现代生物进化理论的主要内容(课堂PPT).ppt

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,第,7,章 现代生物进化理论,1,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。,讨论题目：,1.,根据达尔文“适者生存、不适者淘汰”的观点该绿色个体一定能被选择下来吗？,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？,2,（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,一片草地上的蒲公英,3,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,）两个池塘内的全部青蛙,（,4,）一片草地上的全部植物,（,5,）一片草地上的成年梅花鹿,否,是,否,否,否,4,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？,5,、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,。,其中每个个体所含的基因只是基因库的一部分,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。,6,基因频率,是指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,100%,基因型频率,是指某种特定基因型的个体占群体内全部个体的比率。,基因型频率,100%,3.基因频率和基因型频率,7,例,1:,如某昆虫种群中决定翅色为绿色的基因为A，决定翅色为褐色的基因为a，从种群中随机抽出,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。,问每种基因型频率是多少？,A,、,a,基因频率是多少？,解,:,基因频率,=,种群中该基因的数目,全部等位基因的总数,100%,基因型频率,=,该基因型个体数,该种群个体总数,100%,=,纯合子基因型频率,+1/2,杂合子基因型频率,8,例,1.,在一个种群中随机抽出一定数量的个体，其中基因型为,AA,的个体占,18%,，基因型,Aa,的个体占,78%,，,aa,的个体占,4%,。基因,A,和,a,的频率分别是,，,。,57,43,练习：,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,X,B,和,X,b,的频率。,解,:,100%,52,15,11,200,2,200,X,b,%=,=6%,X,B,%=16%,=94%,9,10,1、,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，,自然选择对A、a控制的翅型性状没有作用,也没有基因突变和染色体变异。,P115,思考与讨论,用数学方法讨论基因频率的变化,11,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,频率,AA(),Aa(),aa(),子代基因频率,A(),a(),30%,30%,30%,10%,36%,48%,16%,60%,40%,如果,F,1,个体再自由交配，产生,F,2,呢？,12,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,a,36%,48%,16%,60%,40%,36%,16%,48%,60%,60%,40%,40%,36%,48%,16%,60%,40%,上述在群体,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？,子代的基因频率和基因型频率不改变,13,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，,自然选择对,A,、,a,控制的翅型性状没有作用,也没有基因突变和染色体变异。,在上述条件下，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,，,叫做,哈代温伯格定律,，,也叫,遗传平衡定律。,设,A,的基因频率,=p,，,a,的基因频率,=q,，,p+q=1,(p+q),2,=p,2,+2pq+q,2,=1,AA,的基因型频率,Aa,的基因型频率,aa,的基因型频率,14,利用,遗传平,衡定律求基因频率,例：人类的苯丙酮尿症是代谢疾病，由隐性基因,(a),控制。如果群体的发病率为,1/100,。随机婚配的群体中，后代,AA,、,Aa,、,aa,三种基因型出现的频率分别是多少？,0.81、0.18、0.01,15,例：,人类的苯丙酮尿症是代谢疾病，由隐性基因（,a,）控制。如果群体的发病率为,1/100,。表现型正常的个体婚配，生出患病小孩的概率是多少？,1/121,16,遗传平衡是一种理想状态，而事实上在自然界中这种状态是不可能存在的。所以，,种群的基因频率一定会发生变化，也就是说种群的进化是必然的。,生物进化的过程,实质,就是,种群基因频率发生变化的过程。,17,（二）突变和基因重组产生生物进化的原材料,基因突变和染色体变异统称为,突变,。,基因突变在自然界是普遍存在的，因此基因突变产生,新的等位基因,，这就可能使种群的基因频率发生变化。,不可遗传变异,可遗传变异,基因突变,基因重组,染色体变异,变异,18,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？,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。,19,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 10,7,20,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。,21,突变,基因 重组,新的等位基因,多种多样的基因型,种群中出现大量可遗传的变异,变异是,不定向,的,形成了,进化的原材料,不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,22,（三）自然选择决定了生物进化的方向,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。,原因：淘汰不利变异基因，积累有利变异基因。,结果：使基因频率定向改变。,23,1.,一个种群由,400,只鸟组成，其中基因型,AA,的个体有,40,只、,Aa,的个体有,160,只、,aa,的个体有,200,只。,该种群中基因,a,的频率是多少？,A 40%B 50%C 60%D 70%,；,.,如果有,40,只基因型为,aa,的鸟迁出，,40,只基因型为,AA,的鸟迁入，请问新群体中基因,a,的频率将是多少？,A 40%B 50%C 60%D 70%,；,D,C,练习,24,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%,+1/2 X,72%,=60%,25,据调查得知，某学校的学生中各血型的比率如下：,I,A,I,A,20%I,A,i 30%,I,B,I,B,10%I,B,i 20%,I,A,I,B,10%ii 10%,计算,I,B,的基因频率。,10%,+1/2,（,10%,+,20%,）,=,25%,26,某工厂有男女职工各,200,名，对他们进行调查时发现，女性色盲基因携带者为,15,人，女性患者,1,人，男性患者,14,人，这个群体中,色盲基因,的频率应为（）。,A,、,15%B,、,3.88%C,、,5.17%D,、,10.3%,色盲（,b,）基因频率,15,2,14,2002,200,5.17,C,课堂练习：,100%,27,4.,在某一种群中，已调查得知，隐性性状者（等位基因用,A,、,a,表示）占,16%,，那么该性状的,AA,、,Aa,基因型个体出现的频率分别为（）,A.0.36,、,0.48 B.0.36,、,0.24,C.0.16,、,0.48 D.0.48,、,0.36,A,28,现代生物进化理论的主要内容,三、隔离与物种的形成,29,（一）物种,物种：指能够在自然状态下,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”。,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？,30,同一物种满足的两个条件：,1,、可以相互交配,2,、产生的后代可育,物种与种群有何关系？,一个物种可以包括生活在不同地理区域的多个种群。,只要各个种群相互交配仍能产生可育的后代，则是,同一物种。,31,是不是不同物种的生物在自然状态下一定不能交配呢？,无生育能力，没有后代。,自然状态下不能进行基因交流！,32,不同物种之间一般是,不能交配,的，即使交配成功也,不能产生可育后代,，这种现象叫做生殖隔离。,生殖隔离,哪些情况会导致生殖隔离呢？,33,荇菜与梅花因,花期不同,而出现生殖隔离,34,孔雀与巨嘴鸟因,求偶方式不同,二出现生殖隔离,35,曼陀罗的花粉在其他植物的花的柱头上不能完全萌发成为花粉管，使得,两性生殖细胞不能融合,而形成生殖隔离,36,狮子与老虎杂交产生狮虎兽是没有生育能力的，狮子与老虎因,杂种不育,而形成生殖隔离,不同物种个体间因,生殖隔离,而不能进行基因交流。,37,生活在不同区域的同种生物，在自然条件下能不能进行基因交流呢？,地理隔离,如果把东北虎和华南虎放在同一片草原上，它们仍然可以自发交配并产生可育后代，说明东北虎和华南虎仍然属于同一物种。,同一种生物因为地理上的障碍而分成不同的种群使得物种间不能发生基因交流的现象。,如东北虎,(,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，形成了地理隔离，它们形成两个不同的亚种。,38,地理隔离,:,不同物种之间一般是不能够相互交配的，即使交配成功，也,不能够产生可育的后代,，这种现象叫生殖隔离。,生殖隔离：,由于,地理上的障碍,使得同种生物的不同种群间不能够发生基因交流的现象。,（二）隔离,种类,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。,概念：,隔离在物种的形成中发挥了怎样的作用？,39,下图是一个假想的情境，可以帮助你想象和思考。,在一个山谷中，有一个鼠种群在“快乐”地生活着。雌鼠和雄鼠之间可以自由交配，繁衍后代。,二、隔离在物种形成中的作用,40,下图是一个假想的情境，可以帮助你想象和思考。,后来山洪爆发了，山谷中形成了一条汹涌的大河。鼠种群的个体，一半在河这边，一半在河那边。就这样过了几千年。,二、隔离在物种形成中的作用,41,下图是一个假想的情境，可以帮助你想象和思考。,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。它们之间还能自由交配吗？,42,地理隔离,阻断基因交流,在不同的突变基因重组和自然选择作用下,基因频率向不同方向发生改变,种群的基因库出现差异,差异进一步加大,生殖隔离,新物种形成,二、隔离在物种形成中的作用,43,加拉帕戈斯群岛上不同地雀的形成,原始种群,地理隔离,多个小种群,突变和基因重组,自然选择,基因频率改变,生殖隔离,不同的新物种,44,自然选择,2,自然选择,1,地理隔离,物种形成的比较常见的方式：,原种,变异,1,变异,2,基因频率的定向改变,变异类型,1,变异类型,2,新物种,1,新物种,2,生殖 隔离,种群,1,种群,2,45,二、隔离在物种形成中的作用,隔离是物种形成的,必要,条件。,自然界中物种形成的方式有多种，经过长期的,地理隔离,而达到,生殖隔离,是比较常见的一种方式。,生殖隔离是物种形成的,标志。,46,现代生物进化理论的主要内容,是生物进化的的基本单位，,生物进化的实质是,的改变。,产生进化的原材料；,决定生物进化的方向；,是物种形成的必要条件；,种群,种群基因频率,突变和基因重组,自然选择,隔离,47,共同进化与生物多样性形成,48,一、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，这就是,共同进化。,49,达尔文曾发现一种兰花长着细长的花矩，其顶端贮存着花蜜，可为传粉的昆虫提供食物。而这昆虫要,有吸管式的长口器才能吸到花蜜。大约,50,年后研究人员发现这样的蛾！它们互相影响着，这些变异不断积累，从而成为今天的这种兰花和兰花蛾。,一、共同进化,50,在自然界，一种植物专门由一种昆虫传粉的情形很常见。,又如倒挂金钟的花对蜂鸟传粉的适应。,昆虫传粉的专门化对植物繁衍后代有何意义？,想一想,51,捕食,52,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有利于增加物种的多样性。,53,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,54,二、生物多样性的形成,1,、生物多样性的内容：,基因多样性 物种多样性 生态系统多样性,2,、生物多样性的形成的进化历程,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,最早的生物化石,35,亿年前古细菌化石,55,地球形成,原始生命：古细菌（厌氧异养）,（,35,亿年前）,原核生物：蓝藻 细菌（自养）,真核生物：,出现了有性生物,（,15,亿年前）,植物：,厥类植物,裸子植物,被子植物,动物：,两栖类动物,爬行动物 恐龙时代,哺乳动物 人类时代,古生代（,寒武纪,）,中生代,新生代,56,二、生物多样性的形成,1,、生物多样性的内容：,基因,多样性,物种,多样性,生态系统,多样性,2,、生物多样性的形成的进化历程,化石,了解进化历程的主要依据是：,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，由低等到高等 由水生到陆生，,由原始异养厌氧到自养厌氧到自养需氧,57,核心,：自然选择学说,发展,三、生物进化理论在发展,中性突变理论：,决定生物进化的方向是中性突变的逐渐积累，而不是自然选择,间断平衡学说：,物种形成并不都是渐变的结果，而是种群长期稳定与迅速形成新种交替出现的过程,58,1.,如果有两个小种群的动物，在形态结构上相近，它们必须具备下列哪一特征，才能归为一个物种：,(,）,A.,它们必须分布在同一地理区域,B.,它们的基因一定要相同,C.,它们的毛色一定要相同,D.,能相互交配繁殖并产生可育后代,D,59,2.,外表相近但种类不同的鱼在生殖期间将卵和精子释放在同一水域中，但一种鱼的精子不能进入另一种鱼的卵，这种现象属于：,(,）,A.,生殖隔离,B.,地理隔离,C.,形态各异,D.,不在同一水层,A,60,3.,隔离在物种形成中的主要作用是：,(,）,A.,使种群间的个体互不相识,B.,使不同种群各适应于不同的地理环境,C.,使种群间雌雄个体失去交配机会,D.,使种群之间停止基因交流，并朝着不同的,方向演变,D,61,5,、有性生殖的出现加快了生物进化的步伐，原因是有性生殖（）,A,、能产生大量后代,B,、产生的后代成活率较高,C,、能出现更多的突变类型,D,、使基因重组产生更多变异类型,4,、对生物多样性描述，不正确一项是（）,A,、基因多样性,B,、物种多样性,C,、种群多样性,D,、生态系统多样性,C,D,62,6,、在生物的进化历程中，捕食者与被捕食者之间的关系是（）,A,、不利于被捕食者，使被捕食者数量减少,B,、对二者均不利，双方最终都趋向消亡,C,、二者得失相当，和平共处,D,、对两者均有利，共同进化,D,7.,在生物的进化过程中，有的物种只生存了极短的时间就灭绝了，这是因为（）,A.,该物种没有变异,B.,该物种是进行无性繁殖的,C.,缺乏有适应性价值的可遗传变异,D.,人为因素造成其灭绝,C,63,