1、第1节 现代生物进化理论的由来第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 二 隔离与物种的形成 三 共同进化与生物多样性的形成 种群是生物进化的基本单位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自然选择决定生物进化的方向 隔离导致物种形成隔离导致物种形成学习目标：学习目标：1 1、解释种群、种群基因库、基因频率等概念；、解释种群、种群基因库、基因频率等概念；2 2、运用数学方法讨论种群基因频率的变化；、运用数学方法讨论种群基因频率的变化；3 3、说明现代生物进化理论的主要内容；、说明现代生物进化理
2、论的主要内容；4 4、举例说明共同进化和生物多样性的原因。、举例说明共同进化和生物多样性的原因。探究活动探究活动情景：情景：如果在灰色翅（基因型为如果在灰色翅（基因型为aa)昆虫的群体中偶然昆虫的群体中偶然出现一只绿色翅（出现一只绿色翅（Aa)的变异个体，且绿色比灰色更不的变异个体，且绿色比灰色更不容易被敌害发现容易被敌害发现。讨论题目：讨论题目：1.根据达尔文根据达尔文“适者生存、不适者淘汰适者生存、不适者淘汰”的观点该绿色的观点该绿色个体能被选择下来吗？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，它体内的如果该绿色个体能很好的生活下来，它体内的A基因基因怎样才能传递给后代？怎样
3、才能传递给后代？在在自然界中，没有哪一个体是长生不死的，个体自然界中，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，的基因却可以通过有性生殖才传给后代，因此研究生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。够的，还需要研究群体的基因组成变化。判断下列是否属于种群判断下列是否属于种群（1）一个池塘中的全部鱼）一个池塘中的全部鱼 （2）一个池塘中的全部鲤鱼）一个池塘中的全部鲤鱼（3）两个池塘内的
4、全部鲤鱼）两个池塘内的全部鲤鱼（4）一片草地上的全部草）一片草地上的全部草（5）一片草地上的成年梅花鹿）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）一块稻田里的全部幼蚜、有翅、无翅的成蚜 否是否否否是是（一）种群是生物进化的单位（一）种群是生物进化的单位种群是生活在种群是生活在同一区域同一区域的的同种生物同种生物的全部的全部个体，个体，是生物繁殖的基本单位是生物繁殖的基本单位。一个种群中一个种群中全部个体全部个体所含有的所含有的全部全部基因基因叫做这个种群的叫做这个种群的基因库基因库。其中每个个体所含的基因只是基因库的一部分。其中每个个体所含的基因只是基因库的一部分。这
5、些金鱼各自有自己这些金鱼各自有自己的基因，共同构成了种群的基因，共同构成了种群的基因库。它们各自的基的基因库。它们各自的基因都是基因库的一部分。因都是基因库的一部分。个体数目越多，个体间的个体数目越多，个体间的差异越大，基因库也就越差异越大，基因库也就越大。大。（一）种群是生物进化的单位（一）种群是生物进化的单位基因频率基因频率=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的等位基因的总数该基因的等位基因的总数 100%100%在一个种群基因库中，某个基因占全部在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率等位基因数的比率。例例1:1:从种群中随机
6、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的基因的基因频率是多少频率是多少?例例2:2:某工厂有男女职工各某工厂有男女职工各200200人，对他们进行调查时发人，对他们进行调查时发现，女性色盲现，女性色盲5 5人，女性携带人，女性携带1515人。男性色盲人。男性色盲1111人，求人，求X XB B,X,Xb b的频率。的频率。探究活动探究活动用数学方法讨论基因频率的改变用数学方法讨论基因频率的改变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
7、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，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控制的翅型性状没作用）也没有基因突变和染色体变异。计算子一代、子二代、子三代的基因频率与基因型频率计算子一代、子二代、子三代的基因频率与基因型频率遗传平遗传平衡状态衡状态 在在有性生殖过程中，如果符合遗传平衡，产有性生殖过程中，如果符合遗传平衡，产生的雌雄配子：生的雌雄配子：36%24%16%AAAaAa24%aaA 60%a 40%卵子A 60%a 40%精子遗传平衡定律遗传平衡定律其中其中p p代表代表A A基因的频率，基因的频率，q q代表代表a a基因的频率
8、。基因的频率。则则p+q=1p+q=1，(p(pq)q)2 2=p=p2 22pq2pqq q2 2=1=1并得出并得出p p2 2代表代表AAAA的频率，的频率，q q2 2代表代表aaaa的频率，的频率，2pq2pq代表代表杂合子杂合子AaAa的频率。的频率。亲代 子一代 子二代 子三代基因型频率AA30%Aa60%aa10%基因频率A60%a40%36%48%16%60%40%36%16%48%60%60%40%40%36%48%16%在自然界，由于突变、基因重组和自然选在自然界，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择等因素，种群的基因频率和基因型频率总是在
9、不断变化的。因此，在不断变化的。因此，生物进化的过程生物进化的过程实质实质上上就是种群就是种群基因频率基因频率发生变化的过程。发生变化的过程。自然界，生物自发突变的频率很低，而且自然界，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？物进化的原材料的呢？果蝇约有果蝇约有104对基因，假定每个基因的突对基因，假定每个基因的突变率是变率是105，一个约有，一个约有109个果蝇的种群每个果蝇的种群每一代出现的基因突变率是？一代出现的基因突变率是？2 210104 410105 510109 92 210108 8（二）突变和
10、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2、突变的有害和有利并不是绝对的，它、突变的有害和有利并不是绝对的，它取决取决于生物的生存环境。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，、突变和基因重组只产生生物进化的原材料，不能不能决定生物进化的方向。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、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代就会产生大量的突变（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 19世纪，桦尺蠖种群中黑色世
11、纪，桦尺蠖种群中黑色基因（基因（S）频率为）频率为5%，浅灰色，浅灰色基因（基因（s）频率为）频率为95%20世纪，桦尺蠖种群中黑世纪，桦尺蠖种群中黑色基因（色基因（S）频率为）频率为95%，浅灰色基因（浅灰色基因（s）频率为）频率为5%（三）自然选择决定生物进化的方向。（三）自然选择决定生物进化的方向。（三）自然选择决定生物进化的方向。（三）自然选择决定生物进化的方向。用现代生物进化理论分析解释狼的进化过程。用现代生物进化理论分析解释狼的进化过程。(1)(1)狼群中存在不同类型的个体，如有跑得快的，狼群中存在不同类型的个体，如有跑得快的，有跑得慢的。它说明生物具有有跑得慢的。它说明生物具有_
12、的特性，而这的特性，而这种特性是生物进化的种特性是生物进化的 。(2)(2)随着环境的改变，食物稀少，跑得快、凶猛的随着环境的改变，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、环境对狼狼才能获得食物生存下去。这样，食物、环境对狼起了起了_作用，而这种作用是作用，而这种作用是_的，它决定的，它决定着生物进化的着生物进化的_。变异变异原材料原材料选择选择方向方向定向定向 能够在自然状态下能能够在自然状态下能互相交配互相交配，并且，并且产生出产生出可育后代可育后代的一群生物称为一个物种的一群生物称为一个物种（speciesspecies），简称），简称“种种”。人人都是一个物种，无论
13、白人黑人黄种人结都是一个物种，无论白人黑人黄种人结婚，都能产生具有生殖能力的后代。婚，都能产生具有生殖能力的后代。同样同样，所有的马是一个物种，所有的马是一个物种，所有的驴也是一个物种。但马和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。配产生的后代骡没有生殖能力。全世界的人都是一个物种吗全世界的人都是一个物种吗？马跟驴是一个物种吗？马跟驴是一个物种吗？隔离隔离：指：指不同种群间不同种群间的个体，在自然条件下的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。基因不能自由交流的现象。生殖隔离生殖隔离：不同物种不同物种之间一般是不能交配，
14、之间一般是不能交配，即使交配成功，也即使交配成功，也不能产生可育后代。不能产生可育后代。地理隔离地理隔离：同一物种同一物种由于高山、河流、沙漠由于高山、河流、沙漠等地理上的障碍，使彼此间等地理上的障碍，使彼此间不能相遇而不能交不能相遇而不能交配配，使种群间不能发生基因交流的现象。，使种群间不能发生基因交流的现象。如果只通过如果只通过地理隔离地理隔离，2 2个种群的基因库各自发展，个种群的基因库各自发展，互不影响，出现互不影响，出现一定差异一定差异，但，但不会形成新的物种不会形成新的物种，最，最多也就是形成不同的多也就是形成不同的亚种亚种量变。量变。如东北虎和华南虎就是两个亚种。如东北虎和华南虎
15、就是两个亚种。生殖隔离生殖隔离则是由于则是由于2 2个种群之间的遗传物质基础个种群之间的遗传物质基础（基因库基因库）出现）出现较大的差异较大的差异使其个体之间使其个体之间不能交配不能交配或或杂交后代不育杂交后代不育。生殖隔离生殖隔离是是新物种形成的标志新物种形成的标志质变质变经过长期的地理隔离而达成生殖隔离，从经过长期的地理隔离而达成生殖隔离，从而形成而形成新物种。新物种。原原种种变变异异 1变变异异 2变异变异类型类型1变异变异类型类型2新种新种1新种新种2生生殖殖隔离隔离自然自然选择选择1自然自然选择选择2基因频率基因频率定向改变定向改变地地 理理隔隔 离离种种群群 1种种群群 2 生物进
16、化生物进化的基本的基本单位单位是种群。是种群。生物进化生物进化的的实质实质是种群基因频率的改变。是种群基因频率的改变。物种形成的基本环节是：物种形成的基本环节是：突变突变和基因重组和基因重组提供进化的原材料；提供进化的原材料；自然选择自然选择基因频率定向改变，决定基因频率定向改变，决定 进化进化的方向；的方向；隔离隔离物种形成的必要条件物种形成的必要条件 1 1、下列关于隔离的叙述，错误的是：、下列关于隔离的叙述，错误的是：A A、阻止了种群间基因的交流、阻止了种群间基因的交流B B、物种的形成都必定先经过长期的地理隔离、物种的形成都必定先经过长期的地理隔离C C、遗传组成上的差异是产、遗传组
17、成上的差异是产生生生殖隔离的根本原因生殖隔离的根本原因D D、多倍体植物的形成不需要经过地理隔离、多倍体植物的形成不需要经过地理隔离B B2 2、新物种的形成的标志：、新物种的形成的标志：A A、具有一定的形态结构、具有一定的形态结构B B、具有一定的生理功能、具有一定的生理功能C C、产生了生殖隔离、产生了生殖隔离D D、改变了基因频率、改变了基因频率C C3 3、关于物种的叙述，错误的是：、关于物种的叙述，错误的是：A A、物种是形态上类似的、彼此能交配并产生可育后、物种是形态上类似的、彼此能交配并产生可育后代的，要求类似环境条件的生物个体的总和代的，要求类似环境条件的生物个体的总和B B
18、、物种是一个具有共同基因库的，与其他类群有生、物种是一个具有共同基因库的，与其他类群有生殖隔离的类群殖隔离的类群C C、区分物种有多种依据，但最主要的是看有无生殖、区分物种有多种依据，但最主要的是看有无生殖隔离隔离D D、不同物种的种群若生活在同一地区，也会有基因、不同物种的种群若生活在同一地区，也会有基因交流交流D D4 4、有一个老鼠的种群，最初都生活在一个地域，后来、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一条新建的高速公路将该种群分成A A和和B B两个种群。如两个种群。如果果A A种群生活的地区发生了一系列的环境变化，而种群生活的地区发生了一系列的环
19、境变化，而B B种种群的地区没有变化，则种群群的地区没有变化，则种群A A进化的速率很可能是进化的速率很可能是 A A、比、比B B慢慢 B B、比、比B B快快 C C、与、与B B相同相同 D D、开始比、开始比B B慢，后来比慢，后来比B B快快5 5、_是生物进化的基本单位，生物进化的实质是生物进化的基本单位，生物进化的实质在于种群在于种群_的改变。物种形成需要三个基本环的改变。物种形成需要三个基本环节：其中节：其中_和和_产生生物进化的原材料，产生生物进化的原材料，_ _ _ _使种群的基因频率发生使种群的基因频率发生_改变并决定生改变并决定生物进化的方向，物进化的方向，_是新物种形
20、成的必要条件。是新物种形成的必要条件。B B种群种群基因频率基因频率基因重组基因重组突变突变自然选择自然选择定向定向隔离隔离 捕食者的存在是否对被捕捕食者的存在是否对被捕食者有害无益？食者有害无益？(一一)共同进化共同进化1 1、实例：、实例：2 2、概念：、概念：不同不同物种之间、生物与无机环境之间在物种之间、生物与无机环境之间在相互相互影响影响中不断进化和发展的过程。中不断进化和发展的过程。3 3、结果：、结果：出现出现了物种的多样性了物种的多样性,而且形成了生态系统的而且形成了生态系统的多样性。多样性。(二二)生物多样性的形成生物多样性的形成1、内容：、内容：基因多样性基因多样性物种多样
21、性物种多样性生态系统多样性生态系统多样性（3层次）层次）2、形成生物多样性的原因：、形成生物多样性的原因：长期自然选择、长期自然选择、共同进化共同进化达到结果达到结果3、研究生物进化的主要依据：、研究生物进化的主要依据：化石化石三、共同三、共同进化与生物多样性的形成进化与生物多样性的形成4生生物物进进化化的的历历程程思考：思考：原核生物常见的有哪些？它们进行的是什么生殖？原核生物常见的有哪些？它们进行的是什么生殖？真核生物出现后生物的进化为什么明显加快了？真核生物出现后生物的进化为什么明显加快了？（例如寒武纪大爆发）（例如寒武纪大爆发）真核生物出现后生态系统的组成发生了什么变化？真核生物出现后
22、生态系统的组成发生了什么变化？最先登陆的是植物还是动物？分别是什么生物最先最先登陆的是植物还是动物？分别是什么生物最先登陆？登陆？(三三)生物进化理论的不断发展生物进化理论的不断发展1、中性学说：、中性学说：决定生物进化方向的是中性突变决定生物进化方向的是中性突变的逐渐积累的逐渐积累2、物种是种群长期稳定与迅速形成新种交替出、物种是种群长期稳定与迅速形成新种交替出现的过程。现的过程。1、中性学说认为决定生物进化方向的是、中性学说认为决定生物进化方向的是A、自然选择、自然选择 B、生存斗争、生存斗争C、中性突变的逐渐积累、中性突变的逐渐积累 D、变异、变异2、下列能提高生物多样性的是、下列能提高
23、生物多样性的是A、把生物进行分类、把生物进行分类B、不同环境的自然选择、不同环境的自然选择C、来自共同祖先的遗传、来自共同祖先的遗传D、用进废退、用进废退B BC C哈迪哈迪温伯格定律：温伯格定律：19081908年，英国数学家哈迪和德国医生温伯格分别年，英国数学家哈迪和德国医生温伯格分别提出关于基因频率稳定性的见解。他们指出，一个有提出关于基因频率稳定性的见解。他们指出，一个有性生殖的自然种群中，在符合以下性生殖的自然种群中，在符合以下5 5个条件的情况下，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，代的
24、遗传中是稳定不变的，或者说，是保持着基因平或者说，是保持着基因平衡的。这衡的。这5 5个条件是：个条件是：种群大；种群大；种群中个体间的交配是随机的；种群中个体间的交配是随机的；没有突变发生；没有突变发生；没有新基因加入；没有新基因加入；没有自然选择。没有自然选择。哈迪哈迪-温伯格定律可用数学方程式表示：温伯格定律可用数学方程式表示：(p(pq)q)2 2=p=p2 22pq2pqq q2 2=1=1 其中其中p p代表代表A A基因的频率，基因的频率，q q代表代表a a基因的基因的频率。频率。p+qp+q永远为永远为1 1，p p2 2代表代表AAAA的频率，的频率，q q2 2代代表表aaaa的频率，的频率，2pq2pq代表杂合子代表杂合子AaAa的频率。的频率。如果如果等位基因不止等位基因不止2 2个，如前一章所述的个，如前一章所述的身高、体色等涉及多个等位基因的性状，哈迪身高、体色等涉及多个等位基因的性状，哈迪-温伯格定律也同样适用，但公式就要相应调温伯格定律也同样适用，但公式就要相应调整。例如，有整。例如，有3 3个等位基因时，公式就应改为：个等位基因时，公式就应改为：(p+q+r)(p+q+r)2 2=p=p2 2+q+q2 2+r+r2 2+2pq+2pr+2qr=1+2pq+2pr+2qr=1
