者所捕食的大多是被捕食者中年老、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病弱或年幼的个体，客观上起到促进种群发展的作用。的作用。“精明的捕食者精明的捕食者”策略：策略：捕食者一般不能将所有捕食者一般不能将所有的猎物吃掉，

17、否则自己也无法生存。的猎物吃掉，否则自己也无法生存。“收割理论收割理论”：捕食者往往捕食个体数量多的物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他物种的形成腾出空间有利于增加物种的多样性的多样性。捕食者的存在是否对被捕食者有害无益？生物进化与无机环境变化的关系例：例：生物的新陈代生物的新陈代谢类型由原始异养谢类型由原始异养厌氧厌氧自养厌氧自养厌氧自养需氧。自养需氧。生物多样性的形成基因多样性基因多样性物种多样性物种多样性生态系统多样性生态系

18、统多样性生物多样性生物多样性 地球上所有的植物、动物和微生物，它地球上所有的植物、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。统，共同构成了生物多样性。简单简单复杂复杂低等低等高等高等原核细胞原核细胞真核细胞真核细胞单细胞单细胞多细胞多细胞无性生殖无性生殖有性生殖有性生殖原始异养厌氧原始异养厌氧自养厌氧自养厌氧自养需氧自养需氧水生水生水陆两栖水陆两栖陆生陆生生物多样性的形成分子进化与中性学说 这这一一学学说说认认为为，生生物物体体内内绝绝大大多多数数突突变变都都是是中中性性突突变变；生生物物体体内内的的大大分分子子都都是

19、是以以一一定定的的速速率率进进化化着着，这这一一速速率率与与种种群群的的大大小小、物物种种的的生生殖殖力力以以及及生生物物世世代代的的长长短短都都无无关关，也也不不受受环环境境因因素素的的影影响响，因因此此对对于于这这些些中中性性突突变变不不会会发发生生自自然然选选择择与与适适者者生生存存的的情情况况。生生物物的的进进化化主主要要是是中中性性突突变变在在自自然然群群体体中中进进行行随随机机的的“遗遗传传漂漂变变”的的结结果果，而而与与选选择择无无关关。也也就就是是说说，遗遗传传漂漂变变才才是是分分子子进进化化的基本动力。的基本动力。基基因因频频率率因因偶偶然然的的机机会会，而而不不是是由由于于

20、选选择择，而发生变化，这种现象称为遗传漂变。而发生变化，这种现象称为遗传漂变。渐变式进化与跳跃式进化 传传统统的的进进化化理理论论认认为为生生物物的的进进化化是是渐渐变变式式的的，但渐变式的进化难以解释下面两个问题。但渐变式的进化难以解释下面两个问题。问问题题一一：生生物物化化石石的的记记录录所所显显示示的的大大多多不不是是渐变式的进化，而是跳跃式的进化。渐变式的进化，而是跳跃式的进化。问问题题二二：如如果果生生物物演演变变是是渐渐进进的的，那那么么各各种种适适应应性性的的器器官官结结构构在在尚尚未未发发展展完完善善之之前前，即即在在还还没没有有发发展展到到有有适适应应功功能能之之前前是是怎怎

21、样样逃逃脱脱自自然然选选择择的压力的？的压力的？所所以以跳跳跃跃式式进进化化理理论论认认为为，生生物物的的进进化化起起源源于大突变（特别是某些调节基因的突变）。于大突变（特别是某些调节基因的突变）。课堂练习1.1.以自然选择学说为核心的现代生物进化理论认为以自然选择学说为核心的现代生物进化理论认为,新物新物种的形成是种的形成是 A A、自然选择的结果、自然选择的结果B B、突变，选择和遗传的综合作用、突变，选择和遗传的综合作用C C、用进废退的结果、用进废退的结果D D、突变和基因重组，自然选择及隔离的综合作用、突变和基因重组，自然选择及隔离的综合作用2.2.下列关于隔离的叙述，不正确的是下列

22、关于隔离的叙述，不正确的是 A A、阻止了种群间的基因交流、阻止了种群间的基因交流B B、对所有的物种来说、对所有的物种来说,地理隔离必然导致生殖隔离地理隔离必然导致生殖隔离C C、种群基因库间的差异是产生生殖隔离的根本原因、种群基因库间的差异是产生生殖隔离的根本原因D D、不同的物种之间必然存在着生殖隔离、不同的物种之间必然存在着生殖隔离DB5.人类的苯丙酮尿症是代谢疾病，由隐性基因控制。如果人类的苯丙酮尿症是代谢疾病，由隐性基因控制。如果群体的发病率是群体的发病率是1/10000，表现型正常的个体与苯丙酮尿，表现型正常的个体与苯丙酮尿症患者婚配，生出患苯丙酮尿症小孩的概率是症患者婚配，生出

23、患苯丙酮尿症小孩的概率是 。3.3.在一个种群中随机抽出一定数量的个体，其中基因型为在一个种群中随机抽出一定数量的个体，其中基因型为AAAA的个体占的个体占18%18%，基因型为，基因型为AaAa的个体占的个体占78%78%，aaaa的个体占的个体占4%4%.基因基因A A和和a a的频率分别是的频率分别是A A、18%82%B18%82%B、36%64%36%64%；C C、57%43%D57%43%D、92%8%92%8%；4.4.据调查得知，某小学的学生中基因型的比率为：据调查得知，某小学的学生中基因型的比率为：X XB BX XB B 44%X 44%XB BX Xb b 5%X 5%

24、Xb bX Xb b 1%X 1%XB BY 43%XY 43%Xb bY 7%Y 7%则则X Xb b的基因频率是的基因频率是A A、13.2%B13.2%B、5%C5%C、14%D14%D、9.3%9.3%CD1/126、某工厂有男女职工各、某工厂有男女职工各200名，对他们进行名，对他们进行调查时发现，女性色盲基因的携带者为调查时发现，女性色盲基因的携带者为15人，人，患者患者5人，男性患者人，男性患者11人，那么这个群体中人，那么这个群体中色盲基因的频率是多少？色盲基因的频率是多少？7、一种蛾中控制浅颜色的等位基因是隐性、一种蛾中控制浅颜色的等位基因是隐性的，控制深颜色的等位基因是显性的。假设的，控制深颜色的等位基因是显性的。假设一个种群中有一个种群中有640只浅色的蛾和只浅色的蛾和360只深色的只深色的蛾，群体呈遗传平衡，那么有多少只杂合子蛾，群体呈遗传平衡，那么有多少只杂合子的蛾？的蛾？6%320