现代生物进化理论的主要内容上课.ppt

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,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,（一）,种群,是生物进化的基本单位,1,、种群概念：,生活在,一定区域,的,同种生物,的,全部个体,。,卧龙自然保护区 猕猴,2,、种群的特点：,、个体间,可以自由交配,；,、,产生,可育的后代（,可见，种群也是繁殖的基本单位,）。,下列属于种群的是,（）,A.,一块水田里的全部水稻、水草,B,一块稻田里的全部幼蚜、有翅和无翅的成蚜,C,一块朽木上的全部真菌,D.,一个池塘中全部鱼,下列关于种群的说法不正确的是,（）,种群是生物进化的基本单位,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,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。,3,、基因库：,一个种群,中,全部个体,所含有的,全部基因,4,、基因频率：,、概念：,在一个种群基因库中，,某个基因,占,全部等位基因,数的比率,、计算公式：,例：,从某个种群中随机抽出,100,个个体，测知基因型为,AA,、,Aa,和,aa,的,个体分别是,30,、,60,和,10,。计算：,A,和,a,的基因频率。,解法一：,基因频率,=,该基因的数目,/,该基因的各等位基因的总数,该基因的等位基因总数：,100 2=200,则：,A,基因的基因频率：（,2 30+60,）,/200 100%=60%,a,基因的基因频率：（,10 2+60,）,/200 100%=40%,解法二：,基因频率,=,它的纯合子频率,+1/2,它的杂合子频率,AA,基因型频率：,30/100=0.3 Aa,基因型频率：,60/100=0.6,aa,基因型频率：,10/100=0.1,则：,A,基因频率：,0.3+1/2 0.6=0.6,a,基因频率：,0.1+1/2 0.6=0.4,解法一：,基因型频率,=,该基因型个体数,/,该总群的总个体数,1,、某工厂有男女职工各,200,名，对他们进行调查时发现，女性色盲基因携带者为,15,人，女性患者,1,人，男性患者,14,人，这个群体中,色盲基因,的频率应为（）。,A,、,15%B,、,3.88%C,、,5.17%D,、,10.3%,色盲（,b,）基因频率,15,2,14,2002,200,5.17,C,课堂练习：,100%,昆虫群体数量足够大，,没有迁入与迁出，,全部的雌雄个体间都能,自由交配,并能产生后代，,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,控制的性状没有作用）,A,和,a,都不产生突变,即没有基因突变和染色体变异。,则（,1,）亲代雌雄配子的种类和比例是多少？（,2,）子代,基因型频率,各是多少,?,（,3,）子代种群的,基因频率,各是多少,?,例六、某昆虫种群中基因型,AA,占,30,，,Aa,占,60,，,aa,占,10,。如果该种群满足以下五个条件：,（,1,）亲代雌雄配子的种类和比例是多少？（,2,）子代,基因型的频率,各是多少,?,（,3,）子代种群的,基因频率,各是多少,?,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(),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),在讨论群体,满足五个条件,的情况下,计算子二代、子三代的基因频率与基因型频率,;,分析一下各代基因频率与基因型频率相同吗？,总结：若种群中个体间,随机交配,，则后代中的,基因频率,和,基因型频率,均,不变,；,若种群中个体,自交,，则后代中的,基因频率不变，而基因型频率,发生,改变,。,影响基因频率的变化因素,、自然选择,、迁入和迁出,、基因突变（,是影响基因频率变化的根本原因,）,、雌雄个体不能自由交配,、种群个体很小,变异的类型：,不能遗传的变异,可遗传的变异,染色体变异,称为,突变,基因重组,基因突变,（二）突变和基因重组产生进化的原材料,基因重组、基因突变及染色体变异,基因突变和染色体变异统称为,突变,。,突变和基因重组,可形成可遗传的差异,。,？,可遗传的变异的来源有？,？,1,、,基因突变与基因频率的改变有什么关系？,？,2,、,自然界中突变的频率很低，能作为进化的原材料吗？,2x10,4,10,-5,10,8,x,x,=,2x10,7,(,个,),每一代就会有大量的变异,思考：,某海岛上的昆虫出现残翅和无翅类型,有利与有害是,相对的而不是绝对的,这往往取决于生物的,生存环境。,3,、突变产生的变异有利或有害是绝对的吗？,基因 重组,突变,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,变异是随机的、,不定向,的,形成了,进化的原材料,突变是,不定向,的，不能决定生物的进化方向,总结,19,世纪，桦尺蠖种群中黑色,基因（,S,）频率为,5%,，浅灰色,基因（,s,）频率为,95%,20,世纪，桦尺蠖种群中黑,色基因（,S,）频率为,95%,，,浅灰色基因（,s,）频率为,5%,探究,自然选择对种群基因频率的影响,(1),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？,(2),在自然选择中，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,s,基因频率减少,S,基因频率增加,有，,许多浅色个体,可能,在没有交配,、产卵前就已被天敌捕食,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,结论：自然选择决定生物进化的方向,自然选择使基因频率定向改变。,变异是,不定向,的,自然选择,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,（三）自然选择决定生物进化的方向。,生物进化的实质：,种群的进化过程就是,种群基因频率发生变化的过程。,因此，只要基因频率发生变化，则种群进化便发生了。,总结：,1,、,生物进化的基本单位,是种群,（也是繁殖的基本单位）,2,、,种群的概念和特点,3,、基因库、基因频率，基因频率与基因型频率的换算关系,4,、,生物进化的实质,是,种群,基因频率的改变,5,、,突变和基因重组,产生生物进化的原材料,(,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,）,6,、自然选择,决定生物进化的方向,（,使基因频率定向改变）,二、隔离与物种的形成,1,、物种的概念：,指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,”,。,2,、物种与种群的区别,、,同一,物种,可以分布在自然界的,不同区域,，而,种群,是指,一定区域内,的同种全部个体的集合。,、,种群,是物种繁殖和进化的基本单位。,同一物种满足的两个条件：,1,、可以相互交配,2,、产生的后代可育,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。,马和驴不是一个物种，因为马与驴交配产生的后代,骡,没有生殖能力。,、,全世界的人是一个物种吗,？,为什么,？,、马跟驴是一个物种吗？为什么,？,、,骡是一个物种吗？为什么？,不是。因为它不能繁殖后代,问题探讨,：,3,、地理隔离,:,、,概念,：不同物种之间一般是不能够相互交配的，即使交配成功，也,不能产生可育的后代,。,如季节隔离；不亲合性；杂种不育等。,4,、生殖隔离：,东北虎,和,华南虎,之间存在什么隔离？,由于地理上的障碍使得同种生物的不同种群间,不能够发生基因交流的现象。,、,意义,：是物种形成的标志,狮子与老虎杂交产生狮虎兽是没有生育能力的，狮子与老虎因,杂种不育,而形成生殖隔离,不同物种个体间因,生殖隔离,而不能进行基因交流。,5,、隔离在物种形成中的作用,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,。,环境条件不同，同种生物的进化方向也不同,。,资料分析：,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）,6,、,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）,突变和基因重组、自然选择、隔离与物种形成的关系,突变和基因重组,自然选择,种群基因频率,改变,积累,扩大,导致,地理隔离,种群间生殖隔离,基因库的差异,导致,时间,标志,新物种的形成,、,隔离,是物种形成的,必要条件,。,物种形成,一般,是长期地理隔离，达到生殖隔离,生殖隔离,是物,种形成的,标志,可见，不同物种间都存在着生殖隔离,物种的形成必须经过生殖隔离，但不一定要经过地理隔离。,、生殖隔离形成的根本原因是,物种间遗传的差异,（或基因库的差异）,、,物种形成的三个基本环节：,、,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,(,定向,),、,隔离,导致物种的形成,总结：,三、共同进化与生物多样性的形成,（一）共同进化,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代有什么意义？,资料,1,：,.,共同进化的资料,资料,2,：,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？,经过观察和科学实验，动物学家终于明白，,东岸的羚羊之所以强健,，是,因为它们附近有一个狼群，生存时时处于危险之中,。,捕食者的存在是不是对被捕食者有害无益呢？,捕食,NO,！,捕食者的存在是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,促进种群发展,的作用。,“,精明的捕食者,”,策略：,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，这样就会避免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有利于增加物种的多样性,。,共同进化的含义,1,：,不同物种间,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,，但是随着光合细菌的出现，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,之间的共同进化。,2,、共同进化的,概念,：,3,、,意义,：,形成生物的多样性,不同物种之间，生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展，这就是,共同进化,。,（二）、生物多样性的形成,1,、生物多样性的,内容,：,、,物种多样性,、,基因（或遗传）多样性,、,生态系多样性,2,、形成生物多样性的原因,：,进化,3,、,研究生物进化的主要依据：,化石,化石,（,是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,）,是研究生物进化最直接的证据,4,、生物多样性形成的进化历程,始祖鸟化石,、,一些厌氧的,单细胞生物,、,主要是一些单细胞生物、环节动物,、生物大爆发,、一,些海洋植物开始适应陆地生活，,主要是蕨类植物。,、,三叠纪,，开始出现,水生爬行动物,、,侏罗纪,是,恐龙,的天下，但在,白垩纪,全部绝灭,、,昆虫类也开始繁盛,、,白垩纪末期,，,开始出现被子植物,哺乳动物出现，随后种类大量增加,两极生态系统：分解者、消费者,开始出现三极生态系统,最早的生物化石古细菌（距今,35,亿年）,、,最早出现的是生活在原始海洋中,一些厌氧的,单细胞生物,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,、古生代的前寒武纪生物：,主要是一些单细胞生物、环节动物、节肢动物等。,、,古生代的,寒武纪,进入早古生代，,一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荣景象。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,.,生物大爆发,三叶虫化石,陆地上还是一片荒芜，生物都生活在海洋中。,寒武纪时地球上的生态系统有什么特点？,、,古生代,最早登陆的植物,一些海洋植物开始适应陆地生活，,主要是蕨类植物。,、,中生代生物,三叠纪,，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，但在,白垩纪,全部绝灭,。,发现,始祖鸟,、中华龙鸟等；昆虫类也开始繁盛；,白垩纪末期,，,开始出现被子植物,孔龙蛋,中生代陆地和海洋中的情况,在中生代的,白垩纪,全部绝灭。恐龙的绝灭有利于哺乳动物的繁盛，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？,、,新生代少女化石和复原图,哺乳动物出现，随后种类大量增加。,可见，生物的进化历程可概括为：,、,原核生物 真核生物,；,、,无性生殖 有性生殖,；,、,简单 复杂,；,、,水生 陆生,；,、,低等 高等,。,有性生殖加速生物的进化,核心,：自然选择学说,发展,三、生物进化理论在发展,中性突变理论：,决定生物进化的方向是中性突变的逐渐积累，而不是自然选择,间断平衡学说：,物种形成并不都是渐变的结果，而是种群长期稳定与迅速形成新种交替出现的过程,以自然选择学说为核心的现代生物进化理论的主要内容如下：,1,、生物进化的基本单位是,种群,2,、生物进化的实质是,基因频率的改变,3,、突变和基因重组,产生生物进化的原材料,4,、自然选择,决定生物进化的方向,（生物进化的根源）,5,、隔离是,种形成的必要条物件,（,、物种形成,一般,是先地理隔离，再产生生殖隔离；,、生殖隔离是,物种形成的标志,）,6,、共同进化形成物种多样性,、,基因多样性,、,物种多样性,、,生态系多样性,再见,