现代生物进化理论的主要内容课件.ppt

第二节现代生物进化理论的主要内容,第七章现代生物进化理论,现代生物进化理论的主要内容,种群是生物进化的基本单位突变和基因重组产生进化的原材料自然选择决定生物进化的方向隔离导致新物种形成,“如果在灰色翅（基因型为aa）昆虫的群体中偶然出现一支黑褐色翅（基因型为Aa）的变异个体，且黑褐色比灰色更不容易捕食。那么，昆虫的翅色将怎样变化？”,探究活动,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，但决定表现型的基因却可以通过有性生殖才传给后代，因此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，还需要研究群体的基因组成变化。,这个群体就是种群！,判断下列是否属于种群,（1）一个池塘中的全部鱼（2）一个池塘中的全部鲤鱼（3）两个池塘内的全部鲤鱼（4）一片草地上的全部草（5）一片草地上的成年梅花鹿（6）一块稻田里的全部幼蚜、有翅、无翅的成蚜,否,是,否,否,否,是,（一）种群是生物进化的单位,、种群：种群是生活在同一区域的同种生物的全部个体，是生物繁殖的基本单位。,、基因库: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。,这些金鱼各自有自己的基因，共同构成了种群的基因库。它们各自的基因都是基因库的一部分。个体数目越多，个体间的差异越大，基因库也就越大。,基因频率=,=纯合子频率+1/2杂合子频率,3、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。,A%+a%=1,例1:在某昆虫种群中随机抽出100个个体，测知基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个。那么A和a的基因频率是多少?,A%=60%a%=40%,例2:某工厂有男女职工各200人，对他们进行调查时发现，女色盲5人，女性携带15人。男性色盲11人，求XB、Xb的频率。,XB=94%Xb=6%Xb=（11+5*2+15）/（200+200*2）=0.06（因为女性染色体为xx所以一个女性有两个基因，所以要乘以2）,1、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,巩固练习,2、据调查知，某学校学生中各血型的比率如下：IAIA20%IAi30%IBIB10%IBi20%IAIB10%ii10%计算IB的基因频率。,10%+1/2（10%+20%）=25%,思考与讨论,用数学方法讨论基因频率的改变假设115页题目中的种群满足以下五个条件：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，所有昆虫的生存能力完全相同也没有基因突变和染色体变异。,在有性生殖过程中，如果符合以上的理想条件，(1)在某昆虫种群中随机抽出100个个体，测知基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个。该种群产生的A配子和a配子的比率各是多少?,A60%,a40%,A60%,a40%,36%,24%,16%,AA,Aa,Aa,24%,aa,在有性生殖过程中，如果符合以上的理想条件，(2)子代基因型的频率各是多少?(3)子代种群的基因频率各是多少?,30%,30%,30%,10%,36%,48%,60%,40%,16%,60%,40%,(4)在群体满足五个条件的情况下,计算子二代、子三代的基因频率与基因型频率；分析一下各代基因频率与基因型频率相同吗？,36%,16%,48%,60%,40%,不能。例如：基因突变具有普遍性。,（5）对自然界的种群来说，这五个条件都能成立吗？举例说明。,(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。如果基因A2是有利突变，其频率会增加；反之会减少。,哈迪-温伯格定律遗传平衡定律,1908年，英国数学家哈迪和德国医生温伯格分别提出关于基因稳定性的见解。他们指出，一个有性生殖的自然种群中，在符合以下五个条件的情况下，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的。或者说是保持着基因平衡的。这五个条件是：1、种群很大2、随机自由交配3、没有突变和重组4、没有个体迁入迁出5、没有自然选择,哈迪-温伯格定律,处于平衡状态的种群，一对等位基因Aa，A的频率为p，a的频率为q，则：AA的机率为p2；Aa的机率为2pq；aa的机率为q2,哈迪-温伯格定律可用数学方程式表示为：(p+q)2=p2+2pq+q2,在自然界，由于突变、基因重组和自然选择等因素，种群的基因频率和基因型频率总是在不断变化的。因此，生物进化的实质：种群基因频率的改变。,自然界，生物自发突变的频率很低，而且突变大多数是有害的，为什么还能够作为生物进化的原材料的呢？,果蝇约有104对基因，假定每个基因的突变率是105，一个约有108个果蝇的种群每一代出现的基因突变率是？,（二）突变和基因重组产生进化的原材料,2104105,个体,108,种群,=2107,2、突变的有害和有利并不是绝对的，它取决于生物的生存环境。,3、突变和基因重组只产生生物进化的原材料，不能决定生物进化的方向。,1、种群是由许多个体组成的，每个个体的每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,通过刚才计算，可知：,19世纪，桦尺蠖种群中黑色基因（S）频率为5%，浅灰色基因（s）频率为95%,20世纪，桦尺蠖种群中黑色基因（S）频率为95%，浅灰色基因（s）频率为5%,（三）自然选择决定生物进化的方向。,原因是：结果是：,（三）自然选择决定生物进化的方向。,淘汰不利变异基因、积累有利变异基因,使基因频率定向改变。,（四）、隔离导致新物种形成,能够在自然状态下能互相交配，并且产生出可育后代的一群生物称为一个物种（species），简称“种”。,1、物种的概念,全世界的人都是一个物种吗？,人都是一个物种，无论白人黑人黄种人结婚，都能产生具有生殖能力的后代。,马跟驴是一个物种吗？,所有的马是一个物种，所有的驴也是一个物种。但马和驴不是一个物种，因为马与驴交配产生的后代骡没有生殖能力。,虎狮兽能产生后代吗？,隔离：指不同种群间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。,生殖隔离：不同物种之间一般是不能交配，即使交配成功，也不能产生可育后代。,地理隔离：同一物种由于高山、河流、沙漠等地理上的障碍，使彼此间不能相遇而不能交配，使种群间不能发生基因交流的现象。,2、隔离在物种形成中的作用,生殖隔离是新物种形成的标志,例1：东北虎与华南虎,东北虎和华南虎分别生活在我国的东北地区和华南地区，这两个地区之间的辽阔地带就起到了地理隔离的作用。经过长期的地理隔离，这两个种群之间产生了明显的差异，成为两个不同的虎亚种。,例2：它们之间还能自由交配吗？,长期的地理隔离可以导致生殖隔离，从而形成新物种。,地理隔离,突变、基因重组、自然选择,生殖隔离（标志）,新物种,例3：加拉帕戈斯群岛一的几种地雀,思考与讨论新物种的形成一定要经过地理隔离吗？,不一定。例如：多倍体的形成。,小结：现代生物进化理论的基本观点是：生物进化的基本单位种群。生物进化的实质种群基因频率的定向改变。物种形成的基本环节是：突变和基因重组提供进化的原材料；自然选择基因频率定向改变，决定进化的方向；隔离物种形成的必要条件生殖隔离新物种形成的标志,1、下列关于隔离的叙述，错误的是：A、阻止了种群间基因的交流B、物种的形成都必定先经过长期的地理隔离C、遗传组成上的差异是生产生殖隔离的根本原因D、多倍体植物的形成不需要经过地理隔离,B,2、新物种的形成的标志：A、具有一定的形态结构B、具有一定的生理功能C、产生了生殖隔离D、改变了基因频率,C,课堂练习,4、有一个老鼠的种群，最初都生活在一个地域，后来一条新建的高速公路将该种群分成A和B两个种群。如果A种群生活的地区发生了一系列的环境变化，而B种群的地区没有变化，则种群A进化的速率很可能是（）A、比B慢B、比B快C、与B相同D、开始比B慢，后来比B快5、_是生物进化的基本单位，生物进化的实质在于种群_的改变。物种形成需要三个基本还节：其中_和_产生生物进化的原材料，_使种群的基因频率发生_改变并决定生物进化的_，_是新物种形成的必要条件。,B,种群,基因频率,基因重组,突变,自然选择,定向,隔离,方向,捕食者的存在是否对被捕食者有害无益？,（五）、共同进化与生物多样性的形成,1、共同进化,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的过程。,任何一个物种都不是单独进化的。,（1）生物和生物之间：例如猎豹和斑马的共同进化；（2）生物和无机环境之间：例如生物的新陈代谢类型：厌氧异养厌氧自养需氧自养需氧异养。,1、内容：,基因多样性物种多样性生态系统多样性,2、形成生物多样性的原因：,长期自然选择、共同进化达到结果,3、研究生物进化的主要依据：,化石,2、生物多样性的形成,4）生物进化的历程,单细胞生物，只有生产者、分解者,微网虫、奇虾、云南虫、节水母等,鱼龙、恐龙、始祖鸟、昆虫、哺乳动物等,出现消费者，形成三极生态系统。,思考与讨论（P124）,1、最早出现的是哪一类生物？生活在什么环境？2、多细胞生物在什么时期出现？生活在什么环境？3、最先登陆的是植物还是动物？为什么？4、寒武纪时期的生态系统有什么特点？5、恐龙是什么时候灭绝的？物种灭绝对生物多样性产生怎样的影响？6、真核生物出现后生物的进化为什么明显加快了？,单细胞厌氧异养生物。生活在海洋中。,寒武纪。生活在海洋中。,植物。动物是异养生物，没有食物会饿死。,生物都生活在海洋中。,中生代（白垩纪末）。为哺乳动物让出广阔的空间，有利于哺乳动物的繁盛。,有性生殖，实现了基因重组，增强了生物的变异性。,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厌氧异养厌氧自养需氧自养需氧异养水生水陆两栖陆生,小结：生物多样性的形成,3、生物进化理论在发展,1）、中性学说：决定生物进化方向的是中性突变的逐渐积累,2）、物种是种群长期稳定与迅速形成新种交替出现的过程。,3）、渐变式进化与跳跃式进化,传统的进化理论认为生物的进化是渐变式的，但渐变式的进化难以解释下面两个问题。问题一：生物化石的记录所显示的大多不是渐变式的进化，而是跳跃式的进化。问题二：如果生物演变是渐进的，那么各种适应性的器官结构在尚未发展完善之前，即在还没有发展到有适应功能之前是怎样逃脱自然选择的压力的？所以跳跃式进化理论认为，生物的进化起源于大突变（特别是某些调节基因的突变）。,1、共同进化指的是：在之间、与之间在相互影响中不断进化和发展。2、生物多样性主要包括、和三个层次的内容。3、下列能提高生物多样性的是（）A、把生物进行分类B、来自共同祖先的的遗传C、用进废退D、不同环境的自然选择4、地球上最早的陆生生物类型主要是（）A、蕨类植物B、动物C、裸子植物D、动物和植物,D,A,不同物种,生物,无机环境,基因多样性,物种多样性,生态系统多样性,课堂练习,5、生命诞生的场所是（）A、陆地B、海洋C、空中D、ABC都是6、地球上最早出现的生物代谢类型是（）A、自养型，需氧型B、自养型，厌氧型C、异养型，需氧型D、异养型，厌氧型7、三极生态系统的形成在（）A、中生代B、新生代C、寒武纪D、前寒武纪8、中性学说认为决定生物进化方向的是（）A、自然选择B、生存斗争C、中性突变的逐渐积累D、变异,B,C,