现代生物进化理论的主要内容上

第 二 节 现 代 生 物 进 化 理 论 的主 要 内 容 探 究 活 动 （ 一 ）情 景 ： 如 果 在 灰 色 翅 （ 基 因 型 为 aa） 昆 虫 的 群 体 中 偶 然 出 现 一 只 绿 色 翅 （ Aa） 的 变 异 个 体 ， 且 绿 色 比 灰 色 更 不 容 易 被 敌 害 发 现 。 那 么 ， 昆 虫 的 翅 色 将 怎 样 变 化 ？ 如 果 该 绿 色 个 体 （ Aa） 能 很 好 的 生 活 下来 ， 它 体 内 的 A基 因 怎 样 才 能 遗 传 给 子 代 呢 ？ 如 果 Aa与 其 他 个 体 交 配 生 殖 ， 后 代 还 会是 绿 色 的 吗 ？ 质 疑 ： 该 绿 色 个 体 一 定 能 被 选 择 下 来 吗 ？ 为 什 么 ？ 出 现 有 利 变 异 个 体 （ Aa）内 的 有 利 基 因 （ A） 只 有在 群 体 中 ,通 过 有 性 生 殖才 能 世 代 延 续 ， 另 外 有 利变 异 的 个 体 不 一 定 能 真 实遗 传 。X AAAa绿 翅AA绿 翅（ 3） P: Aa绿 翅配 子 A a AF1: 绿 翅 aa灰 翅XAaAa绿 翅AA绿 翅（ 2） Aa配 子 A a A aAa绿 翅P:F1: 绿 翅 绿 翅aa灰 翅XAaAa绿 翅（ 1） aa配 子 A a aP:F1: 绿 翅 灰 翅 研 究 生 物 的 进 化 仅 仅 研 究 个 体 的 表 现 型 是 否 与 环 境 适 应 是 不 够 的 ， 还 必 须 研 究 群 体 的 基 因 组 成 变 化 。这 个 群 体 就 是 种 群 ！ 探 究 活 动 （ 二 ）1.什 么 叫 做 种 群 ？ 生 活 在 一 定 区 域 的 同 种 生 物 的 全 部 个 体 叫 做 种 群 .种 群 中 的 个 体 并 不 是 机械 地 集 合 在 一 起 ,而 是 彼此 可 以 交 配 ,并 通 过 繁 殖将 各 自 的 基 因 传 给 后 代（ 基 因 交 流 ） 。 探 究 活 动 （ 二 ）2.阅 读 114页 的 第 三 自 然 段 ， 探 究 并 回 答 问 题 。 种 群 在 繁 衍 过 程 中 ， 个 体 有 新 老 交 替 ， 基 因 却代 代 相 传 。 这 句 话 表 明 种 群 在 进 化 过 程 中 处 于 什 么地 位 ？说 明 在 自 然 界 中 ， 种 群 是 生 物 繁 殖 、进 化 的 基 本 单 位 。 下 列 属 于 种 群 的 是 （ ）A 一 块 水 田 里 的 全 部 水 稻 、 水 草 B 一 块 稻 田 里 的 全 部 幼 蚜 、 有 翅 、 无 翅 的 成 蚜 C 一 块 朽 木 上 的 全 部 真 菌 D 一 个 池 塘 中 全 部 鱼下 列 关 于 种 群 的 说 法 不 正 确 的 是 （ ） A 种 群 是 生 物 进 化 的 基 本 单 位B 种 群 是 生 物 繁 殖 的 基 本 单 位C 中 国 大 陆 上 所 有 老 虎 是 一 个 种 群 D 同 一 种 群 的 个 体 可 以 自 由 交 配 BC 性 状 是 由 基 因 控 制 的 ，因 此 研 究 生 物 的 进 化 必 须 研究 种 群 的 基 因 组 成 和 变 化 。如 何 分 析 种 群 的 基 因 组 成 和变 化 ？ 由 此 人 们 提 出 基 因 库和 基 因 频 率 的 概 念 。 探 究 活 动 （ 三 ）1.什 么 是 种 群 的 基 因 库 ？一 个 种 群 中 全 部 个 体 所含 有 的 全 部 基 因 叫 这 个种 群 的 基 因 库 。 下 列 关 于 基 因 库 的 叙 述 正 确 的 是 ( )A一 个 种 群 中 一 个 个 体 所 含 有 的 全 部 基 因 叫 做 这 个 种群 的 基 因 库B一 个 种 群 中 全 部 个 体 所 含 有 的 显 性 基 因 叫 做 这 个 种群 的 基 因 库C一 个 种 群 中 全 部 个 体 所 含 有 的 全 部 基 因 叫 做 这 个 种群 的 基 因 库D一 个 种 群 的 基 因 库 会 随 着 种 群 中 一 代 一 代 的 死 亡 而消 减 和 灭 亡 C 2.什 么 是 种 群 的 基 因 频 率 ？在 一 个 种 群 基 因 库中 ， 某 基 因 占 全 部等 位 基 因 的 比 率 叫做 基 因 频 率 。 基 因 频 率 的 计 算 某 昆 虫 种 群 中 ， 绿 色 翅 的 基 因 为 A, 褐 色 翅 的 基 因为 a， 调 查 发 现 AA、 Aa、 aa的 个 体 分 别 占 30、 60、10,那 么 A、 a的 基 因 频 率 是 多 少 ？ _A=30 2+60 200 = 60% 200a= 10 2+60 _ = 40% 该 基 因 总 数 =纯 合 子 个 体 数 X 2 杂 合 子 个 体 数种 群 中 该 对 等 位 基 因 的 总 数 =个 体 总 数 X 2 = 某 种 群 中 AA、 Aa、 aa的 个 体 分 别 占 24%、 72%、4%那 么 A、 a的 基 因 频 率 是 多 少 ？ （ ） A. 36%和 64% B. 57%和 43% C. 24%和 72% D. 60%和 40% D=A=24% 72% = 60% 注 意 ： 对 伴 X染 色 体 遗 传 ， 在 Y染 色 体 上 往 往 没 有 该 基 因 或 其 等 位 基 因 ， 所 以 在 计 算 基 因 总 数 时 应 只 考 虑 X染 色 体 上 的 基 因 总 数 。 用 数 学 方 法 讨 论 基 因 频 率 的 改 变假 设 讨 论 题 中 的 种 群 满 足 以 下 五 个 条 件 ： 昆 虫 种 群 非 常 大 ， 没 有 迁 入 与 迁 出 ， 所 有 的 雌 雄 个 体 间 都 能 自 由 交 配 并 能 产 生 后 代 ， 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 有 作 用 ） A和 a都 不 产 生 突 变探 究 活 动 （ 四 ） 在 有 性 生 殖 过 程 中 ， 如 果 符 合 上 述 的 理 想 条 件 ， 那 么(1)该 种 群 产 生 的 A 配 子 和 a 配 子 的 比 率 各 是 多 少 ?(2)子 代 基 因 型 的 频 率 各 是 多 少 ? 卵 细 胞精 子 36% 24%16%AA AaAa 24% aa 子 一代 基因 型频 率A 60%a 40% A 60% a 40% 30% 30% 30% 10%36% 48%60% 40% 16%亲 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 的频 率 AA( ) Aa( ) aa( )子 代 种 群 的 基因 频 率 A ( ) a( )(3)子 代 种 群 的 基 因 频 率 各 是 多 少 ? 亲 代 子 一 代 子 二 代 子 三 代基 因型 频率 AA 30%Aa 60%aa 10%基 因频 率 A 60%a 40% 36%48%16% 36%16%48%40% 36%48%16%(4)计 算 子 二 代 、 子 三 代 的 基 因 型 频 率 与 基 因 频 率 ; 分 析 一 下 各 代 基 因 频 率 与 基 因 型 频 率 相 同 吗 ？ 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 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 。 即 ： 在 一 个 极 大 的 随 机 交 配 的 种 群 中 ，在 没 有 迁 移 、 选 择 和 突 变 的 条 件 下 ， 种 群 的基 因 频 率 和 基 因 型 频 率 可 以 世 代 相 传 ， 不 发生 变 化 ， 保 持 平 衡 。 遗 传 平 衡 定 律 即 哈 代 温 伯 格 定 律 遗 传 平 衡 定 律 是 由 英 国 数 学 家 哈 代 和 德 国 医 生 温 伯 格 分 别独 立 证 明 的 ， 这 一 定 律 又 称 哈 代 温 伯 格 定 律 。 它 是 指 在一 个 极 大 的 随 机 交 配 的 种 群 中 ， 在 没 有 突 变 、 选 择和 迁 移 的 条 件 下 ， 种 群 的 基 因 频 率 和 基 因 型 频 率 可以 世 代 相 传 不 发 生 变 化 ， 保 持 平 衡 。若 一 个 理 想 种 群 中 一 对 等 位 基 因 为 A和 a， 设 A的 基 因 频率 =p， a的 基 因 频 率 =q ，则 (p q)=A%+a%=1； （ p + q)2= p2+2pq+q2=AA%+Aa%+aa%=1 。AA的 基 因 型 频 率 = p2；aa的 基 因 型 频 率 = q2；Aa的 基 因 型 频 率 = 2pq 例 、 某 人 群 中 每 10000人 中 有 一 白 化 病 患 者 (aa)， 问 该 人 群 中 带 有 a基 因 的 杂 合 体 概 率 是 多 少 ？解 析 ： 已 知 基 因 型 aa的 频 率 为 1/10000， 则 基 因 a的 频 率 q= 01000/1基 因 A的 频 率 p=1 0.01=0.99，=0.01则 基 因 型 Aa的 频 率 为 2pq=2 0.99 0.01=0.0198答 案 0.0198 （ 5） 上 述 计 算 结 果 是 在 满 足 五 个 假 设 条 件 的 基 础 上计 算 的 ， 对 自 然 界 的 种 群 来 说 ， 这 五 个 条 件 都 能 成 立吗 ？ 生 物 进 化 的 实 质 ：种 群 基 因 频 率 的 改 变满 足 这 五 个 假 设 条 件 的 种 群 是 理 想 的 种 群 ,在 自 然 条 件下 ,这 样 的 种 群 是 不 存 在 的 .即 使 前 4个 条 件 可 以 满 足 ，但 基 因 突 变 和 染 色 体 变 异 总 会 发 生 的 。 这 也 从 反 面 说明 了 在 自 然 界 中 ,种 群 的 基 因 频 率 迟 早 要 发 生 变 化 ,也就 是 说 种 群 的 进 化 是 必 然 的 . (6)如 果 该 种 群 出 现 新 的 突 变 型 ， 也 就 是 产 生 新的 等 位 基 因 （ A2） ， 种 群 的 基 因 频 率 会 变 化 吗 ？基 因 A2的 频 率 可 能 会 怎 样 变 化 ？突 变 产 生 的 新 基 因 会 使 种 群 的 基 因 频 率 发生 变 化 。基 因 A2的 频 率 是 增 加 还 是 减 少 ， 要 看 这 一突 变 对 生 物 体 是 有 益 还 是 有 害 的 ， 这 往 往取 决 于 生 物 生 存 的 环 境 。 普 遍 性 : 随 机 性 : 稀 有 性 (低 频 率 ） : 多 害 少 利 性 ： 不 定 向 性 ： A a1或 A a2基 因 突 变 的 的 特 点 和 意 义 分 别 是 什 么 ?基 因 突 变 尽 管 是 随 机 的 、 不 定 向 的 ， 在 自 然 状 态 下 ，突 变 频 率 很 低 ， 但 却 是 普 遍 存 在 的 ，意 义 :它 是 新 基 因 产 生 的 途 径 ； 是 生 物 变 异 的 根 本 来 源； 是 生 物 进 化 的 原 始 材 料 。 (二 )突 变 和 基 因 重 组 产 生 进 化 的 原 材 料 基 因 突 变 在 自 然 界 是 普 遍 存 在 的 ， 基 因突 变 产 生 新 的 等 位 基 因 ,这 就 可 能 使 种 群 的 基因 频 率 发 生 变 化 .什 么 是 突 变 ？现 代 遗 传 学 研 究 表 明 ， 可 遗 传 的 变 异 来 源于 基 因 突 变 、 基 因 重 组 和 染 色 体 变 异 。 其中 基 因 突 变 和 染 色 体 变 异 统 称 为 突 变 。 基因突变 染色体变异 基 因重 组突 变可 遗 传 的 变 异 种 群 基 因 频 率 改 变 的 因 素 自 然 界 中 生 物 的 自 然 突 变 频 率 很 低 ，而 且 一 般 对 生 物 体 是 有 害 的 。 基 因 突 变 为什 么 还 能 够 改 变 种 群 中 的 基 因 频 率 ， 作 为生 物 进 化 的 原 材 料 呢 ？ 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 生 大 量 的 突 变 。 此 外 ， 突 变 的 有害 还 是 有 利 也 不 是 绝对 的 ， 这 往 往 取 决 于生 物 的 生 存 环 境 。 例 如 ： 一 个 果 蝇 约 有 104对 基 因 ， 假 定 每 个 基 因 的 突变 率 都 是 10 5， 若 有 一 个 中 等 数 量 的 果 蝇 种 群 （ 约 有 108个 个 体 ） ， 那 么 每 一 代 出 现 基 因 突 变 数 是 多 少 呢 ？ 2 104 10 5个 体 108种 群 = 2 1071 种 群 中 突 变 的 特 点 ： 突 变 数 很 大 、 随 机 、 不 定 向2 种 群 基 因 重 组 的 结 果 ： 产 生 更 多 可 遗 传 变 异 、 不 定 向 由 于 突 变 和 基 因 重 组 都 是 随 机 的 、 不 定 向 的 ，因 此 ， 突 变 和 基 因 重 组 只 是 提 供 了 生 物 进 化 的 原材 料 ， 不 能 决 定 生 物 进 化 的 方 向 （ 1） 根 据 前 面 所 学 的 你 能 做 出 假 设 吗 ？探 究 活 动 （ 五 ）“ 探 究 自 然 选 择 对 种 群 基 因 频 率 的 影 响 ”黑 褐 色 树 干 上 的 桦 尺 蠖自 然 选 择 可 以 使 种 群 的 基 因 频 率 定 向 改 变 (2） 现 在 我 们 用 数 学 方 法 来 讨 论 一 下 桦 尺 蠖 基 因 频 率 变 化 的 原 因 。1870年 桦 尺 蠖 的 基 因 型 频 率 为 SS 10% ； Ss 20%； ss 70%， 在 树干 变 黑 这 一 环 境 条 件 下 假 如 树 干 变 黑 不 利 于 浅 色 桦 尺 蠖 的 生 存 ， 使得 种 群 中 浅 色 个 体 每 年 减 少 10%， 黑 色 个 体 每 年 增 加 10%， 以 后 的 几年 内 ， 桦 尺 蠖 种 群 每 年 的 基 因 型 频 率 与 基 因 频 率 是 多 少 呢 ？第 1年 第 2年 第 3年 第 4年 基 因型 频率 SS 10% 11.5% Ss 20% 22.9% ss 70% 65.6%基 因频 率 S 20% 23% s 80% 77% 70.7%29.2%14.7%56.1%29.3%26%60.9%26.1%73.9%13.1% 升 高降 低自 然 选 择 可 以 使 种 群 的 基 因 频 率 定 向 改 变 (3)变 黑 的 环 境 对 桦 尺 蠖 浅 色 个 体 （ ss） 的 出 生 率 有 影响 吗 ？(4)在 自 然 选 择 中 ， 直 接 受 选 择 的 是 基 因 型 还 是 表 现 型 ？ 变 黑 的 环 境 使 控 制 浅 色 的 s基 因 频 率 减 少 ,S基因 频 率 增 加 因 为 许 多 浅 色 个 体 可 能 在 没 有 交 配 、 产 卵 前 就 已 被 天 敌 捕 食 因 为 天 敌 看 到 的 是 桦 尺 蠖 的 体 色（ 表 现 型 ） 而 不 是 控 制 体 色 的 基 因有 影 响 。表 现 型 。自 然 选 择 可 以 使 种 群 的 基 因 频 率 定 向 改 变 （三）自然选择决定生物进化的方向 突 变 和 基 因 重 组 为 生 物 进 化 提 供 了原 材 料 ， 自 然 选 择 可 以 使 种 群 基 因 频 率发 生 定 向 改 变 ， 导 致 生 物 朝 着 一 定 的 方向 不 断 进 化 。 生 物 进 化 的 实 质 ： 是 生 物 进 化 的 基 本 单 位 产 生 进 化 的 原 材 料 决 定 生 物 进 化 的 方 向种 群突 变 和 基 因 重 组自 然 选 择 种 群 基 因 频 率 的 改 变 6.某 岛 屿 上 存 在 着 尺 蛾 的 两 个 变 种 ， 该 地 区 原 为 森 林 ， 后 建 设 成 工业 区 。 下 表 为 该 地 区 不 同 时 期 的 两 个 变 种 尺 蛾 的 数 量 比 。 这 些 变 产生 的 原 因 是 ( ) A 灰 尺 蛾 迁 离 ， 黑 尺 蛾 迁 入B 工 业 煤 烟 使 灰 尺 蛾 变 成 黑 尺 蛾C 自 然 选 择 作 用D 人 工 选 择 的 作 用7.用 现 代 生 物 进 化 理 论 分 析 解 释 狼 的 进 化 过 程 。(1)狼 群 中 存 在 不 同 类 型 的 个 体 ， 如 有 跑 得 快 的 ， 有 跑 得 慢 的 。 它说 明 生 物 具 有 _ _ _ _ _ _ 的 特 性 ， 而 这 种 特 性 是 生 物 进 化的 。(2)随 着 环 境 的 改 变 ， 食 物 稀 少 ， 跑 得 快 、 凶 猛 的 狼 才 能 获 得 食 物 生 存 下 去 。 这 样 ， 食 物 、 环 境 对 狼 起 了 _作 用 ， 而 这 种 作 用 是_， 它 决 定 着 生 物 进 化 的 _。森 林 时 期 工 业 时 期灰 蛾 黑 蛾 灰 蛾 黑 蛾99% 1% 1% 99%C变 异原 材 料 选 择方 向定 向 的 曼 彻 斯 特 地 区 的 桦 尺 蠖 ， 虽 然 基 因频 率 发 生 了 很 大 变 化 ， 但 并 没 有 形 成 新物 种 。 怎 样 判 断 两 个 种 群 是 否 属 同 一 物种 呢 ？英 19世 纪 曼 彻 斯 特 英 20世 纪 曼 彻 斯 特S(黑 色 )基 因 频 率 ：桦尺蠖 桦尺蠖5%以 下 95%以 上 S(浅 色 )基 因 频 率 ： 95%以 上 5%以 下 能 够 在 自 然 状 态 下 相 互 交 配并 且 产 生 可 育 后 代 的 一 群 生 物称 为 一 个 物 种 ， 简 称 “ 种 ” 。 是 不 是 所 有 不 同 种 的 生 物 之 间 都不 能 交 配 呢 ？ 骡子 (不 可 育 ) 不 同 物 种 之 间 一 般 是 不 能 相 互 交 配的 ， 即 使 交 配 成 功 ， 也 不 能 产 生 可 育 的 后 代 ，这 种 现 象 叫 做 生 殖 隔 离 。生 殖 隔 离 ： (不 可 育 ) 在 自 然 界 ， 是 不 是 同 一 物 种 的 个 体都 生 活 在 一 起 呢 ？ 不 是 。 由 于 高 山 、 河 流 、 沙 漠 或 其他 地 理 上 的 障 碍 ， 每 一 个 物 种 总 是 被分 成 一 个 一 个 或 大 或 小 的 群 体 ， 这 些群 体 就 是 不 同 的 种 群 。 2、 两 个 池 塘 的 鱼 能 够 发 生 基 因 交 流 吗 ？ 为 什 么 ？ 1、 两 个 池 塘 的 鱼 （ 鲤 鱼 ） 都 是 一 个 物 种 ， 它们 是 属 于 一 个 种 群 还 是 两 个 种 群 ？3、 如 果 把 它 们 放 到 一 个 池 塘 里 饲 养 ， 它 们 能 不 能发 生 基 因 交 流 ？ 为 什 么 ？ 东 北 虎 华 南 虎 同 一 种 生 物 由 于 地 理 上 的 障 碍 而 分成 不 同 的 种 群 ， 使 得 种 群 间 不 能 发 生 基因 交 流 的 现 象 。地 理 隔 离 ： 东 北 虎 (左 )和 华 南 虎 (右 )都 是 亚 洲 虎 的 后 代 ，由 于 长 期 地 理 隔 离 而 没 有 相 互 交 配 ， 没 有 基 因 交 流， 形 态 和 习 性 有 了 显 著 差 异 ， 若 再 次 相 遇 仍 能 交 配和 繁 育 后 代 ， 这 样 的 不 同 种 群 称 为 同 一 物 种 的 两 个亚 种 。 隔 离 生 殖 隔 离地 理 隔 离 隔 离 ： 不 同 种 群 间 的 个 体 ，在 自 然 条 件 下 基 因 不 能 自 由 交流 的 现 象 。 两 种 颜 色 的 桦 尺 蠖 是 不 是 一 个 物 种 ？英 19世 纪 曼 彻 斯 特 英 20世 纪 曼 彻 斯 特桦尺蠖 桦尺蠖 是 。 自 然 选 择 使 曼 彻 斯 特 地 区 的 桦 尺 蠖 种 群 中的 黑 色 突 变 类 型 迅 速 发 展 ， 但 是 这 个 种 群 至 今 没有 形 成 新 物 种 ， 就 是 因 为 它 们 仍 然 生 活 在 一 起 ，通 过 交 配 进 行 基 因 交 流 ， 并 没 有 形 成 生 殖 隔 离 。 在 一 个 山 谷 中 ， 生 活 着 一 个 鼠 种 群 。 雌 鼠和 雄 鼠 之 间 可 以 自 由 交 配 ， 繁 衍 后 代 。 后 来 山 洪 爆 发 ，在 山 谷 中 形 成 了 一 条 汹 涌 的 大 河 。 将 整 个 鼠 种 群 分 成了 两 个 部 分 ， 一 半 在 河 这 边 ， 一 半 在 那 边 。 就 这 样 过了 几 千 年 。 后 来 ， 河 流 干 涸了 ， 两 个 鼠 种 群又 会 合 在 一 起 。它 们 发 现 彼 此 大不 相 同 ， 还 能 算是 同 一 个 物 种 吗 ？ 22岁 那 年 ， 达 尔 文 以 博 物 学 者 的 身 份 登 上 “ 贝格 尔 ” 号 远 航 考 察 船 ， 随 船 进 行 为 期 五 年 的 环 球 科学 考 察 。 加 拉 帕 戈 斯 群 岛 上 的 地 雀 1.设 想 南 美 洲 大 陆 的 一种地雀来 到 加 拉 帕 戈 斯 群 岛后 ， 先 在 两 个 岛 屿 上 形 成 两 个 初 始 种 群 。 这 两 个 种群 的 个 体 数 量 都 不 多 。 它 们 的 基 因 频 率 一 样 吗 ？ 不 一 定 。 由 于 这 两 个 种 群 的 个 体 数 量 都不 够 多 ， 基 因 频 率 可 能 是 不 一 样 的 。 不 同 岛 屿 上 的 地 雀 种 群 ， 产 生 突 变 的 情 况一 样 吗 ？不 一 样 。 因 为 突 变 是 随 机 发 生 的 。 对 不 同 岛 屿 上 的 地 雀 种 群 来 说 ， 环 境 的作 用 有 没 有 差 别 ？ 这 对 种 群 基 因 频 率 的 变 化会 产 生 什 么 影 响 ？不 同 岛 屿 的 地 形 和 植 被 条 件 不 一 样 ， 因 此 环 境 的 作 用 会有 差 别 ， 导 致 种 群 基 因 频 率 朝 不 同 的 方 向 改 变 。 如 果 这 片 海 域 只 有 一 个 小 岛 ， 还 会 形 成这 么 多 种 地 雀 吗 ？ 不 会 。 因 为 个 体 间 有 基 因 的 交 流 。 加 拉 帕 戈 斯 群 岛 不 同 种 地 雀 形 成原 始地 雀 分 布 于 不 同 岛 屿上 （ 地 理 隔 离 ） 各 地 雀 种 群 有 可 能出 现 不 同 突 变 和 基因 重 组各 岛 屿 环 境 不 同 ， 自 然选 择 导 致 所 留 下 的 基 因不 同长 此 以 往 ， 不 同种 群 基 因 库 形 成明 显 差 异 最 终 产 生 生 殖 隔 离物 种 形 成它 们 各 自 种 群 的 基因 频 率 就 会 发 生 不同 的 变 化 小 结 ： 物 种 形 成 的 一 般 过 程种群地 理 隔 离小种群自 然 选 择 生 殖 隔 离新物种发生改变基因频率（突 变 和 基 因 重 组） 物 种 形 成 的 标 志由 此 得 出 ： 隔 离 是 物 种 形 成 的 必 要 条 件生物进化与物种形成的关系 地 理 隔 离 是 形 成 物 种 的 量 变 阶 段生 殖 隔 离 是 形 成 物 种 的 质 变 阶 段隔 离 是 物 种 形 成 的 必 要 条 件 物 种 的 形 成 都 需 要 地 理 隔 离 吗 ？思考：提示：二 倍 体 西 瓜 和 四 倍 体 西 瓜 是 不 是 同 一 物 种 ？不 同 物 种 间 都 存 在 着 生 殖 隔 离 ,物 种 的 形 成 必 须 经 过生 殖 隔 离 ， 但 不 一 定 要 经 过 地 理 隔 离 。隔 离 是 新 物 种 形 成 的 必 要 条 件 物 种 形 成 本 身 表 示 生 物 类 型 的增 加 。 同 时 ， 它 也 意 味 着 生 物 能够 以 新 的 方 式 利 用 环 境 条 件 ， 从而 为 生 物 的 进 一 步 发 展 开 辟 新 的前 景 。 在 自 然 界 ， 一 种 植 物 专门 由 一 种 昆 虫 传 粉 的 情 形 很常 见 ， 昆 虫 传 粉 的 专 门 化 对植 物 繁 衍 后 代 有 什 么 意 义 ？ .共 同 进 化 资 料 ： 动 物 学 家 对 生 活 在 非 洲 大 草 原 奥 兰 治 河两 岸 的 羚 羊 进 行 研 究 时 发 现 ， 东 岸 的 羚 羊 群的 奔 跑 速 度 比 西 岸 的 羚 羊 每 分 钟 竟 快 13米 。为 何 差 距 如 此 之 大 ？ 经 过 观 察 和 科 学 实 验 ， 动 物 学 家 终 于 明白 ， 东 岸 的 羚 羊 之 所 以 强 健 ， 是 因 为 它 们 附近 有 一 个 狼 群 ， 生 存 时 时 处 于 危 险 之 中 。 捕食 捕 食 者 的 存 在 是 否 对 被 捕 食 者 有 害 无 益 ？ 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 的 作 用 。“ 精 明 的 捕 食 者 ” 策 略 ： 捕 食 者 一 般 不 能 将 所 有 的 猎 物 吃 掉 ， 否 则 自己 也 无 法 生 存 。“ 收 割 理 论 ” ： 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 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 。 捕 食者 的 存 在 有 利 于 增 加 物 种 的 多 样 性 。 共 同 进 化 的 含 义 1： 不 同 物 种 间 的 共 同 进 化 根 瘤 菌 ： 与 豆 科 植 物 共 生 ，形 成 根 瘤 并 固 定 空 气 中的 氮 气 供 植 物 营 养 的 一类 杆 状 细 菌 。 地 球 形 成时 原 始 大 气中 是 没 有 氧气 的 ， 但 是随 着 光 合 细菌 的 出 现 ，使 得 大 气 中有 了 氧 气共 同 进 化 的 含 义 2： 生 物 和 无 机 环 境 间 也 存 在 共 同 进 化 生 物 进 化 与 无 机 环 境 变 化 的 关 系 生 物 的 新 陈 代谢 类 型 由原 始 异 养 厌 氧 自养 厌 氧 自 养 需 氧 。 生 物 进 化 历 程 示 意 图 不 同 物 种 之 间 ， 生 物 与 无 机 环 境 之 间 在 相 互影 响 中 不 断 进 化 和 发 展 ， 这 就 是 共 同 进 化 。 通 过 漫 长 的 共 同 进 化 过 程 ， 地 球 上 不 仅 出 现了 千 姿 百 态 的 物 种 ， 而 且 形 成 了 多 种 多 样 的 生 态系 统 ， 也 就 是 形 成 了 生 物 的 多 样 性 综 上 所 述 ： 生 物 多 样 性 的 形 成物 种 多 样 性基 因 多 样 性生 态 系 统 多 样 性生 物 多 样 性 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 统 ， 共 同 构 成 了 生 物 多 样 性 。 简 单 复 杂低 等 高 等原 核 细 胞 真 核 细 胞单 细 胞 多 细 胞无 性 生 殖 有 性 生 殖原 始 异 养 厌 氧 自 养 厌 氧 自 养 需 氧水 生 水 陆 两 栖 陆 生生 物 多 样 性 的 形 成生 物 多 样 性 的 形 成 是 共 同 进 化 的 结 果 （ 原 因 ） 生 物 进 化 理 论 在 发 展 生 物 的 进 化 如 此 复 杂 ， 现 有 的 进 化 理论 所 不 能 解 释 的 问 题 比 已 经 解 释 的 问题 还 要 多 。 在 这 些 学 说 中 ， 以 自 然 选择 为 核 心 的 进 化 理 论 比 其 他 学 说 的 影响 要 广 泛 而 深 远 ， 它 仍 然 是 以 后 各 个方 面 研 究 的 一 个 基 础 。 进 化 理 论 同 其他 科 学 理 论 一 样 ， 它 不 会 停 滞 不 前 ，它 还 在 发 展 。 总 结 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 ） 。 生 物 进 化 的 实 质 在 于 种 群 基 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 ： 隔 离 是 形 成 新 物 种 的 ， 常 见 的 隔 离 类 型 有 隔 离 和 隔 离 ， 通常 经 过 长 期 的 隔 离 常 可 达 到 隔 离 。 不 同 的 地 雀 种 群 之 间 ， 一 旦 发 生 了 隔 离 ， 就 不 会 有 交 流 了 。必 要 条 件地 理 生 殖地 理 生 殖 生 殖基 因 2、 生 物 多 样 性 的 形 成（ 1） 生 物 多 样 性 的 内 容 ：物 种 多 样 性 基 因 多 样 性生 态 系 统 多 样 性 化 石 埋 藏 在 地 层 中 的古 代 生 物 的 遗 体 、 遗 迹 和遗 物 ， 石 化 后 形 成 的 。是 研 究 生 物 进 化 最 直接 的 证 据（ 2） 生 物 多 样 性 的 形 成 的 进 化 历 程 最 早 的 生 物 化 石 古 细 菌 （ 距 今 35亿 年 ）最 早 出 现 的 生 物 是 哪 一 类 生 物 ？它 们 生 活 在 什 么 环 境 中 ？ 厌 氧 的 单 细 胞 生 物 ，它 们 生 活 在 海 洋 中 。 13亿 年 前 真 核 生 物的 红 藻 化 石 34亿 年 前 的 古 细 胞 化 石 前寒武纪地层中的水母化石 前 寒 武 纪 生 物 寒 武 纪 之 前 (前 寒武 纪 )， 地 球 上 的 生命 都 是 非 常 低 级 的 ，主 要 是 一 些 单 细 胞 生物 、 环 节 动 物 、 节 肢动 物 等 。 多 细 胞 生 物 大 约 是 什 么 时 期 出 现 的 ？它 们 生 活 在 什 么 环 境 ？ 大 约 是 在 寒 武 纪 ， 生 活 在 海 洋 中 。 早 古 生 代 生 物 （ 寒 武 纪 ） 进 入 早 古 生 代 ， 一 些 大 型 的 古 生 物 相 继 出 现 ， 如 三叶 虫 、 鹦 鹉 螺 等 。 出 现 了 生 命 演 化 史 上 的 第 一 次 繁 荣 景象 。 在 中 国 云 南 澄 江 发 现 的 寒 武 纪 古 生 物 是 最 有 代 表 性的 寒 武 纪 生 物 群 . 最 早 登 陆 的 生 物 是 植 物 还 是 动 物 ？ 为 什 么 ？ 植 物 ， 否 则 动 物 登 陆 后 就 会 饿 死 。 一 些 海 洋 植 物 开 始 适 应 陆 地 生 活 ， 主 要是 蕨 类 植 物 。 中 生 代 生 物 中 生 代 三 叠 纪 生 物 复 苏 ,开 始 出 现 水 生 爬 行 动 物 ， 如鱼 龙 、 蛇 颈 龙 等 ； 侏 罗 纪 是 恐 龙 的 天 下 ， 发 现 始 祖 鸟 、中 华 龙 鸟 等 ， 昆 虫 类 也 开 始 繁 盛 ； 白 垩 纪 末 期 也 是 生 物的 灭 绝 时 期 ， 但 开 始 出 现 被 子 植 物 中 生 代 陆 地 和 海 洋 中 的 情 况 始 祖 鸟 在 白 垩 纪 全 部 绝灭 。 恐 龙 的 绝 灭 有 利于 哺 乳 动 物 的 繁 盛 ，使 生 物 进 化 翻 开 了 崭新 的 一 页 。 恐 龙 是 什 么 时 候灭 绝 的 ？ 恐 龙 的 灭 绝对 生 物 多 样 性 会 产 生怎 样 的 影 响 ？ 生 物 的 进 化 历 程 可 概 括 为 ： 从 原 核 生 物 到 真 核 生 物 ， 从无 性 生 殖 到 有 性 生 殖 ， 由 简 单 到复 杂 ， 由 水 生 到 陆 生 ， 由 低 等 到高 等 。 3、 生 物 进 化 理 论 的 不 断 发 展 生 物 进 化 是 如 此 复 杂 的 ， 现 有 的 进 化 理论 所 不 能 解 释 的 问 题 比 已 经 解 释 的 问 题 还 要多 ， 因 此 现 代 生 物 进 化 理 论 是 不 断 发 展 的 。中 性 进 化 理 论 ：在这些理论中，以自然选择学说为核心的进化理论比其他学说的影响要广泛和深远，它仍然是以后各方面研究的基础。 一 、 种 群 基 因 频 率 的 改 变 与 生 物 进 化(一 )种 群 是 生 物 进 化 的 基 本 单 位1、 种 群 、 基 因 库 、 基 因 频 率 等 概 念2、 基 因 频 率 的 计 算(1) =3、 用 数 学 方 法 讨 论 基 因 频 率 的 变 化 影 响 种 群 基 因 频 率 变 化 的 根 本 原 因 是 什 么 ？变 异 变 异 的 类 型 有 那 些 ？不 能 遗 传 的 变 异可 遗 传 的 变 异 基 因 突 变基 因 重 组染 色 体 变 异 1.所 有 的 变 异 都 能 导 致 基 因 频 率 的 变 化 吗 ？ 为 什 么 ？ 不 可 遗 传 的 变 异 是 在 环 境 因 素 的 影 响 下 表 现 型 的改 变 ， 而 基 因 型 和 基 因 本 身 并 没 有 发 生 改 变 ， 所 以 基因 频 率 并 不 会 发 生 变 化 。 而 可 遗 传 变 异 则 不 同 ， 基 因和 基 因 型 发 生 了 变 化 ， 进 而 基 因 频 率 也 就 发 生 了 相 应的 变 化 。2.突 变 和 基 因 重 组 对 于 种 群 的 遗 传 (基 因 ） 组 成 的 改 变一 样 吗 ？ 为 什 么 ？ 不 一 样 。 因 为 只 有 基 因 发 生 改 变 才 能 出 现 新 基 因 ，才 能 丰 富 基 因 库 ， 才 能 改 变 基 因 频 率 。 而 基 因 重 组 中 基因 本 身 没 有 发 生 变 化 ， 所 以 基 因 频 率 并 没 有 发 生 变 化 ，变 化 了 的 是 基 因 型 频 率 。 通 过 地 理 隔 离 ， 两 个 种 群 的 基 因 库 各 自 发 展 ，互 不 影 响 ， 出 现 一 定 差 异 ， 但 不 会 形 成 新 的 物 种 ，最 多 也 就 是 形 成 不 同 的 亚 种 量 变 。亚 种 ： 只 有 地 理 隔 离 的 同 一 物 种 的 几 个 种 群 。如 东 北 虎 和 华 南 虎 就 是 两 个 亚 种 ， 若 将 他 们 放 在 一 起 ，可 以 进 行 基 因 交 流 ， 因 此 东 北 虎 和 华 南 虎 属 于 同 一 物种 的 2个 亚 种 。 生 殖 隔 离 则 是 由 于 两 个 种 群 之 间 的 遗 传 物 质基 础 （ 基 因 库 ） 出 现 较 大 的 差 异 使 其 个 体 之 间 不能 交 配 或 杂 交 后 代 不 育 。 生 殖 隔 离 是 新 物 种 形 成 的 标 志 质 变