生物进化的历程与证据.pptx
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1、一、种群基因频率的改变与生物进化一、种群基因频率的改变与生物进化二、隔离与物种的形成二、隔离与物种的形成三、共同进化与生物多样性的形成三、共同进化与生物多样性的形成第二节第二节 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一、种群基因频率的改变与生物进化一、种群基因频率的改变与生物进化1.1.种群是生物进化的基本单位种群是生物进化的基本单位2.2.突变和基因重组产生进化的原材料突变和基因重组产生进化的原材料 3.3.自然选择决定生物进化的方向自然选择决定生物进化的方向 为什么种群是生物进化的基本单位?为什么种群是生物进化的基本单位?(教材教材114)114)自然选择直接作用的是生物的自
2、然选择直接作用的是生物的 ,而且是个,而且是个体的体的 ;个体的生命是有限的,个体的个体的生命是有限的,个体的 会随着个体的会随着个体的死亡而消亡;死亡而消亡;生物在繁衍的过程中,个体有新老交替,但决定表生物在繁衍的过程中,个体有新老交替,但决定表现型的现型的却代代相传,而生物繁殖的最基本的单位却代代相传,而生物繁殖的最基本的单位是是。个体个体表现型表现型表现型表现型种群种群 因此生物进化的基本单位是因此生物进化的基本单位是种群种群。基因基因因此进化不仅要研究个体的表现型与因此进化不仅要研究个体的表现型与环境的适应关系,还环境的适应关系,还必须研究群体的基必须研究群体的基因组成的变化!因组成的
3、变化!一、种群基因频率的改变与生物进化一、种群基因频率的改变与生物进化1.1.种群是生物进化的基本单位种群是生物进化的基本单位(1)(1)种群种群:生活在一定区域的同种生物的全部个体。:生活在一定区域的同种生物的全部个体。大熊猫种群云南的金丝猴判断下列是否属于种群判断下列是否属于种群(1 1)一个池塘中的全部鱼)一个池塘中的全部鱼 (2 2)一个池塘中的全部鲤鱼)一个池塘中的全部鲤鱼(3 3)两个池塘内的全部青蛙)两个池塘内的全部青蛙(4 4)一片草地上的全部植物)一片草地上的全部植物(5 5)一片草地上的成年梅花鹿)一片草地上的成年梅花鹿否否是是否否否否否否(2 2)种群的特点:)种群的特点
4、:种群中的个体并不是机械地集合在一起,而是彼种群中的个体并不是机械地集合在一起,而是彼此此可以交配可以交配,并,并通过繁殖将各自的基因传给后代通过繁殖将各自的基因传给后代,因,因此,此,种群是进化的基本单位、也是繁殖的基本单位。种群是进化的基本单位、也是繁殖的基本单位。一、种群基因频率的改变与生物进化一、种群基因频率的改变与生物进化1.1.种群是生物进化的基本单位种群是生物进化的基本单位(2)(2)基因库、基因频率、基因型频率基因库、基因频率、基因型频率基因库基因库:一个种群一个种群中中全部个体全部个体所含有的所含有的全部基因。全部基因。范围:范围:一个种群一个种群中中全部个体全部个体对象:对
5、象:全部基因全部基因基因频率基因频率基因型频率基因型频率概念:在一个种群基因库中,概念:在一个种群基因库中,某个基因某个基因占占全部等位基因全部等位基因 数的比率数的比率、计算公式:、计算公式:该等位基因的总数该等位基因的总数该基因的总数该基因的总数100100某基因频率某基因频率在一个种群中,在一个种群中,某个基因某个基因型个体型个体占种群总个体占种群总个体数的比率数的比率某基因型频率某基因型频率种群总个体数种群总个体数该基因型的个体数该基因型的个体数100100、计算公式:、计算公式:(教材(教材115115页)页)某昆虫种群中决定绿翅基因为某昆虫种群中决定绿翅基因为A A,决定褐,决定褐
6、翅基因为翅基因为a a,从种群中随机抽出,从种群中随机抽出100100个个体,测知基因型个个体,测知基因型为为AAAA、AaAa和和aaaa的个体分别是的个体分别是3030、6060和和1010个。那么个。那么A A和和a a的的基因频率是多少基因频率是多少?练一练练一练:AAAA、AaAa、aaaa三种基因型个体分别占三种基因型个体分别占24%24%、72%72%、4%4%,那么,那么 A A的基因频率是(的基因频率是()A.36%B.57%A.36%B.57%C.24%D.60%C.24%D.60%DAAAA、AaAa、aaaa的的基因型频率基因型频率分别是分别是24%24%、72%72%
7、、4%4%P P(A A)P P(a a)=P P(AAAA)+1 12 P P(AaAa)=P P(aaaa)+1 12 P P(AaAa)=24%24%+1/21/272%=72%=60%60%4%4%+40%40%1/21/272%=72%=小结:如何计算基因频率(小结:如何计算基因频率(A A、a a)?)?1.1.概念法(已知种群各种基因型的个体数)概念法(已知种群各种基因型的个体数)2.2.由基因型频率计算基因频率由基因型频率计算基因频率该等位基因的总数该等位基因的总数 A A基因总数基因总数100某基因的频率某基因的频率=该基因纯合子的频该基因纯合子的频率率+杂合子的频率杂合子的
8、频率P(A)=P(A)=该等位基因的总数该等位基因的总数 a a基因总数基因总数100P(a)=P(a)=某工厂有男女职工各某工厂有男女职工各200200名,对他们进行调查发现,名,对他们进行调查发现,女性色盲基因携带者为女性色盲基因携带者为1515人,患者人,患者5 5人,男性患者人,男性患者1111人,那么这个群体中色盲基因频率为人,那么这个群体中色盲基因频率为()A.6%B.4.5%A.6%B.4.5%C.12%D.5.88%C.12%D.5.88%A A:XBXB、XBXb、XbXb:XBY、XbY(15)(5)(11)(180)(189)P(Xb)=2 25+15+115+15+11
9、2 2200+200200+200在一个种群中随机抽取一定数量个体,其中在一个种群中随机抽取一定数量个体,其中BBBB、BbBb分别占分别占14%14%、80%80%、则、则B B、b b的基因频率分的基因频率分别是(别是()A.54%46%A.54%46%B.47%53%B.47%53%C.88%12%C.88%12%D.47%43%D.47%43%A 一个工厂中,男女各有一个工厂中,男女各有 100100人,其中红绿色人,其中红绿色盲女患者有盲女患者有7 7人,男患者有人,男患者有2525人,携带者人,携带者1515人。人。这一工厂中红绿色盲基因的频率为(这一工厂中红绿色盲基因的频率为()
10、A.A.81%81%B.B.15%15%C.C.18%18%D.D.7.25%7.25%C遗传平衡定律遗传平衡定律进行有性繁殖的理想种群(条件如下):进行有性繁殖的理想种群(条件如下):1.1.种群非常大种群非常大 2.2.雌雄个体能自由交配并产生后代雌雄个体能自由交配并产生后代 3.3.没有迁入和迁出没有迁入和迁出 4.4.自然选择相对性状不起作用自然选择相对性状不起作用 5.5.没有突变没有突变若该种群,若该种群,AAAA的基因型频率为的基因型频率为m m,则,则A A的基因频率的基因频率P P(A A)为:)为:P P(A A)=P P(AAAA)即:理想种群达到遗传平衡的情况下:即:理
11、想种群达到遗传平衡的情况下:若该种群基因频率为:若该种群基因频率为:P P(A A)=p=pP P(a a)=q=q则该种群及其自由交配后代种群基因型频率的为:则该种群及其自由交配后代种群基因型频率的为:P P(AAAA)=P=P2 2(A A)=p=p2 2P P(AaAa)=2P=2P(A A)P P(a a)=2pq=2pqP P(aaaa)=P=P2 2(a a)=q=q2 2=m mP P(a a)=P P(AAAA)=m m1-1-1-1-在实际中,在实际中,理想种群(理想种群(基因频率不变基因频率不变)存在吗?)存在吗?不存在的,这是因为:不存在的,这是因为:第一:第一:足够大的
12、种群是不存在足够大的种群是不存在;第二:第二:种群中充分的随机交配也是不现实的;种群中充分的随机交配也是不现实的;第三:第三:基因突变每时每刻都有可能发生;基因突变每时每刻都有可能发生;第四:第四:由于各种原因,种群中个体会迁入或迁出由于各种原因,种群中个体会迁入或迁出 该种群该种群;第五:第五:在自然界中,自然选择是不可抗拒的在自然界中,自然选择是不可抗拒的。种群基因频率的改变是不可避免的种群基因频率的改变是不可避免的。生物进化的实质生物进化的实质*表面看,自然选择是对一个个生物个体的选择,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。从现代分子实质上是对个体
13、所包含的变异进行选择。从现代分子遗传水平看,遗传水平看,自然选择实质上是对变异所对应的基因自然选择实质上是对变异所对应的基因的选择的选择,从而改变着群体中不同基因的基因频率。,从而改变着群体中不同基因的基因频率。生物进化的过程的实质是:生物进化的过程的实质是:种群基因频率的改变种群基因频率的改变!一、种群基因频率的改变与生物进化一、种群基因频率的改变与生物进化2.2.突变和基因重组产生进化的原材料突变和基因重组产生进化的原材料 变异的类型有那些?变异的类型有那些?不可遗传变异不可遗传变异可遗传变异可遗传变异基因突变基因突变染色体变异染色体变异基因重组基因重组突变突变不可遗传变异能为进化提供材料
14、吗不可遗传变异能为进化提供材料吗?不能,因为环境因素造成的不可遗传变异的性状不能,因为环境因素造成的不可遗传变异的性状不能通过基因传给后代。不能通过基因传给后代。自然界,生物自发突变的频率很低,而且突变自然界,生物自发突变的频率很低,而且突变大多数是有害的,为什么还能够作为生物进化的原大多数是有害的,为什么还能够作为生物进化的原材料的呢?材料的呢?果蝇约有果蝇约有104对基因,假定每个基因的突变率是对基因,假定每个基因的突变率是105,一个约有一个约有108个果蝇的种群每一代出现的基因突变数是个果蝇的种群每一代出现的基因突变数是?2102104 410105 510108 82102107 7
15、虽然生物突变率很低,但个体数目庞大虽然生物突变率很低,但个体数目庞大,每一代就会,每一代就会产生大量的突变,从而为进化提供材料。产生大量的突变,从而为进化提供材料。变异具有不定向性,只能为进化提供材料,不能决定进化方向!变异具有不定向性,只能为进化提供材料,不能决定进化方向!变异能决定进化方向吗变异能决定进化方向吗?变异有害还是有利取决于什么?变异有害还是有利取决于什么?突变的有害和有利并不是绝对的,它取决于生物的突变的有害和有利并不是绝对的,它取决于生物的生存环境。生存环境。在经常刮大风的海岛上,这类在经常刮大风的海岛上,这类昆虫昆虫(残翅或无翅残翅或无翅)却因为不能却因为不能飞行而避免被风
16、吹到海里淹死。飞行而避免被风吹到海里淹死。一、种群基因频率的改变与生物进化一、种群基因频率的改变与生物进化2.2.突变和基因重组产生进化的原材料突变和基因重组产生进化的原材料 突变和基因重组突变和基因重组(可遗传变异)产生进化的原材料(可遗传变异)产生进化的原材料虽然生物突变率很低,但个体数目庞大,每一代就虽然生物突变率很低,但个体数目庞大,每一代就会产生大量的突变,从而为进化提供材料。会产生大量的突变,从而为进化提供材料。突变的有害和有利并不是绝对的,它取决于生物突变的有害和有利并不是绝对的,它取决于生物的生存环境。!的生存环境。!变异具有不定向性,不能决定进化方向!变异具有不定向性,不能决
17、定进化方向!一、种群基因频率的改变与生物进化一、种群基因频率的改变与生物进化3.3.自然选择决定生物进化的方向自然选择决定生物进化的方向 19 19世纪,桦尺蠖种群世纪,桦尺蠖种群中黑色基因(中黑色基因(S S)频率为)频率为5%5%,浅灰色基因(,浅灰色基因(s s)频)频率为率为95%95%20 20世纪,桦尺蠖种群中世纪,桦尺蠖种群中黑色基因(黑色基因(S S)频率为)频率为95%95%,浅灰色基因(浅灰色基因(s s)频率为)频率为5%5%人类把鲫鱼的后代培育成金鱼,人类把鲫鱼的后代培育成金鱼,实质就是通过人工选择改实质就是通过人工选择改变基因频率变基因频率。从图中看显然红色基因的频率
18、显著提高了。从图中看显然红色基因的频率显著提高了。一、种群基因频率的改变与生物进化一、种群基因频率的改变与生物进化3.3.自然选择决定生物进化的方向自然选择决定生物进化的方向 自然选择自然选择直接选择的是生物的表现型直接选择的是生物的表现型,但实际上,但实际上是选择控制生物性状的基因。在是选择控制生物性状的基因。在自然选择的作用下自然选择的作用下,种群的基因频率会发生种群的基因频率会发生定向改变定向改变,导致生物朝着一定,导致生物朝着一定的方向不断进化。的方向不断进化。一、种群基因频率的改变与生物进化一、种群基因频率的改变与生物进化第二节第二节 现代生物进化理论的主要内容现代生物进化理论的主要
19、内容1.1.种群是生物进化的基本单位种群是生物进化的基本单位小结小结(1 1)种群(进化的基本单位)的概念和特点)种群(进化的基本单位)的概念和特点(2 2)种群的基因库、基因频率、基因型频率)种群的基因库、基因频率、基因型频率(4 4)基因频率和基因型频率的计算方法)基因频率和基因型频率的计算方法(3 3)进化的实质是:)进化的实质是:种群基因频率的改变种群基因频率的改变2.2.突变和基因重组突变和基因重组产生进化的原材料产生进化的原材料 3.3.自然选择决定生物进化的方向自然选择决定生物进化的方向 1919世纪到世纪到2020世纪世纪,莫彻斯特的桦尺蠖种群中基因频莫彻斯特的桦尺蠖种群中基因
20、频率发生了很大的变化,说明桦尺蠖发生了进化,并没有率发生了很大的变化,说明桦尺蠖发生了进化,并没有形成新的物种,而物种是进化出来的。形成新的物种,而物种是进化出来的。1 1)为什么说它们没有形成新)为什么说它们没有形成新物种呢?物种呢?疑问:疑问:2 2)怎样判断两个种群是否)怎样判断两个种群是否属于一个物种呢?属于一个物种呢?二、隔离与物种的形成二、隔离与物种的形成1.1.物种的概念物种的概念 指能够在自然状态下指能够在自然状态下相互交配相互交配并且并且产生可育后代产生可育后代的一群生物称为一个物种,简称的一群生物称为一个物种,简称“种种”。不同物种之间一般是不能够相互交配的,即使交配不同物
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