现代生物进化理论(1).ppt
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1、第七章第七章 现代生物进化理论现代生物进化理论一、拉马克的进化学说:一、拉马克的进化学说:l内容:内容:生物是低等到高等逐渐生物是低等到高等逐渐进化的进化的,生物各种适应性特征,生物各种适应性特征的形成都是由于的形成都是由于用进废退用进废退与与获获得性遗传得性遗传。l意义:历史上第一个提出比较意义:历史上第一个提出比较完整的进化学说,打破了神创完整的进化学说,打破了神创论和物种不变论,为以后达尔论和物种不变论,为以后达尔文创立自然选择学说提供了条文创立自然选择学说提供了条件。件。l局限:局限:用进废退和获得性遗传用进废退和获得性遗传的理论不是生物进化的原因。的理论不是生物进化的原因。二、达尔文
2、的自然选择学说二、达尔文的自然选择学说l。早期学习神学。早期学习神学。热衷于收集矿石和生热衷于收集矿石和生物标本,在课余结识了一物标本,在课余结识了一批优秀的博物学家,从那批优秀的博物学家,从那里接受了科学训练。里接受了科学训练。1831年年1836年随年随贝格尔号绕地球一圈,沿贝格尔号绕地球一圈,沿途考察地质和动植物。途考察地质和动植物。二、达尔文的自然选择学说:事实事实1:生物:生物都有都有过度繁过度繁殖殖的倾向的倾向事实事实2:物种:物种内的个体数内的个体数能保持稳定能保持稳定事实事实3:资源:资源是有限的是有限的推论推论1:个体间:个体间存在着存在着生存斗生存斗争争事实事实4:个体间:
3、个体间普遍存在差异普遍存在差异(变异变异)事实事实5:许多变:许多变异是可能异是可能遗传遗传的的推论推论2:具有:具有有利变异的有利变异的个体,生存个体,生存并留下后代并留下后代的机会多的机会多推论推论3:有:有利变异逐代利变异逐代积累,生物积累,生物不断进化出不断进化出新类型新类型适者生存适者生存用进废退?用进废退?物竞天择?物竞天择?拉马克拉马克达尔文达尔文1、自然选择学说的内容、自然选择学说的内容l过度繁殖:条件过度繁殖:条件l遗传变异:内因遗传变异:内因l生存斗争:手段生存斗争:手段l适者生存:结果适者生存:结果范围:生物之间,生物与环境范围:生物之间,生物与环境原因:原因:a a资源
4、有限、资源有限、b b过度繁殖过度繁殖结果:大量个体死亡,少量存活结果:大量个体死亡,少量存活l先进性:论证了生物是不断进化的,并且对生物先进性:论证了生物是不断进化的,并且对生物进化的原因提出了合理的解释。进化的原因提出了合理的解释。l局限性:对于生物遗传和变异的本质未能做出科局限性:对于生物遗传和变异的本质未能做出科学的解释;对生物进化的解释也局限于个体水平;学的解释;对生物进化的解释也局限于个体水平;强调物种形成是渐变的结果,不能解释物种大爆强调物种形成是渐变的结果,不能解释物种大爆发现象。发现象。2、评价、评价鳕鱼的年产卵量是鳕鱼的年产卵量是500500万粒。万粒。有人计算过有人计算过
5、,如果鳕鱼所产的卵如果鳕鱼所产的卵全部能孵化长大成鱼全部能孵化长大成鱼,那么不出那么不出6 6年年,整个大西洋就会被鳕鱼塞满。整个大西洋就会被鳕鱼塞满。过度繁殖过度繁殖人可能是繁殖能力最小人可能是繁殖能力最小的!若以每对夫妻平均生三的!若以每对夫妻平均生三个子女,平均个子女,平均3030年传递一代年传递一代计算,每隔计算,每隔5050年人口就将增年人口就将增加一倍。只需数百年时间世加一倍。只需数百年时间世界人口就将达到几万亿人,界人口就将达到几万亿人,显然,这是不可能的!显然,这是不可能的!动物、植物和微生物的动物、植物和微生物的繁殖能力比人强很多很多倍!繁殖能力比人强很多很多倍!若全部后代都
6、能成活下来,若全部后代都能成活下来,只要很短时间就会超出环境只要很短时间就会超出环境的承受能力!的承受能力!生存斗争生存斗争过度繁殖的生物为争夺有限的生活条件过度繁殖的生物为争夺有限的生活条件产生生存斗争的原因产生生存斗争的原因生物大量死亡,少量存活。对生物个生物大量死亡,少量存活。对生物个体往往有害,但对生物物种是有利的体往往有害,但对生物物种是有利的生存斗争产生的结果生存斗争产生的结果种内斗争种内斗争 种间斗争种间斗争 生物与非生物之间的斗争生物与非生物之间的斗争生存斗争范畴生存斗争范畴(食物、水、空间、配偶、阳光等)(食物、水、空间、配偶、阳光等)生物个体间普遍存在差异(变异生物个体间普
7、遍存在差异(变异),许多许多变异是可遗传的。变异是可遗传的。生物的变异有的比亲代更适应环境生物的变异有的比亲代更适应环境,有的有的却更不适应环境却更不适应环境,即变异是不定向的。即变异是不定向的。遗传变异遗传变异第第2 2节节 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l种群是生物进化的基本单位种群是生物进化的基本单位l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l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l隔离与物种的形成隔离与物种的形成l共同进化与生物多样性的形成共同进化与生物多样性的形成内容要点内容要点思考:思考:l情景情景:如果在灰色翅(基因型为如果
8、在灰色翅(基因型为aa)昆虫的群体中偶然出昆虫的群体中偶然出现一只绿色翅(现一只绿色翅(Aa)的变异个体,且绿色比灰色更不容易的变异个体,且绿色比灰色更不容易被敌害发现。被敌害发现。l讨论题目:讨论题目:1.根据达尔文根据达尔文“适者生存、不适者淘汰适者生存、不适者淘汰”的观点该绿色个体的观点该绿色个体能被选择下来吗?能被选择下来吗?2.如果该绿色个体能很好的生活下来,它体内的如果该绿色个体能很好的生活下来,它体内的A基因怎样基因怎样才能传递给后代?才能传递给后代?在自然界中,没有哪一个体是长生不死的,个体的表现型在自然界中,没有哪一个体是长生不死的,个体的表现型也会随着个体的死亡而消失,但决
9、定表现型的基因却可以也会随着个体的死亡而消失,但决定表现型的基因却可以通过有性生殖才传给后代通过有性生殖才传给后代,因此出现有利变异个体的有利,因此出现有利变异个体的有利基因,只有在基因,只有在群体群体中,通过有性生殖才能世代延续。中,通过有性生殖才能世代延续。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)两个池塘内的全部鲤鱼)两个池塘内的全部鲤鱼(4)一片草地上的全部草)一片草地上的全部草(5)一片草地上的成年梅花鹿)一片草地上的成年梅花鹿
10、(6)一块稻田里的全部幼蚜、有翅、无翅的成蚜)一块稻田里的全部幼蚜、有翅、无翅的成蚜 否是否否否是是、种群的概念:种群的概念:种群是生活在种群是生活在同一区域同一区域的的同种生物同种生物的全部的全部个体,是生物繁殖的基本单位。个体,是生物繁殖的基本单位。l、基因库、基因库:一个种群中一个种群中全部个体全部个体所含有的所含有的全全部基因部基因叫做这个种群的基因库。叫做这个种群的基因库。l3 3、基因频率:在一个种群基因库中,、基因频率:在一个种群基因库中,某个基某个基因因占占全部等位基因数全部等位基因数的比率。的比率。基因频率基因频率=纯合子频率纯合子频率+1/2+1/2杂合子频率杂合子频率某基
11、因的数目某基因的数目该该基因的等位基因的总数基因的等位基因的总数 100%100%基因频率的计算基因频率的计算l1.基因频率的计算基因频率的计算 某昆虫种群中,绿色翅的基因为某昆虫种群中,绿色翅的基因为A,褐色翅的,褐色翅的基因为基因为a,调查发现,调查发现,AA、Aa、aa的个体分别占的个体分别占30、60、10,那么,那么A和和a的基因频率各是多少?的基因频率各是多少?解解:A基因的数量是基因的数量是230+60=120a基因的数量是基因的数量是210+60=80全部等位基因的数量全部等位基因的数量2100=200A的基因频率的基因频率=120200=60%a的基因频率的基因频率=8020
12、0=40%等位基因的频率之和等于等位基因的频率之和等于12 2、在一个种群中随机抽取一定数量的个体,其中基因型为、在一个种群中随机抽取一定数量的个体,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%,那,那么基因么基因A A和和a a的频率分别是多少?的频率分别是多少?解:设所抽取的个体数为解:设所抽取的个体数为n n,则,则 基因基因A A的数量的数量=n=n18%18%2+n2+n78%=1.14n78%=1.14n 基因基因a a的数量的数量=n=n4%4%2+n2+n78%=0.86n78%=0.
13、86n 等位基因的总数等位基因的总数=2n=2n所以所以 A A基因的频率基因的频率=1.14n/2n=57%,=1.14n/2n=57%,a a基因的频率基因的频率=1-57%=43%=1-57%=43%AA的基因型频率的基因型频率+Aa的基因型频率的基因型频率+aa的基因型频率的基因型频率=1 据调查得知,某小学的学生中基因型比率为:据调查得知,某小学的学生中基因型比率为:XBXB:XBXb:XbXb:XBY:XbY=44%:5:43:7%,则,则Xb的基因频率为的基因频率为 A.13.2%B.5%C.14%D.9.3%解析:基因频率是某基因占全部等位基因数的比率。解析:基因频率是某基因占
14、全部等位基因数的比率。基因频率基因频率=该基因的总数该基因的总数/该等位基因的总数。因此,该等位基因的总数。因此,Xb的基因频率的基因频率=(1 5+2+1 7%)(2 44%+2 5+2+1 43+1 7%)(D)思考与讨论思考与讨论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假设的昆虫群体满足以下五个条件:昆虫群体数量足够大,全部的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代,没有迁入与迁出,AA、Aa、aa三种基因型昆虫的生存能力完全相同(也就是说自然选择对A、a控制的翅型性状没作用)也没有基因突变和染色体变异。计算基因频率与基因型频率计算基因频率与基因型频率新代基因型 的频率AA(3
15、0%)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%40%p+q=1(p+q)2=p2+2pq+q2=1AA=p2 Aa=2pq aa=q2P表示基因A的频率,q表示基因a的频率 亲代亲代子一代子一代 子二代子二代 子三代子三代基因型基因型 频率频率AA30%Aa60%aa10%基因基因频率频率A60%a40%36%48%40%在讨论题在讨论题2中的群体中的群体满足五个条件满足五个条件的情况下的情况下,计算子二代、子三代的基计算子二代、子三代的基因频率与基因型频率因频
16、率与基因型频率;分析一下各代基因频率与基因型频率相同吗?分析一下各代基因频率与基因型频率相同吗?16%60%36%48%40%16%60%36%48%40%16%60%由此可见,如果满足上述五个条件,则亲代由此可见,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,到再下一和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代也是如此,也就是说基因频率可以代代保持稳定不变。这就是定不变。这就是哈代温伯格平衡哈代温伯格平衡,也叫遗传平,也叫遗传平衡定律。它是指在一个衡定律。它是指在一个极大的随机交配极大的随机交配的种群中的种群中,在,在没有突变没有突变
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