1、第二节第二节 现代生物进化理论的现代生物进化理论的主要内容主要内容 一个基因所控制的性状对个体一个基因所控制的性状对个体生存和繁殖后代的贡献越大生存和繁殖后代的贡献越大,拥有该拥有该基因的个体的可能越多基因的个体的可能越多!当然就会使当然就会使越来越多的虎拥有自己的拷贝越来越多的虎拥有自己的拷贝!探究活动（一）探究活动（一）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，且绿色比灰的变异个体，且绿色比灰 色更不容易被敌害发现。色更不容易被敌害发现。如果该绿色个体（如果该绿色个体（Aa）已经很好的生
2、活下来，它体内）已经很好的生活下来，它体内的的A基因怎样才能遗传给后代？请写出遗传图解。基因怎样才能遗传给后代？请写出遗传图解。出现有利变异个体出现有利变异个体内的有利基因只有在群内的有利基因只有在群体中体中,通过有性生殖才能通过有性生殖才能世代延续。世代延续。XAAAa绿翅绿翅AA绿翅绿翅（1）P:Aa绿翅绿翅配子配子A aAF1:绿翅绿翅aa灰翅灰翅XAaAa绿翅绿翅AA绿翅绿翅（2）Aa配子配子A aA aAa绿翅绿翅P:F1:绿翅绿翅绿翅绿翅aa灰翅灰翅XAaAa绿翅绿翅（3）aa配子配子A aaP:F1:绿翅绿翅灰翅灰翅 研究生物的进化仅仅研究个体研究生物的进化仅仅研究个体 的表现型
3、是否与环境适应是不的表现型是否与环境适应是不 够的，还必须研究够的，还必须研究群体群体的基因的基因 组成变化。组成变化。(一一)种群是生物进化的基本单位种群是生物进化的基本单位这个群体就是这个群体就是种群种群！探究活动（二）探究活动（二）1.什么叫做种群？什么叫做种群？生活在生活在一定区域一定区域的的同种同种生物的生物的全部全部个体叫做种群个体叫做种群.种群中的个体并不是种群中的个体并不是机械地集合在一起机械地集合在一起,而是而是彼此可以交配彼此可以交配,并通过繁并通过繁殖将各自的基因传给后代殖将各自的基因传给后代.探究活动（二）探究活动（二）2.阅读阅读114页的第三自然段，探究并回答问题。
4、页的第三自然段，探究并回答问题。（1）种群在繁衍过程中，个体有新老交替，基因却）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代代相传。这句话表明种群在进化过程中处于什么地位？地位？说明说明在自然界中，种群是生物繁殖、进化的在自然界中，种群是生物繁殖、进化的基本单位。基本单位。下列属于种群的是下列属于种群的是 （）A.一块水田里的全部水稻一块水田里的全部水稻、水草、水草 B 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 C 一块朽木上的全部真菌一块朽木上的全部真菌 D.一个池塘中全部鱼一个池塘中全部鱼下列关于种群的说法不正确
5、的是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）探究活动（三）1.什么是种群的基因库？什么是种群的基因库？一个种群一个种群中中全部个体全部个体所所含有的含有的全部基因全部基因叫这个叫这个种群的基因库。种群的基因库。什么是种群的基因频率
6、？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。2.基因频率的计算基因频率的计算 某昆虫种群中，绿色翅的基因为某昆虫种群中，绿色翅的基因为A,A,褐色翅的基因褐色翅的基因位位a a，调查发现，调查发现AAAA、AaAa、aaaa的个体分别占的个体分别占3030、6060、10,10,那么那么A A、a a的基因频率是多少？（自读的基因频率是多少？（自读115115页）页）A=302+60 _ 200=60%200a=102+60 _=40%A+a=1 此种基因的个数此种基因的个数=纯合子个体数纯合子个体数 X 2X 2杂合子个体数杂合子个体数种群中该对等位
7、基因的总数种群中该对等位基因的总数=个体总数个体总数 X 2X 2=3.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(5)(6)(1)(2)(3)(4)30%30%30%10%36%48%60%40%16%亲代基因型亲代基因型的频率的频率AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比率配子的比率A()A()a()a()子代基因型子代基因型的频率的频率AA()Aa()aa()子代种群的子代种群的基因频率基因频率A()a()亲代亲代子一代子一代 子二代子二代 子三代子三代基因基因型频型频率率AA30%Aa60%aa10%基因基因频率频率A60%a40%36%48%16%36%16%
8、48%40%36%48%16%在群体在群体满足五个条件满足五个条件的情况下的情况下,计算子二代、子三计算子二代、子三代的基因频率与基因型频率代的基因频率与基因型频率;分析一下各代基因频分析一下各代基因频率与基因型频率相同吗？率与基因型频率相同吗？哈迪哈迪温伯格定律：温伯格定律：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5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5个条件是：种群大；种群中个体间的交配是随机的；没有突变发生；没有新基因加入；没有
9、自然选择。这就是哈迪-温伯格定律。哈迪-温伯格定律可用数学方程式表示：(pq)2=p22pqq2=1 其中p代表一个等位基因，如上例中A的频率，q代表另一等位基因，如上例中a的频率。p+q永远为1，即A的频率加a的频率为1/21/2=1。p2代表一个等位基因，即A的纯合子AA的频率，即1/21/2=1/4，q2代表另一纯合子aa的频率，也是1/21/2=1/4。2pq代表杂合子Aa的频率，即2(1/21/2)。如果等位基因不止2个，如前一章所述的身高、体色等涉及多个等位基因的性状，哈代-温伯格定律也同样适用，但公式就要相应调整。例如，有3个等位基因时，公式就应改为：(p+q+r)2=p2+q2
10、+r2+2pq+2pr+2qr=1 满足五个假设条件满足五个假设条件的种群是理想的种的种群是理想的种群群,在自然条件下在自然条件下,这样的种群是不存在的这样的种群是不存在的.这也从反面说明了在自然界中这也从反面说明了在自然界中,种群的基因种群的基因频率频率迟早要迟早要发生变化发生变化,也就是说种群的也就是说种群的进化进化是必然的是必然的.上述计算结果是在满足五个假设条件的基础上计算的，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？特别对自然界的种群来说，这五个条件都能成立吗？特别是如果第是如果第点假设点假设（基因基因A和和a都不产生突变都不产生突变,
11、即没有基因即没有基因突变和染色体变异。突变和染色体变异。）成立这与前面我们所学的基因突成立这与前面我们所学的基因突变的哪个特性相违背？变的哪个特性相违背？与基因突变的普遍性相违背。与基因突变的普遍性相违背。如果该种群出现新的突变型，也就是产如果该种群出现新的突变型，也就是产生新的等位基因（生新的等位基因（A2），种群的基因频），种群的基因频率会变化吗？基因率会变化吗？基因A2的频率可能会怎样的频率可能会怎样变化？变化？突变产生的新基因会使种群的基因频率突变产生的新基因会使种群的基因频率发生变化。发生变化。基因基因A A2 2的频率是增加还是减少，要看这的频率是增加还是减少，要看这一突变对生物体
12、是有益还是有害的，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。往往取决于生物生存的环境。v种群基因频率的改变与生物进化种群基因频率的改变与生物进化(一一)种群是生物进化的基本单位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、种群、基因库、基因频率等概念2、用数学方法讨论基因频率的变化、用数学方法讨论基因频率的变化下列关于基因库的叙述正确的是下列关于基因库的叙述正确的是 ()()A A一个种群中一个个体所含有的全部基因叫做这个种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群的基因库B B一个种群中全部个体所含有的显性基因叫做这个种一个种群中全部个体所含有的
13、显性基因叫做这个种群的基因库群的基因库C C一个种群中全部个体所含有的全部基因叫做这个种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群的基因库D D一个种群的基因库会随着种群中一代一代的死亡而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消减和灭亡 CAAAA、AaAa、aaaa的个体分别占的个体分别占24%24%、72%72%、4%4%那么那么 A A、a a的基因频率是多少？的基因频率是多少？（）A.36%A.36%和和64%B.57%64%B.57%和和43%43%C.24%C.24%和和72%D.60%72%D.60%和和40%40%D=A=24%72%=60%据调查
14、得知，某学校的学生中各血型的据调查得知，某学校的学生中各血型的比率如下：比率如下：IAIA 20%IAi 30%IBIB 10%IBi 20%IAIB 10%ii 10%计算计算IB的基因频率。的基因频率。10%10%20%）=25%某工厂有男女职工各某工厂有男女职工各200200名，对他们进行调查时名，对他们进行调查时发现，女性色盲基因携带者为发现，女性色盲基因携带者为1515人，女性患者人，女性患者1 1人，男性患者人，男性患者1414人，这个群体中人，这个群体中色盲基因色盲基因的频的频率应为（率应为（）。）。A A、15%B15%B、3.88%C3.88%C、5.17%D5.17%D、1
15、0.3%10.3%色盲（色盲（b b）基因频率）基因频率1521420022005.17C C 100%100%普遍性普遍性:随机性随机性:低频性低频性:有害性：有害性：不定向性：不定向性：A Aa a1 1或或A Aa a2 2基因突变的的特点和意义分别是什么基因突变的的特点和意义分别是什么?意义意义:基因突变基因突变尽管是随机的、不定向的，尽管是随机的、不定向的，在自然状态下，突变频率很低，但却是普遍存在在自然状态下，突变频率很低，但却是普遍存在的，它的，它是新基因产生的途径；是生物变异的根本是新基因产生的途径；是生物变异的根本来源；是生物进化的原始资料。来源；是生物进化的原始资料。(二二
16、)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 基因突变在自然界是普遍存在的，因此基因突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变产生新的等位基因,这就可能使种群的基因频率这就可能使种群的基因频率发生变化发生变化.什么是突变？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。染色体变异统称为突变。基因基因突变突变染色染色体异体异变变 基基 因因重重 组组突变突变可遗传的变异可遗传的变异基因频率改变的因素基因频率
17、改变的因素 自然界中生物的自然突变频率很低，而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？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。此外，突变的有害还是有利此外，突变的有害还是有利也不是绝对的，这往往取决也不是绝对的，这往往取决于生物的生存环境。于生物的生存环境。1种群中突变的特点：种群中突变的特点：突变数很大、随机、不定向突变数很大、随机、不定向2种群基因重组的结果：产生更多可遗传变异、不定向种群基因重组的结果：产生更多可遗传变
18、异、不定向 例如：果蝇约有例如：果蝇约有104对基因，假定每个基因的突变对基因，假定每个基因的突变率都是率都是105，若有一个中等数量的果蝇种群（约有，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？个个体），那么每一代出现基因突变数是多少呢？2 104 105个体个体 108种群种群=2 107结论：突变和基因重组产生进化的原材料结论：突变和基因重组产生进化的原材料 某海岛上生活着一种昆虫，经调查翅的长度和某海岛上生活着一种昆虫，经调查翅的长度和个体数的关系（纵坐标为个体数量，横坐标为翅的个体数的关系（纵坐标为个体数量，横坐标为翅的长度）。后来该小岛上经常刮
19、大风，若干年后再进长度）。后来该小岛上经常刮大风，若干年后再进行调查，你认为最能代表此时情况的曲线是行调查，你认为最能代表此时情况的曲线是()选择并解释选择并解释ABCDD（1 1）根据前面所学的你能做出假设吗？）根据前面所学的你能做出假设吗？探究活动（四）探究活动（四）“探究自然选择对种群基因频率的影响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自然选择可以使种群的基因频率定向改变探究活动（四）2 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。）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。18701870
20、年桦尺蠖的基因型频率为年桦尺蠖的基因型频率为SS 10%SS 10%；Ss 20%Ss 20%；ss 70%ss 70%，在树，在树干变黑这一环境条件下假如树干变黑不利于桦尺蠖的生存，使得种干变黑这一环境条件下假如树干变黑不利于桦尺蠖的生存，使得种群中浅色个体每年减少群中浅色个体每年减少10%10%，黑色个体每年增加，黑色个体每年增加10%10%，以后的几年内，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？桦尺蠖种群每年的基因型频率与基因频率是多少呢？第第1 1年年第第2 2年年第第3年年第第4年年基因基因型频型频率率SS10%10%11.5%11.5%Ss20%20%22.9%
21、22.9%ss70%70%65.6%65.6%基因基因频率频率S20%20%23%23%s80%80%77%77%70.7%26%29.2%14.7%56.1%60.9%26.1%73.9%29.3%13.1%升高降低(3)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？(4)(4)在自然选择过程中，直接受选择的是基因型还是表现型？在自然选择过程中，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变黑的环境使控制浅色的s基因频率减少，基因频率减少，S基因频率增加基因频率增加许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天许多
22、浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食敌捕食天敌看到的是天敌看到的是桦尺蠖得体色（表现型）而不是控制体色桦尺蠖得体色（表现型）而不是控制体色的基因的基因 桦尺蠖桦尺蠖深色深色浅色浅色栖息环境浅色栖息环境浅色（个体多）（个体多）（个体少）（个体少）栖息环境深色栖息环境深色s基因频率降低基因频率降低S基因频率升高基因频率升高浅色浅色深色深色s基因频率又降低基因频率又降低S基因频率又升高基因频率又升高s基因频率基因频率95%S基因频率基因频率95%6.6.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
23、两个变种尺蛾的数量比。这些变产业区。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生的原因是 ()()A A灰尺蛾迁离，黑尺蛾迁入灰尺蛾迁离，黑尺蛾迁入B B工业煤烟使灰尺蛾变成黑尺蛾工业煤烟使灰尺蛾变成黑尺蛾C C自然选择作用自然选择作用D D人工选择的作用人工选择的作用7.7.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，有跑得慢的。它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 有说 明 生 物 具 有 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 的 特 性，而 这 种 特 性 是 生 物 进 化的 特 性，而 这 种 特 性 是 生 物 进 化的的 。(2)(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、环境对狼起了生存下去。这样，食物、环境对狼起了_作用，而这种作用是作用，而这种作用是_的，它决定着生物进化的的，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
