教育专题：72现代生物进化理论的主要内容

,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第,2,节 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,问题探讨,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,。,讨论：,1.,根据达尔文,“,适者生存、不适者淘汰,”,的观点该绿色个体能被选择下来吗？,2.,如果该绿色个体能很好的生活下来，它体内的,A,基因怎样才能传递给后代？,在自然界中，没有哪一个个体是长生不死的，个体的表现型也会随着个体的死亡而消失，但决定表现型的基因却可以通过有性生殖传给后代，并且在群体中扩散。,因此研究生物的进化仅仅研究个体的表现型是否与环境相适应是不够的，还需要研究群体的基因组成的变化。,（一）种群是生物进化的基本单位,1,、种群概念：,生活在,一定区域,的,同种生物,的,全部个体,。,卧龙自然保护区 猕猴,例：判断下列是否属于种群,（,1,）一个池塘中的全部鲤鱼,（,2,）一个池塘中的全部鱼,（,3,）一片草地上的全部植物,（,4,）一片草地上的全部蒲公英,2,、种群的特点：,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,。,思考：,同前一年的蝗虫种群相比，新形成的蝗虫种群在基因组成上会有什么变化吗？,3,、基因库：,一个种群,中,全部个体,所含有的,全部基因,。,4,、基因频率：,在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率。,基因频率,=,纯合体基因型频率,+,杂合 体基因型频率的一半,A+a=1,AA+Aa+aa=1,基因频率,=,例：某昆虫种群中，绿色翅的基因为,A,褐色翅的基因位,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？,该基因的总数,该等位基因的总数,A,基因的基因频率为,:,a,基因的基因频率为：,=40%,A%=,a%=,=60%,2aa,Aa,2(AA,Aa,aa),100%,100%,2AA,Aa,2(AA,Aa,aa),用数学方法讨论基因频率的变化,思考与讨论,p+q=1,(p+q),2,=p,2,+2pq+q,2,=1,AA=p,2,Aa=2pq aa=q,2,亲代基因型频率,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%,40%,P,表示基因,A,的频率，,q,表示基因,a,的频率,(1),计算子二代、子三代的基因频率与基因型频率,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%,60%,40%,36%,16%,48%,60%,60%,40%,40%,36%,48%,16%,（,3,）从后代的基因型频率和基因频率的计算结果中，发现了什么现象？,探究活动,(,三,),用数学方法讨论基因频率的改变,（,2,）计算子二代、子三代的基因频率与基因型频率。,Content,遗传平衡定律（哈迪-温伯格定律）计算基因频率,（1）依据如下表：设A的频率为p，a的频率为q，则p+q=1。,（,2,）已知基因型频率求基因频率，如,AA,的基因型频率为,m,，则,A,的基因频率为 。,（3）已知基因频率求基因型频率，如A的基因频率为m，则a的基因频率为1-m，基因型频率分别为：AA=m,2,；Aa=2m(1-m)；aa=(1-m),2,。,（4）X染色体上的基因频率的计算,X,b,的基因频率X,b,/（X,B,+X,b,）,100%。,AA,、,a,、,aa,三种基因型频率的和为：,p,2,+2pq+q,2,=1,即（,p+q),2,=p,2,+2pq+q,2,=1,。,（,4,）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？,不能，因为基因突变和染色体变异总会发生的。自然界中种群的基因频率一定会发生改变，也就是说种群的进化是必然的。,变异是引发基因频率改变的根本原因。,（,5,）以上,5,种因素中哪些因素是影响基因频率变化的根本原因？,基因突变,染色体变异,基因重组,突变,可遗传的变异,基因频率改变的因素,不遗传的变异,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。为什么还能够改变种群中的基因频率呢？,例如：一个果蝇约有,10,4,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,10,8,个个体），那么每一代出现基因突变数是多少呢？,2 10,4,10,5,个体基因突变数,10,8,种群基因突变数,=2 10,7,1,种群中突变的特点：,突变数很大、不定向。,2,种群基因重组的结果：,产生更多变异、不定向。,基因突变,染色体变异,基因重组,突变,可遗传的变异,基因频率改变的因素,不遗传的变异,（二）突变和基因重组产生进化的原材料,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。为什么还能够改变种群中的基因频率呢？,例如：一个果蝇约有,10,4,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,10,8,个个体），那么每一代出现基因突变数是多少呢？,2 10,4,10,5,个体,10,8,种群,=2 10,7,探究自然选择对种群基因频率的影响,s,长满地衣的树干上的桦尺蠖,黑褐色树干上的桦尺蠖,探究,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%,26%,29.2%,14.7%,56.1%,60.9%,26.1%,73.9%,29.3%,13.1%,提示：假设第,1,年种群个体数为,100,个，当黑色（表现型）个体每年增加,10%,时，基因型为,SS,（黑色）个体第,2,年将会增加到,11,个，基因型为,Ss,（黑色）个体第,2,年将增加到,22,个，基因型为,ss,（浅色）个体第,2,年将减少到,63,个。第,2,年种群个体总数为,96,个，基因型,SS,的频率是,11,96=11.5%,；基因型,Ss,的频率是,22,96=22.9%,；基因型,ss,的频率是,63,96=65.6%,(1),在这个探究实验中根据上面的数据分析，变黑的环境对桦尺蠖产生了什么样的影响？变黑的环境对桦尺蠖浅色个体的出生率有影响吗？,(2),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,许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食,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,结论：自然选择决定生物进化的方向,自然选择使基因频率定向改变。,生物进化的实质,：种群基因频率发生改变。,自然选择的过程,