第7章生物进化理论

一、一、种群基因频率的改变种群基因频率的改变与生物进化与生物进化（一）种群是生物进化的单位（一）种群是生物进化的单位1 1、种群概念：、种群概念：生活在生活在一定区域一定区域的的同种生物同种生物的的全部个体全部个体。卧龙自然保护区卧龙自然保护区 猕猴猕猴判断下列是否属于种群判断下列是否属于种群（1 1）一个池塘中的全部鲤鱼）一个池塘中的全部鲤鱼（2 2）一个池塘中的全部鱼）一个池塘中的全部鱼（3 3）一片草地上的全部植物）一片草地上的全部植物（4 4）一片草地上的全部蒲公英）一片草地上的全部蒲公英 种群中的个体并不是机械地集合在一起，种群中的个体并不是机械地集合在一起，而是而是彼此可以交配实行基因交流彼此可以交配实行基因交流，并，并通过繁殖通过繁殖将各自的基因传给后代将各自的基因传给后代。2 2、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。3 3、基因频率、基因频率：在一个种群基因库中，某个基因占在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率。全部等位基因数的比率。概念：概念：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因的数目某基因的数目该基因和等位基因的总数该基因和等位基因的总数 100%100%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：=40%=40%=30/100=30/100100%100%+1/2+1/260/10060/100100%=60%100%=60%=10/100=10/100100%100%+1/2+1/260/10060/100100%=40%100%=40%A%=100%100%2AAAa2(AAAaaa)a%=60%=60%2aaAa2(AAAaaa)100%100%例例1:1: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。那么个。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:X XB B基因的基因频率为基因的基因频率为:X Xb b基因的基因频率为：基因的基因频率为：=(42.32%+1/2=(42.32%+1/27.36%7.36%+46%+46%)=92%)=92%X XB B%=%=100%100%X XB B X XB B+X+Xb bX Xb b%=%=100%100%X Xb b X XB B+X+Xb b =(0.32%+1/2(0.32%+1/27.36%7.36%+4%+4%)=8%)=8%例例2.2.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%），），则该地区则该地区 X XB B和和 X Xb b 的基因频率分别是的基因频率分别是解解:数学方法讨论基因频率的变化数学方法讨论基因频率的变化遗传平遗传平衡定律衡定律 遗传平衡定律遗传平衡定律是由英国数学家哈代和德国医是由英国数学家哈代和德国医生温伯格分别于生温伯格分别于1908年和年和1909年独立证明的，这年独立证明的，这一定律一定律又称哈代又称哈代温伯格定律，温伯格定律，它是指在一个它是指在一个极大的随机交配极大的随机交配的种群中，在的种群中，在没有突变、选择和没有突变、选择和迁移迁移的条件下，种群的基因频率和基因型频率可的条件下，种群的基因频率和基因型频率可以世代相传以世代相传不发生变化，保持平衡不发生变化，保持平衡。若种群中一等位基因为若种群中一等位基因为A A和和a a，设，设A A的的基因频率基因频率=p=p，a a的基因频率的基因频率=q=q，因为：，因为：(p(pq)=A%+a%=1q)=A%+a%=1则则(p+q)2=p2+2pq+q2=AA%+Aa%+aa%=1 AAAA的基因型频率的基因型频率=p=p2 2；aaaa的基因型频率的基因型频率=q=q2 2；AaAa的基因型频率的基因型频率=2pq=2pq。基因突变基因突变新的等位基因新的等位基因基因基因 重组重组多种多样多种多样的基因型的基因型种群中出现大量种群中出现大量可遗传的变异可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,不不能决定生物进化的方向能决定生物进化的方向（二）突变和基因重组产生进化的原材料（二）突变和基因重组产生进化的原材料人类把鲫鱼的后代培育人类把鲫鱼的后代培育成金鱼，实质就是通过成金鱼，实质就是通过选择改变基因频率。从选择改变基因频率。从图中看，显然红色基因图中看，显然红色基因的频率显著提高了。的频率显著提高了。某海岛上的昆虫出现残翅和无翅类型某海岛上的昆虫出现残翅和无翅类型由于突变和基因重组，桦尺蠖形成了不同由于突变和基因重组，桦尺蠖形成了不同的体色（黑色的体色（黑色S S、浅色、浅色s s）英英19世纪曼彻斯特世纪曼彻斯特英英20世纪曼彻斯特世纪曼彻斯特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 2.2.影响基因频率的因素：影响基因频率的因素：基因突变基因突变、基因重组和基因重组和自然选择。自然选择。3.3.生物进化的实质就是：生物进化的实质就是：种群基因频率的改变种群基因频率的改变 生物进化生物进化=种群基因频率变化种群基因频率变化 1.1.种群是生物进化的单位，也是生物繁种群是生物进化的单位，也是生物繁殖的基本单位。殖的基本单位。小结小结4、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：种群中产生的变异是（种群中产生的变异是（）的，）的，经过长期的自然选择，其中不利变异被不断经过长期的自然选择，其中不利变异被不断淘汰，有利变异逐渐（淘汰，有利变异逐渐（），从而使种），从而使种群的基因频率发生（群的基因频率发生（）改变，导致生）改变，导致生物朝向一定方向进化。可见，生物进化的方物朝向一定方向进化。可见，生物进化的方向是由（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二、隔离与物种形成二、隔离与物种形成因为马与驴交配产生的后代骡没有生殖能力因为马与驴交配产生的后代骡没有生殖能力马和驴是不是一个物种？马和驴是不是一个物种？什么是物种？什么是物种？P119什么叫隔离？什么叫隔离？东东北北虎虎华华南南虎虎什么叫隔离？隔离分类？什么叫隔离？隔离分类？两个不同虎亚种两个不同虎亚种 （马和驴杂交产骡）马和驴杂交产骡）生殖隔离生殖隔离注：不同种群之间一旦产注：不同种群之间一旦产生殖隔离生殖隔离，就不会有基，就不会有基因交流了。因交流了。地理隔离地理隔离小结：小结：在自然界中，新物种的形成往往要有在自然界中，新物种的形成往往要有（）的发生，隔离是指不同种群间的个）的发生，隔离是指不同种群间的个体，在自然条件下（体，在自然条件下（）不能自由交流）不能自由交流的现象。的现象。隔离隔离基因基因地理隔离地理隔离突变、基因重突变、基因重组、自然选择组、自然选择生殖隔离生殖隔离新物种新物种物种的形成：物种的形成：加拉帕戈斯群岛一的几种地雀加拉帕戈斯群岛一的几种地雀南南 美美 洲洲 地地 雀雀因地理隔因地理隔离导致生离导致生殖隔离比殖隔离比较较常见常见新物种形成新物种形成的标志：的标志：生殖隔离生殖隔离因地理隔离导致生殖隔离比较常见因地理隔离导致生殖隔离比较常见亚亚 洲洲 虎虎南南 美美 洲洲 地地 雀雀地理隔离地理隔离突变、重组、突变、重组、自然选择自然选择生殖隔离生殖隔离新物种新物种 总结：总结：以（以（）为核心的现代生物进化理论，）为核心的现代生物进化理论，其基本观点是其基本观点是（）是生物进化的基本单位，生是生物进化的基本单位，生物进化的实质在于种群（物进化的实质在于种群（）的改变。）的改变。（）、（）、（）及（）及（）是物种形成过程的三个基本环节，通过它们的综合作是物种形成过程的三个基本环节，通过它们的综合作用，种群产生分化，最终导致新物种的形成。在这个用，种群产生分化，最终导致新物种的形成。在这个过中，（过中，（）产生生物进化的原材料，）产生生物进化的原材料，（）使种群的基因频率定向改变并决定）使种群的基因频率定向改变并决定生物进化的方向，（生物进化的方向，（）是新物种形成的必要）是新物种形成的必要条件。条件。自然选择学说自然选择学说种群种群基因频率基因频率突变和基因重组突变和基因重组自然选择自然选择隔离隔离突变和基因重组突变和基因重组自然选择自然选择隔离隔离1 1、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2 2、自然选择自然选择决定生物进化的方向决定生物进化的方向(定向定向)3 3、隔离隔离导致物种的形成导致物种的形成现代生物进化论解释物种形成的基本环节现代生物进化论解释物种形成的基本环节三、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（一）共同进化：（一）共同进化：不同物种之间，生物与无机环境生物与无机环境之间之间在相互影响中不断进化和发展举例：.兰花和专门给它传粉的蛾2.捕食者和被捕食者之间的关系斑马和猎豹相互选择共同进化1.内容：内容：基因的多样性基因的多样性物种的多样性物种的多样性生态系统的多样性生态系统的多样性（二）生物多样性的形成思考题1.最早出现的生物是哪一类生物？它们生活在什么环境中？2.多细胞生物大约是什么时期出现的？它们生活在什么环境中？3.最早登陆的生物是植物还是动物？为什么？生物进化的生物进化的大 致 过 程大 致 过 程30多亿年前原核生物多亿年前原核生物20多亿年前蓝藻自养型多亿年前蓝藻自养型 10多亿年前真核生物多亿年前真核生物 6亿年前藻类和低等无脊椎生物亿年前藻类和低等无脊椎生物4亿年前原始蕨类植物、原始两栖类亿年前原始蕨类植物、原始两栖类3亿年前蕨类植物、两栖类亿年前蕨类植物、两栖类 2亿年前裸子植物、爬行类动物、哺乳类亿年前裸子植物、爬行类动物、哺乳类四五百万年前人类四五百万年前人类4亿年前陆地景观想像图