现代进化理论的主要内容.ppt

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1、现代进化理论的主要内容现在学习的是第1页，共37页本节聚焦：本节聚焦：1 1、为什么说种群是生物进化的基本单位？、为什么说种群是生物进化的基本单位？2 2、种群的基因频率为什么会发生变化？、种群的基因频率为什么会发生变化？3 3、自然选择与种群基因频率的变化有什么关、自然选择与种群基因频率的变化有什么关系？系？现在学习的是第2页，共37页 如果在褐色翅如果在褐色翅(基因型为基因型为aa)aa)昆虫的群体中偶昆虫的群体中偶然出现一只绿色翅然出现一只绿色翅(基因型为基因型为Aa)Aa)的变异个体，且的变异个体，且绿色比灰色更不易被捕食。那么：绿色比灰色更不易被捕食。那么：1 1、昆虫的翅色将怎样变

2、化？、昆虫的翅色将怎样变化？2 2、该绿色个体一定能被选择下来吗？为什么？、该绿色个体一定能被选择下来吗？为什么？3 3、如果该绿色个体能很好生活下来，它体内、如果该绿色个体能很好生活下来，它体内的的A A基因怎样才能传递给子代呢？基因怎样才能传递给子代呢？4 4、如果、如果AaAa与其他个体交配生殖，后代还会是绿色与其他个体交配生殖，后代还会是绿色的吗？的吗？现在学习的是第3页，共37页（一）种群是生物进化的基本单位：（一）种群是生物进化的基本单位：1 1、种群概念：、种群概念：生活在一定区域的生活在一定区域的同种生物同种生物的的全部个体全部个体。卧龙自然保护区 猕猴现在学习的是第4页，共3

3、7页例：判断下列是否属于种群例：判断下列是否属于种群（1 1）一个池塘中的全部鲤鱼）一个池塘中的全部鲤鱼（2 2）一个池塘中的全部雄鲤鱼）一个池塘中的全部雄鲤鱼（3 3）一个池塘中的全部鱼）一个池塘中的全部鱼（4 4）一片草地上的全部植物）一片草地上的全部植物（5 5）一片草地上的全部蒲公英）一片草地上的全部蒲公英种群概念的要点：种群概念的要点：1 1、同种生物的全部个体，概念的外延不能扩大，、同种生物的全部个体，概念的外延不能扩大，也不能缩小。也不能缩小。2 2、个体之间必须可以相互交配，实现基因的交流和、个体之间必须可以相互交配，实现基因的交流和传递。传递。3 3、一个物种可以形成很多种群

4、。、一个物种可以形成很多种群。现在学习的是第5页，共37页 如果这两个鱼塘的鱼都是鲤鱼，它们属于一如果这两个鱼塘的鱼都是鲤鱼，它们属于一个种群还是两个种群？个种群还是两个种群？属于两个种群。因为它们不能生活在一起，不能够属于两个种群。因为它们不能生活在一起，不能够发生基因交流。发生基因交流。现在学习的是第6页，共37页2 2、种群的特点：、种群的特点：种群中的个体并不是机械地集合在一起，而种群中的个体并不是机械地集合在一起，而是是彼此彼此可以交配实现基因交流可以交配实现基因交流，并，并通过繁殖将各自的通过繁殖将各自的基因传给后代基因传给后代。同前一年的蝗虫种群相比，新形成的蝗虫种同前一年的蝗虫

5、种群相比，新形成的蝗虫种群在基因组成上会有什么变化吗？群在基因组成上会有什么变化吗？现在学习的是第7页，共37页为什么要提出为什么要提出“种群种群”这个概念呢？这个概念呢？自然界的物种实际上是以种群为基本自然界的物种实际上是以种群为基本单位存在的。种群是物种繁衍、进化的基单位存在的。种群是物种繁衍、进化的基本单位。它为研究生物与环境的关系和物本单位。它为研究生物与环境的关系和物种的变化带来了方便。种的变化带来了方便。现在学习的是第8页，共37页 生物的性状是受基因控制的。每个生物体生物的性状是受基因控制的。每个生物体都含有很多的基因。都含有很多的基因。那么，种群中的一个个体所含有的全部基那么，

6、种群中的一个个体所含有的全部基因和种群中的全部个体所含有的全部基因相比，因和种群中的全部个体所含有的全部基因相比，那个更多呢？那个更多呢？现在学习的是第9页，共37页3 3、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。4 4、基因频率：、基因频率：在一个种群基因库中，某个基因占全部在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率。等位基因数的比率。基因频率基因频率=某基因的数目某基因的数目该基因的等位基因的总数该基因的等位基因的总数 100%100%5 5、基因型频率：、基因型频率：在一个种群基因库中，某个基因型的个在一个种群基因库中，某个基因型的

7、个体占个体总数的比率。体占个体总数的比率。现在学习的是第10页，共37页例例:从种群中随机抽出从种群中随机抽出100100个个体，测知基因型为个个体，测知基因型为AAAA、AaAa和和aaaa的个体分别是的个体分别是3030、6060和和1010个。个。那么那么A A和和a a的基因频率是多少的基因频率是多少?解解:A A基因的基因频率为基因的基因频率为:a a基因的基因频率为：基因的基因频率为：基因频率基因频率=某基因的数目某基因的数目该基因的等位基因的总数该基因的等位基因的总数=40%=40%A%=100%100%2AAAa2(AAAaaa)a%=100%100%=60%=60%2aaAa

8、2(AAAaaa)100%100%等位基因的基因频率之和，等于等位基因的基因频率之和，等于_1 1现在学习的是第11页，共37页例例:从种群中随机抽出从种群中随机抽出100100个个体，测知基因型为个个体，测知基因型为AAAA、AaAa和和aaaa的个体分别是的个体分别是3030、6060和和1010个。个。那么那么AAAA、AaAa和和aaaa个体的基因型频率各是多少个体的基因型频率各是多少?解解:基因型频率基因型频率=某基因型的个体数某基因型的个体数该种群的个体总数该种群的个体总数 100%100%AAAA基因型频率为基因型频率为:AA%=100%100%AAAAAaaa=30%=30%A

9、aAa基因型频率为基因型频率为:Aa%=100%100%AaAAAaaa=60%=60%aaaa基因型频率为基因型频率为:aa%=100%100%aaAAAaaa=10%=10%现在学习的是第12页，共37页1 1、假设上述、假设上述昆虫种群非常大昆虫种群非常大，所有的，所有的雌雄个体间雌雄个体间都能自由交配都能自由交配并产生后代，并产生后代，没有迁入和迁出没有迁入和迁出，自然自然选择对翅色这一相对性状没有作用选择对翅色这一相对性状没有作用，基因基因A A和和a a都不产都不产生突变生突变，根据孟德尔的分离定律计算：，根据孟德尔的分离定律计算：(1)(1)该种群产生的该种群产生的A A配子和配

10、子和a a配子的比率是多少？配子的比率是多少？(2)(2)子代基因型的频率各是多少？子代基因型的频率各是多少？(3)(3)子代种群的基因频率各是多少？子代种群的基因频率各是多少？(4)(4)子二代、子三代以及若干代以后，种群的基因子二代、子三代以及若干代以后，种群的基因频率会同子一代一样吗？频率会同子一代一样吗？用数学方法讨论基因频率的变化用数学方法讨论基因频率的变化现在学习的是第13页，共37页新代基因型的频率AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比率A()A()a()a()子代基因型频率AA()Aa()AA()子代基因频率A()a()30%30%30%10%36%48%16%60

11、%40%2 2、上述计算结果是建立在五个假设条件基础上的。对自然、上述计算结果是建立在五个假设条件基础上的。对自然界的种群来说，这五个条件都成立吗？你能举出哪些实例界的种群来说，这五个条件都成立吗？你能举出哪些实例？3 3、如果该种群出现新的突变型，也就是产生新的等位基因、如果该种群出现新的突变型，也就是产生新的等位基因A A2 2，种群的基因频率会变化吗？基因，种群的基因频率会变化吗？基因A A2 2的频率可能会怎样变的频率可能会怎样变化？化？现在学习的是第14页，共37页这这5 5个条件是：个条件是：种群足够大；种群足够大；种群中个体间的交配是随机的；种群中个体间的交配是随机的；没有基因突

12、变发生；没有基因突变发生；没有迁入和迁出；没有迁入和迁出；没有自然选择。没有自然选择。通过计算通过计算,我们可以得到如下结论我们可以得到如下结论:在满足在满足5 5个基本前提的情况下：个基本前提的情况下：种群中，亲子代之种群中，亲子代之间的间的_频率会发生变化频率会发生变化,但是但是_频率保持固定频率保持固定不变。不变。基因型基因型基因基因现在学习的是第15页，共37页如果上述基本前提不存在或者发生改变如果上述基本前提不存在或者发生改变 ，种群的种群的基因频率基因频率还会保持不变吗？还会保持不变吗？能使种群基因频率发生变化的因素有哪些？能使种群基因频率发生变化的因素有哪些？突变和基因重组；突变

13、和基因重组；迁入和迁出；迁入和迁出；自然选择。自然选择。生物学上，把生物学上，把基因突变基因突变和和染色体变异染色体变异统统称为称为突变突变。现在学习的是第16页，共37页突变和基因重组，在生物进化中到底起什么作突变和基因重组，在生物进化中到底起什么作用呢？用呢？突变和基因重组属于可遗传变异，能使生突变和基因重组属于可遗传变异，能使生物的后代产生极其多样的变异类型，从而物的后代产生极其多样的变异类型，从而为生为生物的进化提供原材料物的进化提供原材料。（二）突变和基因重组产生生物进化的原材料（二）突变和基因重组产生生物进化的原材料 现在学习的是第17页，共37页2 2基因重组的结果：基因重组的结

14、果：产生更多变异产生更多变异(基因型基因型)、不定向、不定向1.1.基因突变的特点：基因突变的特点：普遍性、随机性、普遍性、随机性、低频率低频率、有害性，不定向有害性，不定向突变和基因重组都有什么样的特点呢？突变和基因重组都有什么样的特点呢？（二）突变和基因重组产生生物进化的原材料（二）突变和基因重组产生生物进化的原材料 现在学习的是第18页，共37页 种群是由许多个体组成的，每个个体的每一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。生大量的突变。如果蝇约有如果蝇约有10104 4对基因，假定每个基

15、因的突变频对基因，假定每个基因的突变频率是率是10105 5，对于一个中等大小的果蝇种群（约有，对于一个中等大小的果蝇种群（约有10108 8个个体）来说，每一代出现的基因突变数是：个个体）来说，每一代出现的基因突变数是：2102104 410105 510108 82102107 7（个）（个）（二）突变和基因重组产生生物进化的原材料（二）突变和基因重组产生生物进化的原材料 突变的机率很小，而且大多数突变都是有害的，突变的机率很小，而且大多数突变都是有害的，怎么还能为进化提供原材料呢？怎么还能为进化提供原材料呢？现在学习的是第19页，共37页突变突变基因重组基因重组新的等位基因新的等位基因多

16、种多样多种多样的基因型的基因型种群中出现大量可种群中出现大量可遗传的变异遗传的变异变异是变异是不定向不定向的的形成了形成了进化的原材料进化的原材料,不能决定生物进化的方向不能决定生物进化的方向（二）突变和基因重组产生生物进化的原材料（二）突变和基因重组产生生物进化的原材料 突变和基因重组在提供进化原材料的同时，能突变和基因重组在提供进化原材料的同时，能否决定生物进化的方向呢？否决定生物进化的方向呢？决定生物进化方向的因素又是什么呢？决定生物进化方向的因素又是什么呢？现在学习的是第20页，共37页由于突变和基因重组，桦尺蠖形成了不同的体由于突变和基因重组，桦尺蠖形成了不同的体色（黑色色（黑色S

17、S、浅色、浅色s s）英英1919世纪曼彻斯特世纪曼彻斯特英英2020世纪曼彻斯特世纪曼彻斯特S S(黑色黑色)基因频率：基因频率：桦桦尺尺蠖蠖桦桦尺尺蠖蠖5%5%以下以下 95%95%以上以上未形成生殖隔离，还有基因交流未形成生殖隔离，还有基因交流现在学习的是第21页，共37页从图中看，显然红色基因的频率显著提高从图中看，显然红色基因的频率显著提高了。什么因素导致的呢？了。什么因素导致的呢？人类把鲫鱼的后代培育成金鱼，实质就是通人类把鲫鱼的后代培育成金鱼，实质就是通过选择定向改变基因频率。过选择定向改变基因频率。现在学习的是第22页，共37页（三）自然选择决定生物进化的方向（三）自然选择决定

18、生物进化的方向 在自然选择的作用下，种群的基因在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生频率会发生定向改变定向改变，导致生物朝着一，导致生物朝着一定的方向不断进化。定的方向不断进化。现在学习的是第23页，共37页生物进化的实质，就是种群基因频率的改变生物进化的实质，就是种群基因频率的改变 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变异所对应的子遗传水平看，自然选择实质上是对变异所对应的基因的选择，从而改变着群体中不同基因的基因频基因的选

19、择，从而改变着群体中不同基因的基因频率。率。所以，所以，生物进化的生物进化的过程的实质过程的实质是种群基因是种群基因频率发生变频率发生变化的过程。化的过程。现在学习的是第24页，共37页 种群中产生的变异是（种群中产生的变异是（）的，经过）的，经过长期的自然选择，其中不利变异被不断淘汰，长期的自然选择，其中不利变异被不断淘汰，有利变异逐渐（有利变异逐渐（），从而使种群的基因频），从而使种群的基因频率发生（率发生（）改变，导致生物朝向一定方）改变，导致生物朝向一定方向进化。可见，生物进化的方向是由（向进化。可见，生物进化的方向是由（）决定的。决定的。不定向不定向积累积累定向定向自然选择自然选择（

20、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现在学习的是第25页，共37页影响基因频率的因素：影响基因频率的因素：基因突变、基因重组和自然选择基因突变、基因重组和自然选择生物进化的实质就是：生物进化的实质就是：_ _种群是生物进化的单位，也是生物（种群是生物进化的单位，也是生物（）的单位。）的单位。繁殖繁殖(生物进化生物进化=种群基因频率变化种群基因频率变化)种群基因频率发生变化的过程种群基因频率发生变化的过程小结：小结：现在学习的是第26页，共37页1 1、某工厂有男女职工各、某工厂有男女职工各200200名，对他们进行调查名，对他们进行调查时发现，女性色盲基因携带者为时发

21、现，女性色盲基因携带者为1515人，女性患者人，女性患者1 1人，男性患者人，男性患者1414人，这个群体中人，这个群体中色盲基因色盲基因的频率应的频率应为（为（）。）。A A、15%B15%B、3.88%C3.88%C、5.17%D5.17%D、10.3%10.3%色盲（色盲（b b）基因频率）基因频率15152 21414200220022002005.175.17C C 100%100%现在学习的是第27页，共37页2 2、已知人眼中的褐色（、已知人眼中的褐色（A A）对蓝色）对蓝色(a)(a)是显性。在一个有是显性。在一个有3000030000人的人群中，蓝眼人有人的人群中，蓝眼人有3

22、6003600人，褐眼的有人，褐眼的有2640026400人，其人，其中纯合体有中纯合体有1200012000人。那么，在这个人群中人。那么，在这个人群中A A和和a a基因频率分基因频率分布为（布为（）（A A）0.640.64和和0.36 0.36 （B B）0.360.36和和0.640.64 （C C）0.500.50和和0.50 0.50 （D D）0.820.82和和0.180.18A AA A3 3、在某一种群中，已调查得知，隐性性状者（等位基因、在某一种群中，已调查得知，隐性性状者（等位基因用用A A、a a表示）表示）占占16%16%，那么该性状的，那么该性状的AAAA、Aa

23、Aa基因型个体出基因型个体出现的频率分别为（现的频率分别为（）A.0.36 A.0.36、0.48 B.0.360.48 B.0.36、0.24 0.24 C.0.16 C.0.16、0.48 D.0.480.48 D.0.48、0.360.36现在学习的是第28页，共37页4 4、据调查，某校学生中基因型的比例为、据调查，某校学生中基因型的比例为X XB B X XB B（42.32%42.32%）、）、X XB B X Xb b（7.36%7.36%）、）、X Xb bX Xb b（0.32%0.32%）、）、X XB BY Y （46%46%）、）、X Xb b Y Y（4%4%），则该

24、地区），则该地区 X XB B和和 X Xb b 的的基因频率分别是（基因频率分别是（）A.6%A.6%、8%B.8%8%B.8%、92%92%C.78%C.78%、92%D.92%92%D.92%、8%8%D D4 4、在一个种群中，基因型、在一个种群中，基因型AAAA、AaAa、aaaa的个体分的个体分别占别占25%25%、50%50%、25%25%。若基因型。若基因型aaaa的个体失去繁的个体失去繁殖能力，则随机交配一代后，子代中基因型为殖能力，则随机交配一代后，子代中基因型为aaaa的个体所占的比例为（的个体所占的比例为（）A.1/6 B.1/9 C.1/8 A.1/6 B.1/9 C

25、.1/8 D.1/3D.1/3B B现在学习的是第29页，共37页自然选择学说现代生物进化理论的区别与联系自然选择学说现代生物进化理论的区别与联系项目项目自然选择学说自然选择学说现代生物进化理论现代生物进化理论区别区别1 12 23 3联系联系未阐明遗传和变未阐明遗传和变异的本质异的本质对自然选择如何起作对自然选择如何起作用未作出科学的解释用未作出科学的解释对生物进化的解释局对生物进化的解释局限于限于个体个体水平水平突变和基因重组产生生物突变和基因重组产生生物进化的原材料进化的原材料自然选择使种群基因频率自然选择使种群基因频率发生定向改变，导致生物发生定向改变，导致生物朝一定方向进化。朝一定方

26、向进化。种群是生物进化的单位种群是生物进化的单位自然选择学说自然选择学说是现代生物是现代生物进化理论的基础与核心进化理论的基础与核心现在学习的是第30页，共37页结束！现在学习的是第31页，共37页 19081908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频率稳定性的见解。分别提出关于基因频率稳定性的见解。他们指出，一个有性生殖的自然种群中，在符合他们指出，一个有性生殖的自然种群中，在符合以下以下5 5个条件的情况下，各等位基因的频率和等位个条件的情况下，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基因的基因型频率在一代一代的遗

27、传中是稳定不变的，或者说，是保持着基因平衡的。的，或者说，是保持着基因平衡的。哈迪哈迪温伯格定律：温伯格定律：现在学习的是第32页，共37页这这5 5个条件是：个条件是：种群大；种群大；种群中个体间的交配是随机的；种群中个体间的交配是随机的；没有突变发生；没有突变发生；没有新基因加入；没有新基因加入；没有自然选择。没有自然选择。现在学习的是第33页，共37页 由此可见，如果满足上述五个条件，则亲代和由此可见，如果满足上述五个条件，则亲代和子代每一种基因的频率都不会改变，到再下一代也是子代每一种基因的频率都不会改变，到再下一代也是如此，也就是说基因频率可以代代保持稳定不变。这如此，也就是说基因频

28、率可以代代保持稳定不变。这就是就是哈代温伯格平衡哈代温伯格平衡，也叫遗传平衡定律。，也叫遗传平衡定律。但是，在实际中，这样的平衡是不存在的。但是，在实际中，这样的平衡是不存在的。这是因为：这是因为：第一，第一，足够大的种群是不存在足够大的种群是不存在，而根据概率，而根据概率原理，当个体数不是充足大时，实际得到的数值原理，当个体数不是充足大时，实际得到的数值与理论上的数值就存在误差，实际中子代和亲代与理论上的数值就存在误差，实际中子代和亲代的基因频率就会有差异。的基因频率就会有差异。现在学习的是第34页，共37页 第二：种群中充分的随机交配也是不现实的，也第二：种群中充分的随机交配也是不现实的，

29、也就是说不同基因型的卵细胞和精子结合的机会不会是就是说不同基因型的卵细胞和精子结合的机会不会是均等的。均等的。例如，在生殖季节，为了争夺异性配偶，雄性海例如，在生殖季节，为了争夺异性配偶，雄性海象之间要进行激烈而又残酷的竞争，争斗的最后结果象之间要进行激烈而又残酷的竞争，争斗的最后结果常常是强大的一方占有二三十个雌性海象，由于竞争常常是强大的一方占有二三十个雌性海象，由于竞争失败，有的雄性海象没有任何的交配机会。假设其它失败，有的雄性海象没有任何的交配机会。假设其它条件不变，在生殖季节里，如果竞争力强的雄性海象条件不变，在生殖季节里，如果竞争力强的雄性海象个体基因型大多数是个体基因型大多数是A

30、AAA，而竞争失败的雄性海象个体，而竞争失败的雄性海象个体的基因型大多数是的基因型大多数是aaaa，那么，那么A A的基因频率将越来越的基因频率将越来越大。大。现在学习的是第35页，共37页 第三：基因突变每时每刻都有可能发生。虽然第三：基因突变每时每刻都有可能发生。虽然每一个基因突变的频率很低很低，但一个种群中有每一个基因突变的频率很低很低，但一个种群中有很多很多的基因，所以基因的实际突变数是较大的。很多很多的基因，所以基因的实际突变数是较大的。第四：由于各种原因，种群中有的个体会离第四：由于各种原因，种群中有的个体会离开该群体，有的同种的外来个体会迁入该种群，使开该群体，有的同种的外来个体

31、会迁入该种群，使种群中各种基因型的比例发生变化，而导致种群基种群中各种基因型的比例发生变化，而导致种群基因频率的改变因频率的改变 。现在学习的是第36页，共37页 第五：在自然界中，自然选择是不可抗第五：在自然界中，自然选择是不可抗拒的，始终对种群发挥作用。如基因型为拒的，始终对种群发挥作用。如基因型为aaaa的个体由于本身基因的原因，在特定的环境条件下，的个体由于本身基因的原因，在特定的环境条件下，而导致性状缺陷，不能适应变化了的环境，在自然而导致性状缺陷，不能适应变化了的环境，在自然选择中处于不利地位，则选择中处于不利地位，则a a的基因频率也会越来越的基因频率也会越来越小。小。由于上述五方面的因素，种群基因频率的由于上述五方面的因素，种群基因频率的改变是客观的。所以从理论上分析，种群基因改变是客观的。所以从理论上分析，种群基因频率的改变是不可避免的，生物的进化是必然频率的改变是不可避免的，生物的进化是必然的。的。现在学习的是第37页，共37页