1、第第3 3节节 种群基因组成的变化与物种的形成种群基因组成的变化与物种的形成 种群基因组成的变化种群基因组成的变化 必修二必修二 第第6 6章章 生物的进化生物的进化u什么是生物进化的基本单位？为什么？什么是生物进化的基本单位？为什么？u种群的基因频率为什么会发生变化？种群的基因频率为什么会发生变化？u自然选择与种群基因频率的变化有什么关系？自然选择与种群基因频率的变化有什么关系？问题聚焦 如果在褐色翅如果在褐色翅(基因型为基因型为aa)aa)昆虫的群体中昆虫的群体中偶然出现一只绿色翅偶然出现一只绿色翅(基因型为基因型为Aa)Aa)的变异个体，的变异个体，且绿色比灰色更不易被捕食。那么：且绿色
2、比灰色更不易被捕食。那么：问题探讨1 1、昆虫的翅色将怎样变化？、昆虫的翅色将怎样变化？2 2、该绿色个体一定能被选择下来吗？为什么？、该绿色个体一定能被选择下来吗？为什么？3 3、如果该绿色个体能很好生活下来，它体内的、如果该绿色个体能很好生活下来，它体内的 A A基因怎样才能传递给子代呢？基因怎样才能传递给子代呢？4 4、如果、如果AaAa与其他个体交配生殖，后代还会是绿色的吗？与其他个体交配生殖，后代还会是绿色的吗？（一）种群和种群基因库1种群生活在一定区域的同种生物全部个体的集合叫作种群。一片树林中的全部 猕猴是一个种群一片草地上的所有蒲公英也是一个种群1种群（一）种群和种群基因库判断
3、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（一）种群和种群基因库种群的特点 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。一个生物一个生物“种种”或或“物种物种”与种群有何区别？与种群有何区别？物种可以分布在不同的自然界的不同区域。自然界的物种实际上是以一个个种群存在的，种群是生物繁殖、进化的基本单位。只有在发生随机交配、繁衍，使基因能世代相传的一定区域内的同种生物全部个体的集合才是一个种群。（一）种群和种群基因库2基因库和基因频率 基因库：一个种
4、群中全部个体所含有的全部基因基因频率该基因的总数全部等位基因的总数 100%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值 例：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。那么A和a的基因频率是多少？A基因的基因频率为：A%=100%2AAAa2（AAAaaa）=60%a基因的基因频率为：=40%a%=2aaAa2（AAAaaa）100%基因频率计算 假设上述昆虫种群非常大，所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后代，没有迁入和迁出，自然选择对翅色这一相对性状没有作用，基因A
5、和a都不产生突变，根据孟德尔的分离定律计算：例：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。新代基因型的频率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%30%30%30%10%10%36%36%48%48%16%16%60%60%40%40%由此可见,如果满足上述题目中的五个条件，则亲代和子代每一种基因的频率都不会改变，到再下一代也是如此，也就是说基因频率可以代代保持稳定不变
6、。这就是哈代温伯格平衡，也叫遗传平衡定律。若用p代表A基因的基因频率，q代表基因a的频率，则：这个种群的基因频率（包括基因型频率）就可以一代代稳定不变，保持平衡。p+q=1 （p+q）2=p2+2pq+q2=1AA=p2 Aa=2pq aa=q2 2 2、上述计算结果是建立在五个假设条件基础上的。对自然界的种群来、上述计算结果是建立在五个假设条件基础上的。对自然界的种群来说，这五个条件都成立吗？你能举出哪些实例？说，这五个条件都成立吗？你能举出哪些实例？这种平衡在现实中不存在！亲代和子代之间基因频率的差异可能是微妙的，但经过代代的遗传，当这一差异由量变的积累而达到质的差异时，该种群就渐变成另外
7、一个不同的种群了。所以从理论上分析，种群基因频率的改变是不可避免的，生物的进化是必然的。生物进化的实质就是种群基因频率改变的过程。人类把鲫鱼的后代培育成金鱼，实质就是通过选择改变基因频率。从图中看，显然红色基因的频率显著提高了想一想：变异 2、变异的类型有那些？不能遗传的变异可遗传的变异基因重组基因突变染色体变异（二）种群基因频率的变化1、影响种群基因频率变化的根本原因是什么？突变提供进化的原材料基因突变产生新的等位基因，这就使种群的基因频率发生改变。在自然情况下，突变的频率是很低的，且多数是有害的，为什么还能作为生物进化的原材料呢？如如果果蝇约有果果蝇约有10104 4对基因，假定每个基因的
8、突变频率是对基因，假定每个基因的突变频率是10105 5，对，对于一个中等大小的果蝇种群（约有于一个中等大小的果蝇种群（约有10108 8个个体）来说，个个体）来说，每一代出现的基因突变数是：每一代出现的基因突变数是：2 210104 410105 510108 82 210107 7（个）（个）突变突变基因重组基因重组新的等位基因新的等位基因多种多样的基因型多种多样的基因型种群中出现大量种群中出现大量可遗传的变异可遗传的变异变异是变异是不定向不定向的的（二）种群基因频率的变化突变和重组都是随机的、不定向的，那么，种群基因频率的改变是否也是不定向的呢？（三）自然选择对种群基因频率变化的影响英英
9、1919世纪曼彻斯特世纪曼彻斯特英英2020世纪曼彻斯特世纪曼彻斯特桦桦尺尺蠖蠖桦桦尺尺蠖蠖S(黑色黑色)基因频率：基因频率：5%5%以下 95%95%以上思考：什么原因导致桦尺蠖种群中s基因的频率越来越低？（三）自然选择对种群基因频率变化的影响 变黑的环境使控制浅色的s基因频率减少，S基因频率增加。许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食。自然选择使基因频率定向改变，决定进化的方向。思考：什么原因导致桦尺蠖种群中s基因的频率越来越低？在自然选择中，直接受选择的是基因型还是表现型？天敌看到的是桦尺蠖的体色（表现型）而不是控制体色的基因。思考（三）自然选择对种群基因频率变化的影响自然选择
10、直接作用的是生物的个体，而且是个体的表型。（三）自然选择对种群基因频率变化的影响变异是不定向的自然选择定向不利变异被淘汰，有利变异逐渐积累种群的基因频率发生定向改变生物朝一定方向缓慢进化 在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变，导致生物朝着一定的方向不断进化。探究抗生素对细菌的选择作用实验原理 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。目的要求 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。（三）自然选择对种群基因频率变化的影响实验步骤培养皿分区、标号。将不含
11、抗生素的纸片和抗生素纸片分别放在平板的不同位置。涂布平板。探究抗生素对细菌的选择作用将培养皿倒置于37 的恒温箱中培养1216 h。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。观察细菌的生长状况。是否有抑菌圈？测量、记录。（三）自然选择对种群基因频率变化的影响探究抗生素对细菌的选择作用结果分析你的数据结果是否支持“耐药菌是普遍存在的”这一说法？支持。抑菌圈边缘生长的可能是耐药菌。在本实验条件下，耐药菌所产生的变异是有利的还是有害的？在本实验条件下，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。（三）自然选择对种群基因频率变化的影响滥
12、用抗生素有什么后果？促进耐药菌的产生。探究抗生素对细菌的选择作用结果分析（三）自然选择对种群基因频率变化的影响小结第第3 3节节 种群基因组成的变化与物种的形成种群基因组成的变化与物种的形成 物种的形成物种的形成 必修二必修二 第第6 6章章 生物的进化生物的进化 曼彻斯特地区的桦尺蛾，虽然基因频率发生了变化，但是并没有形成新的物种。为什么说它们没有形成新的物种？怎样判断两个种群是否属于同一个物种？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。例：不同“人种”：世界各地的人虽然各有不同，但他们之间可以彼此通婚，并且产生可育的后代。因此，全世界的人在生物学上属于同
13、一个物种智人种。马和驴是不是同一个物种呢？马 驴 骡 不同物种之间一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能产生可育的后代，这种现象叫作生殖隔离。骡是不育的，因此，马和驴之间存在生殖隔离，它们属于两个物种。2隔离及其在物种形成中的作用生殖隔离种群间个体不能自由交配有些能交配，但胚胎期致死能交配并成功繁殖出子代，但其后代无生育能力2隔离及其在物种形成中的作用 孔雀和巨嘴鸟是同一个物种吗？不是，不能互相交配。2隔离及其在物种形成中的作用在自然界，是不是同一物种的个体都生活在一起呢？不是，由于高山、河流、沙漠或其他地理上的障碍，每一个物种总是被分成一个一个或大或小的群体，这些群体就是不同的种群。例如
14、，两个池塘里的鲤鱼。2隔离及其在物种形成中的作用2隔离及其在物种形成中的作用 同一种生物由于地理上的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，叫做地理隔离。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，形成了地理隔离，它们形成两个不同的亚种。2隔离及其在物种形成中的作用生殖隔离地理隔离 隔离：隔离的实质：阻止种群间的基因交流 地理隔离和生殖隔离有没有什么联系呢？对生物的进化有何作用呢？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。2隔离及其在物种形成中的作用阅读课本117页，讨论相关的问题 隔离阻断突变、基因重组和 向不同方向发生改变种群 出现差异差异进一步
15、加大隔离新种形成地理自然选择基因频率基因库生殖基因交流加拉帕戈斯群岛的地雀的形成方式自然选择2自然选择1地理隔离原种变异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 隔离隔离是物种形成的必要条件。2隔离及其在物种形成中的作用物种形成的比较常见的方式：通过长期地理隔离而实现生殖隔离，是否是新物种形成的唯一方式呢？不是。例如多倍体的形成不需经地理隔离。2隔离及其在物种形成中的作用小结 下图表示渐进式新物种形成的基本环节，对图示的相关分析正确的是（）A图中表示基因突变和基因重组，为进化提供了原材料B图中表示地理隔离，地理隔离使种群间基因交流受阻C图中表示生殖隔离，指两种生物不能交配且不能产生可育后代D种群基因型频率的改变一定会导致新物种形成B
