1、第六章第六章生物的进化生物的进化第第3 3节节 种群基因组成的种群基因组成的变化与物种的形成变化与物种的形成先有鸡还是先有蛋？甲同学说：当然是先有鸡蛋了，因为只有生殖细胞产生的基因突变才能遗传给后代，体细胞即使发生了基因突变，也不能影响后代的性状。乙同学说：不对，人们在养鸡过程中，是根据鸡的性状来选择的，只让符合人类需求的鸡繁殖后代，因此是先有鸡后有蛋。你同意哪位同学的观点？你的答案和理由是什么？这两种观点都有一定的道理，但都不全面。因为他们忽视了鸡和蛋在基因组成上的一致性，也忽视了生物的进化是以种群为单位而不是以个体为单位这一重要观点。一种群基因组成的变化1.种群：（一）种群和种群基因库生活
2、在一定区域的同种生物的全部个体的集合叫做种群。一片草地上的所有蒲公英一间屋中的全部蟑螂峨眉山上的全部金丝猴不是一个种群 一定区域（区域可大可小，大到地球，小的可以是一个池塘）同种生物 全部个体种群的三个要素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。种群是物种繁衍、进化的基本单位。种群在繁衍过程中，个体有新老交替，基因却代代相传。3.种群基因库：一个种群中全部个体所含有的全部
3、基因。4.基因频率在基因库中，某基因占控制此性状全部等位基因数的比率。5.基因型频率在一个种群中，某基因型个体占全部个体的比率。基因频率该基因的总数全部等位基因的总数100%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？假设该种群数量为100，基因型AA的个体为30，Aa个体为60，aa个体为10，那么控制此性状的等位基因总数200个。A基因数=23060=120个a基因数=60210=80个A基因的频率=60%a基因的频率=40%总结：在种群中，一对等位基因的基因频率之和等于1，基因型频率之和也等
4、于1。A+a=1 AA+Aa+aa=1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AA、Aa、aa的基因型频率又是多少呢？1、某自花传粉植物种群中，亲代中BB基因型个体占20%，bb基因型个体占10%，则B和b的基因频率分别是（）A55%和45%B55%和42.5%C45%和42.5%D45%和32.5%练一练A关于计算：一、已知基因型的频率计算基因频率计算公式：一个等位基因的频率=该等位基因纯合子的基因型频率+杂合子的基因型频率亲代基因型频率AA（30）Aa（60）aa（10）配子的比率A（）A（）a（）a（）子代基因
5、型频率AA()Aa（）aa（）子代基因频率A（）a（）303030103648166040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%想一想，若干代后，种群的基因频率会同子一代一样吗？36%48%40%16%60%36%48%40%16%60%36%48%40%16%60%结论：基因频率和基因型频率（从子一代开始）稳定不变。但：要满足一定条件？说明：种群足够大也称“无遗传漂变”，满足5 个条件的种群称为遗传平衡群体/种群假设的种群满足以下五个条件：种群足够大；雌雄个体间都能自由交配并产生后代；没有迁入与迁出；AA、Aa、aa三种基因型昆虫的生存能力相同
6、（自然选择对这一相对性状没有作用）不发生突变。则种群基因频率在世代繁衍过程中不会发生变化，我们称为遗传平衡。这就是哈代温伯格平衡，也叫遗传平衡定律。例、一种蛾中控制浅颜色的等位基因是隐性的，控制深颜色的等位基因是显性的。假设一个种群中有640只浅色的蛾和360只深色的蛾，群体呈遗传平衡，那么有多少只杂合子的蛾？P（aa）=640/（640+360）=0.64P（a）=解：0.8P（A）=1-0.8=0.2则:Aa=2pq=20.80.2=0.32Aa的个体数=0.32(640+360)=320只 例：某种群中基因型XBXB有20个，XBY有5个，XBXb有20个，XbY有5个，计算下列基因频率
7、和基因型频率：（1）基因型频率：XBXB _ XbY _（2）基因频率：XB_ Xb_40%10%XBXB基因型频率=XBXB个体数/所有个体=20/（20+5+20+5）=40%XbY基因型频率=XbY个体数/所有个体=5/（20+5+20+5）=10%1XBXB含有2个XB，1 XBY含有1XB，XBXb含有1XB和1Xb，XbY含有1Xb XB基因频率=（40+5+20）/（40+5+40+5）=56/90=72.2%72.2%27.8%二、若基因只在X染色体上，而Y染色体没有，那基因频率怎么计算？P(Xb)=1-P(B)=27.8%三、由遗传平衡定律可知，一个种群符合遗传平衡的五个条件
8、时，从F1开始往后，基因频率和基因型频率都不变；若将其中的自由交配改成连续自交，那后代的基因频率和基因型频率依然不变吗？假设该起始群体全部为Aa，推测连续自交和连续自由交配形成的后代中，基因频率和基因型频率的变化趋势亲代子一代子二代子三代自交基因型频率AA0Aa100%aa0自由交配基因型频率AA0Aa100%aa0自交基因频率A50%a50%自由交配基因频率A50%a50%25%50%25%50%50%37.5%25%37.5%50%25%50%50%43.75%12.5%43.75%25%50%50%50%50%连续自交的时候，基因频率不变，基因型频率改变（杂合子为1/2n，纯合子越来越多
9、）连续自由交配的时候，从F1开始基因频率和基因型频率都不变。（亲代的基因型频率可能不同，基因频率与后代相同。基因频率代代相同（包括亲本)）。自交和自由交配时基因频率和基因型频率的变化规律交配方式基因频率基因型频率自交自由交配处于遗传平衡不处于遗传平衡改变纯合子增多杂合子减少不改变改变不改变不改变不改变p如果上述5个假设都成立，种群基因频率在世代繁衍过程中不会发生变化，称为遗传平衡。在一个足够大的种群中，A的频率0.4，a的频率是0.6，若各种条件稳定不变，则该种群中AA、Aa、aa的基因型频率各是 _。该种群中所有成熟个体自由交配一次，产生的后代个体中A的频率是 ，a的频率是 。0.16、0.
10、48、0.360.4 0.6随堂练习种群足够大；雌雄个体间都能自由交配并产生后代；没有迁入与迁出；AA、Aa、aa三种基因型昆虫的生存能力相同（自然选择对这一相对性状没有作用）不发生突变。用数学方法讨论基因频率的变化 遗传平衡及上述计算结果是建立在5个假设条件基础上的。对自然界的种群来说，这个条件都成立吗？你能举出哪些实例？对自然界的种群来说，这5个条件不可能同时都成立。基因突变每时每刻都有可能发生。虽然基因突变具有低频性，但考虑种群个体数目庞大翅色与环境色彩较一致的，被天敌发现的机会就少 生物进化的实质是种群基因频率的改变 在自然条件下，哈迪-温伯格定律所需的五个条件是难以满足的，因而基因频
11、率总是要发生改变，也就是说进化在任何种群中都是必然要发生的。无法进化先打破平衡种群较小不自由交配有突变有选择有迁入、迁出遗传平衡生物怎么进化？基因频率发生改变（二）种群基因频率的变化基因突变在自然界是普遍存在的。基因突变产生新的等位基因，这就可以使种群的基因频率发生变化。可遗传的变异变异不可遗传的变异基因突变染色体变异基因重组突变影响种群基因频率变化的因素：思考：生物自发突变的频率很低，而且大多数突变对生物体是有害的，那么，它为何还能够作为生物进化的原材料呢？对每个基因来说突变率很低，但由于种群是由许多个体组成，每个个体的细胞中都有成千上万个基因，这样，每一代就会产生大量的突变。【例如】果蝇1
12、组染色体上约有1.3104个基因，假定每个基因的突变频率都为10-5，对一个约有108个个体的果蝇种群来说，每一代出现的基因突变数是：21.3 104 105 108=2.6107（个）个体（2.610-1）种群 基因重组 基因突变产生的等位基因，通过有性生殖过程中的基因重组，可以形成多种多样的基因型，从而使种群中出现多种多样可遗传的变异类型。生物的生存环境 突变的有害和有利也不是绝对的，这往往取决于生物的生存环境。某海岛上残翅和无翅的昆虫【例如】有翅的昆虫中有时会出现残翅和无翅的突变类型，这类昆虫在正常情况下很难生存下去。但是在经常刮大风的海岛上，这类昆虫却因为不能飞行而避免了被海风吹到海里
13、淹死。影响种群基因频率变化的因素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形成了进化的原材料（不能决定生物进化的方向）突变和基因重组都是随机的、不定向的（三）自然选择对种群基因频率变化的影响 英国的曼彻斯特地区有一种桦尺蛾，其体色受一对等位基因S和s控制，黑色（S）对浅色（s）是显性的。19世纪中叶以前，树干上长满了浅色的地衣，桦尺蛾几乎都是浅色的，该种群中S的基因频率很低，在5%以下20世纪中叶，工厂排放的煤烟使地衣不能生存，结果树皮裸露并被熏成黑褐色。黑色型的桦尺蛾却成了常见的类型，S基因的频率上升到95%以上。英国曼彻斯特地区的桦尺蛾，体色受一对等位基因S和s控制
14、，黑色(S),浅色（s)。19世纪中叶以前20世纪中叶桦尺蛾种群中s基因的频率为什么越来越低？自然选择可以使种群的基因频率定向改变。提出问题：作出假设：s95%s5%第1年第2年第3年第4年基因型频率SS10%11.5%Ss20%22.9%ss70%65.6%基因频率S20%23%s80%77%13.1%26%60.9%26.1%73.9%14.7%29.2%56.1%29.3%70.7%升高升高降低升高降低(1)根据数据分析，树干变黑对桦尺蛾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型？影响，树干变黑后，许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食，导致其个
15、体数减少，影响出生率.天敌看到的是桦尺蛾的体色（表型）而不是控制体色的基因，自然选择中直接受选择的是表型。种群基因频率发生定向改变不利变异被淘汰，有利变异逐渐积累变异自然选择生物朝一定方向缓慢进化生物进化的实质是种群基因频率在自然选择作用下的定向改变。（不定向）（定向）l 在在自然选择自然选择的作用下，有利变异的的作用下，有利变异的基因频率不断增大，有害变异的基基因频率不断增大，有害变异的基因频率逐渐减小。因频率逐渐减小。在自然选择的作用下，种群的基因频率会_，导致生物_。发生定向改变朝着一定的方向不断进化1、自然选择改变种群基因频率的过程：在自然选择的作用下，具有_的个体有更多的机会产生后代
16、，种群中相应的基因的频率会不断_；相反，具有_的个体留下后代的机会少，种群中相应基因的频率会_；种群基因频率的改变，标志着生物的进化。有利变异提高不利变异下降3、生物进化的方向是指_。适应环境的方向2、“自然选择”中的自然是指_。环境4、_是生物进化和繁殖的基本单位。种群课堂练习某一瓢虫种群中有黑色和红色两种体色的个体，这一性状由一对等位基因控制，黑色(B)对红色(b)为显性。如果基因型为BB的个体占18%，基因型为Bb的个体占78%，基因型为bb的个体占4%。基因B和b的频率分别为（）A18%、82%B36%、64%C57%、43%D92%、8%C一只果蝇的突变体在21的气温下，生存能力很差
17、，但是，当气温上升到25.5时，突变体的生存能力大大提高。这说明（）A突变是不定向的B突变是随机发生的C突变的有害或有利取决于环境条件D环境条件的变化对突变体都是有害的C探究抗生素对细菌的选择作用 一般情况下，一定浓度的抗生素会杀死细菌，但变异的细菌可能产生耐药性。在实验室连续培养细菌时，如果向培养基中添加抗生素，耐药菌有可能存活下来。1.培养皿分区、标号。通过观察细菌在含有抗生素的培养基上的生长状况，探究抗生素对细菌的选择作用。目的要求：方法步骤：2.涂布平板。3.将不含抗生素的纸片和抗生素纸片分别放在平板的不同位置：号不含抗生素，-号含抗生素4.将培养皿倒置于37 的恒温箱中培养1216
18、h。5.观察细菌的生长状况。是否有抑菌圈？测量、记录。6.从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌，接种到已灭菌的液体培养基中培养。重复步骤1.在培养基上是否有细菌生长？在放有抗生素纸片的区域呢？结果和结论:2.在连续培养几代后，抑菌圈的直径发生了什么变化？这说明抗生素对细菌产生了什么作用？有在放有抗生素纸片的周围区域没有细菌生长，形成了抑菌圈 抑菌圈的直径随着培养代数的增加而逐渐缩小;说明在抗生素对细菌的选择作用下，细菌的抗药性逐渐增强。第1代第2代第3代讨论：1、为什么要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌？因为抑菌圈边缘生长的细菌可能是耐药菌。抗生素能够杀死细菌，在抑菌圈边缘抗生素浓度较低，可能存在具有耐药
19、性的细菌。2、你的数据是否支持“耐药菌是普遍存在的”这一说法？说说理由。支持。抑菌圈边缘生长的可能是耐药菌。3、在本实验的培养条件下，耐药菌所产生的变异是有利还是有害的？你怎么理解变异是有利还是有害的？在本实验条件下，耐药菌产生的变异一般来说是有利的，有利于生物在特定环境中生存和繁殖的变异在此环境中就是有利变异。将你的数据和结论与其他同学的进行比较，根据实际情况回答。这些做法都会促进耐药菌的产生。5、滥用抗生素的现象十分普遍。例如，有人生病时觉得去医院很麻烦，就直接吃抗生素；有的禽畜养殖者将抗生素添加到动物饲料中。你认为这些做法会有什么后果？请你查阅资料，举出更多滥用抗生素的实例。4、你认为你
20、的数据和结论是有效的吗？02隔离在物种形成中的作用1.物种的概念：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”。指可以通过有性生殖繁殖后代物种与种群的区别：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。问题探讨全世界的人是一个物种吗？为什么？都是一个物种，无论白人黑人、黄种人结婚，都能产生可育的后代。马跟驴是一个物种吗？为什么？马（2n=64）驴（2n=62）骡（2n=63）不可育+（3）骡是一个物种吗？为什么？不是。因为它不能繁殖后代。（4）两个池塘的鲤鱼是一个物种吗？它们是属于一个种群还是两个种群？是一个物
21、种，属于两个种群。（5）狮子和老虎是一个物种吗？是两个物种，虎狮兽是不育的，所以虎和狮是两个物种2.隔离及其在物种行程中的作用隔离：不同群体间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。包括生殖隔离和地理隔离。地理隔离 同种生物由于地理障碍而分成不同的种群，使得种群间不能发生基因交流的现象。东北虎华南虎由于长期地理隔离而没有相互交配，没有基因交流形成了两个不同的亚种。生殖隔离 不同物种之间一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能产生可育后代的现象。斑马（2n=44）驴（2n=62）斑驴（2n=53）+不可育假象 在一个山谷中，生活着一个鼠种群。雌鼠和雄鼠之间可以自由交配，繁衍后代。后来一条大
22、河出现。思考并回答如下问题：（1）当这群鼠被大河分开后它们是一个种群还是两个种群呢？两个种群。（2）如果大河很快干涸，两群老鼠还能交配吗？可以。假象 在一个山谷中，生活着一个鼠种群。雌鼠和雄鼠之间可以自由交配，繁衍后代。后来一条大河出现。思考并回答如下问题：（3）若是几千年后，大河才干涸，两群各自都发生了变化的老鼠会合在一起时，还能发生交配吗？这说明什么？（4）是什么原因造成同一物种分化成不同类型的新种？不能，因为产生了生殖隔离。说明地理隔离可能导致生殖隔离。隔离使同种但不同种群间的个体，在自然条件下不能发生基因交流。在加拉帕戈斯群岛上生活着1313种地雀。这些地雀的喙差别很大，不同种之间存在
23、生殖隔离。而在辽阔的南美洲大陆上，却看不到这1313种地雀的踪影。不同岛屿的环境有较大差别，比如岛的低洼地带，布满棘刺状的灌丛；而在只有大岛上才有的高地，则生长着茂密的森林。思考讨论 达尔文在环球考察中观察到一个奇怪的现象。加拉帕戈斯群岛位于南美洲附近的太平洋中，由13个主要岛屿组成，这些岛屿与南美洲大陆的距离为160950km。加拉帕戈斯群岛的地雀加拉帕戈斯群岛的地雀2不同岛屿上的地雀种群，产生突变的情况一样吗？不一样。因为突变是随机发生的。3对不同岛屿上的地雀种群来说，环境的作用有没有差别？这对种群基因频率的变化会产生什么影响？不同岛屿的地形和植被条件不一样，因此环境的作用会有差别，导致种
24、群基因频率朝不同的方向改变。4如果这片海域只有一个小岛，还会形成这么多种地雀吗？不会。因为个体间有基因的交流。1设想美洲大陆的一种地雀来到加拉帕戈斯群岛后，先在两个岛屿上形成两个初始种群。这两个初始种群的个体数量都不多。它们的基因频率一样吗？由于这两个种群的个体数量都不够的多，基因频率可能不一样。思考讨论地雀甲岛地雀乙岛地雀丙岛地雀丁岛地雀突变和基因重组不定向 环境不同，自然选择不同 甲岛地雀1乙岛地雀2丙岛地雀3丁岛地雀4出现生殖隔离种群基因库形成明显差别，隔离是物种形成的必要条件地理隔离新物种形成的标志：出现生殖隔离人教版新教材 必修二6.3 种群基因组成的变化与物种的形成（共54张PPT
25、）（含课后题答案）人教版新教材 必修二6.3 种群基因组成的变化与物种的形成（共54张PPT）（含课后题答案）地理隔离生殖隔离长期加拉帕戈斯群岛的地雀（说明：地理隔离不一定都能形成生殖隔离）物种形成的方式：不同小岛上的植被不同，果实大小不同所致新物种形成标志渐变式（较常见）如：二倍体西瓜和四倍体西瓜爆发式短时间内即可形成，如自然界中多倍体的形成。物种形成的方式：物种A杂种植物异源多倍体杂交染色体加倍物种B爆发式物种的形成方式1判断下列与隔离有关的表述是否正确。（1）在曼彻斯特的桦尺蛾种群中，黑色个体与浅色个体之间未出现生殖隔离。（）（2）加拉帕戈斯群岛不同岛屿上的地雀种群之间由于地理隔离而逐渐形成了生殖隔离。（）练习与应用 P11803219世纪70年代，10对原产于美国的灰松鼠被引入英国，结果在英国大量繁殖、泛滥成灾。对生活在两国的灰松鼠种群，可以作出的判断是（）A两者尚未形成两个物种B两者的外部形态有明显差别C两者之间已经出现生殖隔离D两者的基因库向不同方向改变D
