现代进化理论内容.ppt

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a,a,P:,F,1,:,绿翅,灰翅,硕士物的进化仅仅研究个体,的体现型与否与环境适应是不,够的，还必须研究群体的基因,构成变化。,(一)种群是生物进化的基本单位,这个群体就是,种群,！,探究活动（二）,1.什么叫做种群？,生活在一定区域的同种生物的所有个体叫做种群.,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裔（基因交流）。,探究活动（二）,2.阅读114页的第三自然段，探究并回答问题。,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在什么地位？,阐明在自然界中，,种群是生物繁殖、进化的基本单位。,下列属于种群的是 （）,A 一块水田里的所有水稻、水草,B 一块稻田里的所有幼蚜、有翅、无翅的成蚜,C 一块朽木上的所有真菌 D 一种池塘中所有鱼,下列有关种群的说法不对的的是 （）,A 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,C 中国大陆上所有老虎是一种种群,D 同一种群的个体可以自由交配,B,C,性状是由基因控制的，因此硕士物的进化必须研究种群的基因构成和变化。怎样分析种群的基因构成和变化？由此人们提出基因库和基因频率的概念。,探究活动（三）,1.,什么是种群的基因库？,一种种群中所有个体所具有的所有基因叫这个种群的基因库。,下列有关基因库的论述对的的是(),A一种种群中一种个体所具有的所有基因叫做这个种群的基因库,B一种种群中所有个体所具有的显性基因叫做这个种群的基因库,C一种种群中所有个体所具有的所有基因叫做这个种群的基因库,D一种种群的基因库会伴随种群中一代一代的死亡而消减和灭亡,C,2.什么是种群的基因频率？,在一种种群基因库中，某基因占所有等位基因的比率叫做基因频率。,基因频率的计算,某昆虫种群中，绿色翅的基由于A,褐色翅的基由于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？,_,A=,30,2+60,200,=,60,%,200,a=,10,2+60,_,=,40,%,该基因总数=,纯合子个体数 X 2杂合子个体数,种群中该对等位基因的总数,=个体总数 X 2,（,1,）已知,基因型个体数,计算基因频率,该基因总数,种群中该对等位基因的总数,某基因频率,=,100%,某种群中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,某种基因的基因频率,=,该基因的纯合子频率,+1/2,杂合子频率,（,2,）已知,基因型频率,计算基因频率,A=24%,+1/2 X,72%,=60%,（,3,）X染色体上基因的基因频率的计算,X,b,的基因频率=,X,b,X,B,+X,b,100%,注意：对伴X染色体遗传，在Y染色体上往往没有该,基因或其等位基因，因此在计算基因总数时应,只考虑X染色体上的基因总数。,用数学措施讨论基因频率的变化,假设讨论题中的种群满足如下五个条件：,昆虫种群非常大，没有迁入与迁出，,所有的雌雄个体间都能自由交配并能产生后裔，,AA、Aa、aa三种基因型昆虫的生存能力完全相似 （也就是说自然选择对A、a控制的翅型性状没有作用）,A和a都不产生突变,探究活动（四）,在有性生殖过程中，假如符合上述的理想条件，那么,(1)该种群产生的A 配子和a 配子的比率各是多少?,(2)子代基因型的频率各是多少?,卵细胞,精子,36%,24%,16%,AA,Aa,Aa,24%,aa,子一代基因型频率,A 60%,a 40%,A 60%,a 40%,30,%,30%,30%,10%,36,%,48%,60%,40%,16%,亲代基因型的频率,AA,(30%),Aa(60%),aa,(10%),配子的比率,A(),A(),a(),a(),子代基因型的频率,AA(),Aa(),aa(),子代种群的基因频率,A(),a(),(3)子一代种群的基因频率是多少?,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,60%,a,40%,36%,48%,16%,60%,40%,36%,16%,48%,60%,40%,60%,40%,36%,48%,16%,(4)计算子二代、子三代的基因型频率与基因频率;分析一下各代基因频率与基因型频率相似吗？,由此可见，假如满足上述五个条件，则亲代和子代每一种基因的频率都不会变化，到下一代也是如此，也就是说基因频率可以代代保持稳定不变。,即：在一种极大的随机交配的种群中，在没有迁移、选择和突变的条件下，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。,遗传平衡定律即哈代温伯格定律,遗传平衡定律是由英国数学家哈代和德国医生温伯格分别独立证明的，这一定律又称哈代温伯格定律。它是指在一种极大的随机交配的种群中，在没有突变、选择和迁移的条件下，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。,若一种理想种群中一对等位基由于A和a，设A的基因频率=p，a的基因频率=q，,则(pq)=A%+a%=1；,（p+q)2=p2+2pq+q2=AA%+Aa%+aa%=1。,AA的基因型频率=p2；,aa的基因型频率=q2；,Aa的基因型频率=2pq,例、某人群中每10000人中有一白化病患者(aa)，问该人群中带有a基因的杂合体概率是多少？,解析：已知基因型,aa的频率为1/10000，则基因a的频率q=,基因,A,的频率,p=10.01=0.99，,=0.01,则基因型,Aa,的频率为,2pq,=20.990.01=0.0198,答案0.0198,（5）上述计算成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？,生物进化的实质：,种群基因频率的变化,满足这五个假设条件的种群是理想的种群,在自然条件下,这样的种群是不存在的.虽然前4个条件可以满足，但基因突变和染色体变异总会发生的。这也从背面阐明了在自然界中,种群的基因频率迟早要发生变化,也就是说种群的进化是必然的.,(6)假如该种群出现新的突变型，也就是产生新的等位基因（A2），种群的基因频率会变化吗？基因A2的频率也许会怎样变化？,突变产生的新基因会使种群的基因频率发生变化。,基因A2的频率是增长还是减少，要看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。,普遍性:,随机性:,稀有性,(低频率）,:,多害少利性：,不定向性：,Aa,1,或,Aa,2,基因突变的的特点和意义分别是什么,?,基因突变尽管是随机的、不定向的，在自然状态下，突变频率很低，但却是普遍存在的，,意义:它是新基因产生的途径；是生物变异的主线来源；是生物进化的原始材料。,(二)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，基因突变产生新的等位基因,这就也许使种群的基因频率发生变化.,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,。,基因突变,染色体变异,基 因重 组,突变,可遗传的变异种群基因频率变化的原因,自然界中生物的自然突变频率很低，并且一般对生物体是有害的。基因突变为何还可以变化种群中的基因频率，作为生物进化的原材料呢？,种群是由许多种体构成的，每个个体的每一种细胞内均有成千上万个基因，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也不是绝对的，这往往取决于,生物的生存环境。,例如：一种果蝇约有104对基因，假定每个基因的突变率都是105，若有一种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？,2 10,4,10,5,个体,10,8,种群,=2 10,7,1种群中突变的特点：突变数很大、随机、不定向,2种群基因重组的成果：产生更多可遗传变异、不定向,由于突变和基因重组都是,随机的、不定向的,，因此，,突变和基因重组只是提供了生物进化的原材料，,不能决定,生物进化的方向,（1）根据前面所学的你能做出假设吗？,探究活动（五）,“,探究,自然选择,对种群基因频率的影响,”,长满地衣的树干上的桦尺蠖,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变化,(2）目前我们用数学措施来讨论一下桦尺蠖基因频率变化的原因。1870年桦尺蠖的基因型频率为SS 10%；Ss 20%；ss 70%，在树干变黑这一环境条件下假如树干变黑不利于浅色桦尺蠖的生存，使得种群中浅色个体每年减少10%，黑色个体每年增长10%，后来的几年内，桦尺蠖种群每年的基因型频率与基因频率是多少呢？,第1年,第2年,第3年,第4年,基因型频率,SS,10%,11.5%,Ss,20%,22.9%,ss,70%,65.6%,基因频率,S,20%,23%,s,80%,77%,70.7%,29.2%,14.7%,56.1%,29.3%,26%,60.9%,26.1%,73.9%,13.1%,升高,减少,自然选择可以使种群的基因频率定向变化,(3)变黑的环境对桦尺蠖浅色个体（ss）的,出生率,有影响吗？,(4)在自然选择中，直接受选择的是基因型还是体现型？,变黑的环境使控制浅色的s基因频率减少,S基因频率增长,由于许多浅色个体也许在没有交配、产 卵前就已被天敌捕食,由于天敌看到的是桦尺蠖的体色,（体现型）而不是控制体色的基因,结论：自然选择决定生物进化的方向,有影响。,体现型。,自然选择可以使种群的基因频率定向变化,（三）自然选择决定生物进化的方向,突变和基因重组为生物进化提供了原材料，自然选择可以使种群基因频率发生定向变化，导致生物朝着一定的方向不停进化。,原因：淘汰不利变异基因，积累有利变异基因,成果：使基因频率定向变化,除自然选择外，遗传漂变和迁移也是导致种群基因频率发生变化的重要原因。,生物进化的实质：,是生物进化的基本单位,产生进化的原材料,决定生物进化的方向,种群,突变和基因重组,自然选择,种群基因频率的变化,6.某岛屿上存在着尺蛾的两个变种，该地区原为森林，后建设成工业区。下表为该地区不一样步期的两个变种尺蛾的数量比。这些变产生的原因是(),A灰尺蛾迁离，黑尺蛾迁入,B工业煤烟使灰尺蛾变成黑尺蛾,C自然选择作用,D人工选择的作用,7.用现代生物进化理论分析解释狼的进化过程。,(1)狼群中存在不一样类型的个体，如有跑得快的，有跑得慢的。它阐明生物具有_的特性，而这种特性是生物进化的 。,(2)伴随环境的变化，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_作用，而这种作用是_，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,二、隔离与物种的形成,曼彻斯特地区的桦尺蠖，虽然基因频率发生了很大变化，但并没有形成新物种。怎样判断两个种群与否属同一物种呢？,英,19世纪曼彻斯特,英,20世纪曼彻斯特,S,(,黑色,)基因频率：,桦尺蠖,桦尺蠖,5%如下 95%以上,S,(,浅色,)基因频率：,95%以上 5%如下,可以在自然状态下互相交配并且产生可育后裔的一群生物称为一种物种，简称“种”。,是不是所有不同种的生物之间都不能交配呢？,物种的概念,驴,马,骡子,(不可育),不一样物种之间一般是不能互相交配的，虽然交配成功，也不能产生可育的后裔，这种现象叫做生殖隔离。,生殖隔离,：,虎,虎狮兽,狮,(不可育),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，每一种物种总是被提成一种一种或大或小的群体，这些群体就是不一样的种群。,2、两个池塘的鱼可以发生基因交流吗？为何？,1、两个池塘的鱼（鲤鱼）都是一种物种，它们是属于一种种群还是两个种群？,3、假如把它们放到一种池塘里喂养，它们能不能发生基因交流？为何？,东北虎,华南虎,同一种生物由于地理上的障碍而提成不一样的种群，使得种群间不能发生基因交流的现象。,地理隔离：,东北虎(左)和华南虎(右)都是亚洲虎的后裔，由于长期地理隔离而没有互相交配，没有基因交流，形态和习性有了明显差异，若再次相遇仍能交配和繁育后裔，这样的不一样种群称为同一物种的两个亚种。,隔离,生殖隔离,地理隔离,隔离：不一样种群间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。,两种颜色的桦尺蠖是不是一种物种？,英19世纪曼彻斯特,英20世纪曼彻斯特,桦尺蠖,桦尺蠖,是。自然选择使曼彻斯特地区的桦尺蠖种群中的黑色突变类型迅速发展，不过这个种群至今没有形成新物种，就是由于它们仍然生活在一起，通过交配进行基因交流，并没有形成生殖隔离。,隔离在物种形成中的作用,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。后来山洪爆发，在山谷中形成了一条汹涌的大河。将整个鼠种群分成了两个部分，一半在河这边，一半在那边。就这样过了几千年。,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，还能算是同一个物种吗？,22岁那年，达尔文以博物学者的身份登上“贝格尔”号远航考察船，随船进行为期五年的环球科学考察。,加拉帕戈斯群岛上的地雀,1.设想南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。这两个种群的个体数量都不多。它们的基因频率同样吗？,不一定。由于这两个种群的个体数量都不够多，基因频率也许是不一样样的。,不一样岛屿上的地雀种群，产生突变的状况同样吗？,不一样样。由于突变是随机发生的。,对不一样岛屿上的地雀种群来说，环境的作用有无差异？这对种群基因频率的变化会产生什么影响？,不一样岛屿的地形和植被条件不一样样，因此环境的作用会有差异，导致种群基因频率朝不一样的方向变化。,假如这片海域只有一种小岛，还会形成这样多种地雀吗？,不会。由于个体间有基因的交流。,加拉帕戈斯群岛不一样种地雀形成,原始地雀,分布于不一样岛屿上（地理隔离）,各地雀种群有也许出现不一样突变和基因重组,各岛屿环境不一样，自然选择导致所留下的基因不一样,长此以往，不一样种群基因库形成明显差异,最终产生,生殖隔离,物种形成,它们各自种群的基因频率就会发生不一样的变化,小结：物种形成的一般过程,种群,地理隔离,小种群,自然选择,生殖隔离,新物种,发生变化基因频率,（,突变和基因重组,）,物种形成,的标志,由此得出：隔离是物种形成的必要条件,生物进化与物种形成的关系,地理隔离,是形成物种的,量变,阶段,生殖隔离,是形成物种的,质变,阶段,隔离,是物种形成的,必要条件,物种的形成都需要地理隔离吗？,思索：,提醒：二倍体西瓜和四倍体西瓜是不是同一物种？,不一样物种间都存在着生殖隔离,物种的形成必须通过,生殖隔离，但不一定要通过地理隔离。,隔离是新物种形成的,必要条件,物种形成的意义,物种形成自身表达生物类型的增长。同步，它也意味着生物可以以新的方式运用环境条件，从而为生物的深入发展开辟新的前景。,三、共同进化与生物多样性的形成,在自然界，一种植物专门由一种昆虫传粉的情形很常见，昆虫传粉的专门化对植物繁衍后裔有什么意义？,.共同进化,资料：,动物学家对生活在非洲大草原奥兰治河两岸的羚羊进行研究时发现，东岸的羚羊群的奔跑速度比西岸的羚羊每分钟竟快13米。为何差距如此之大？,通过观测和科学试验，动物学家终于明白，东岸的羚羊之因此强健，是由于它们附近有一种狼群，生存时时处在危险之中。,捕食,捕食者的存在与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，客观上起到增进种群发展的作用。,“精明的捕食者”方略：,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，这样就会防止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。捕食者的存在有助于增长物种的多样性。,共同进化的含义1：,不一样物种间的共同进化,根瘤菌：,与豆科植物共生，形成根瘤并固定空气中的氮气供植物营养的一类杆状细菌。,地球形成时原始大气中是没有氧气的，不过伴随光合细菌的出现，使得大气中有了氧气,共同进化的含义2：,生物和无机环境间也存在共同进化,生物进化与无机环境变化的关系,生物的新陈代谢类型由,原始,异养厌氧,自养厌氧,自养需氧,。,生物进化历程示意图,不一样物种之间，生物与无机环境之间在互相影响中不停进化和发展，这就是共同进化。,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，并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,综上所述：,生物多样性的形成,物种多样性,基因多样性,生态系统多样性,生物多样性,地球上所有的植物、动物和微生物，它们所拥有的所有基因以及多种各样的生态系统，共同构成了生物多样性。,简朴复杂,低等高等,原核细胞真核细胞,单细胞多细胞,无性生殖有性生殖,原始异养厌氧自养厌氧自养需氧,水生水陆两栖陆生,生物多样性的形成,生物多样性的形成是共同进化的成果（原因）,生物进化理论在发展,生物的进化如此复杂，既有的进化理论所不能解释的问题比已经解释的问题还要多。在这些学说中，以自然选择为关键的进化理论比其他学说的影响要广泛而深远，它仍然是后来各个方面研究的一种基础。进化理论同其他科学理论同样，它不会停滞不前，它还在发展。,总结,种群是生物进化的基本单位,突变和基因重组、自然选择及隔离是物种形成过程的三个基本环节（突变和基因重组产生生物进化的原材料，自然选择使种群的基因频率定向变化并决定生物进化的方向，隔离是新物种形成的必要条件）。,生物进化的实质在于种群基因频率的变化。,以自然选择学说为关键的现代生物进化理论的基本观点是：,隔离是形成新物种的 ，常见的隔,离类型有 隔离和 隔离，一般通过长期的 隔离常可到达 隔离。不一样的地雀种群之间，一旦发生了,隔离，就不会有 交流了。,必要条件,地理,生殖,地理,生殖,生殖,基因,2、生物多样性的形成,（1）生物多样性的内容：,物种多样性,基因多样性,生态系统多样性,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。,是硕士物进化最直接的证据,（2）生物多样性的形成的进化历程,最早的生物化石古细菌（距今35亿年）,最早出现的生物是哪一类生物？,它们生活在什么环境中？,厌氧的单细胞生物，,它们生活在海洋中。,13亿年前真核生物的红藻化石,34亿年前的古细胞化石,前寒武纪地层中的水母化石,前寒武纪生物,寒武纪之前(前寒武纪)，地球上的生命都是非常低级的，重要是某些单细胞生物、环节动物、节肢动物等。,多细胞生物大概是什么时期出现的？它们生活在什么环境？,大概是在寒武纪，生活在海洋中。,早古生代生物（寒武纪）,进入早古生代，某些大型的古生物相继出现，如三叶虫、鹦鹉螺等。出现了生命演化史上的第一次繁华景象。在中国云南澄江发现的寒武纪古生物是最有代表性的寒武纪生物群.,最早登陆的生物是植物还是动物？为何？,植物，否则动物登陆后就会饿死。,某些海洋植物开始适应陆地生活，重要是蕨类植物。,中生代生物,中生代三叠纪生物复苏,开始出现水生爬行动物，如鱼龙、蛇颈龙等；,侏罗纪,是恐龙的天下，发现始祖鸟、中华龙鸟等，昆虫类也开始繁盛；白垩纪末期也是生物的灭绝时期，但开始出现被子植物,中生代陆地和海洋中的状况,始祖鸟,在白垩纪所有绝灭。恐龙的绝灭有助于哺乳动物的繁盛，使生物进化翻开了崭新的一页。,恐龙是什么时候灭绝的？恐龙的灭绝对生物多样性会产生怎样的影响？,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，由简朴到复杂，由水生到陆生，由低等到高等。,3、生物进化理论的不停发展,生物进化是如此复杂的，既有的进化理论所不能解释的问题比已经解释的问题还要多，因此现代生物进化理论是不停发展的。,中性进化理论：,在这些理论中，以自然选择学说为关键的进化理论比其他学说的影响要广泛和深远，它仍然是后来各方面研究的基础。,小 结,一、种群基因频率的变化与生物进化,(一)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,2、基因频率的计算,(1)通过基因型个体数量计算基因频率,某种基因的基因频率=这种基因的个数,种群中该对等位基因的总数,(2)通过基因型频率计算基因频率,某种基因的基因频率=某种基因的纯合子频率+1/2杂合子频率,3、用数学措施讨论基因频率的变化,影响种群基因频率变化的主线原因是什么？,变异,变异的类型有那些？,不能遗传的变异,可遗传的变异,基因突变,基因重组,染色体变异,基因突变和染色体变异统称为,突变,（二）突变和基因重组产生生物进化的原材料,1.所有的变异都能导致基因频率的变化吗？为何？,不可遗传的变异是在环境原因的影响下体现型的变化，而基因型和基因自身并没有发生变化，因此基因频率并不会发生变化。而可遗传变异则不一样，基因和基因型发生了变化，进而基因频率也就发生了对应的变化。,2.突变和基因重组对于种群的遗传(基因）构成的变化同样吗？为何？,不一样样。由于只有基因发生变化才能出现新基因，才能丰富基因库，才能变化基因频率。而基因重组中基,因自身没有发生变化，因此基因频率并没有发生变化，,变化了的是基因型频率。,通过地理隔离，两个种群的基因库各自发展，互不影响，出现一定差异，但不会形成新的物种，最多也就是形成不一样的亚种量变。,亚种：只有地理隔离的同一物种的几种种群。,如东北虎和华南虎就是两个亚种，若将他们放在一起，可以进行基因交流，因此东北虎和华南虎属于同一物种的2个亚种。,生殖隔离则是由于两个种群之间的遗传物质基础（基因库）出现较大的差异使其个体之间不能交配或杂交后裔不育。,生殖隔离是新物种形成的标志质变,