現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的由來(lái)_課件

1、u在西方國(guó)家，當(dāng)時(shí)在西方國(guó)家，當(dāng)時(shí)神創(chuàng)神創(chuàng)論論和和物種不滅論物種不滅論占據(jù)著統(tǒng)占據(jù)著統(tǒng)治地位，人們普遍認(rèn)為所治地位，人們普遍認(rèn)為所有的有的物種物種都都是上帝創(chuàng)造的是上帝創(chuàng)造的，自古以來(lái)既沒(méi)有物種的絕自古以來(lái)既沒(méi)有物種的絕滅，也沒(méi)有新的物種產(chǎn)生。滅，也沒(méi)有新的物種產(chǎn)生。不同物種之間沒(méi)有親親緣不同物種之間沒(méi)有親親緣關(guān)系關(guān)系! !現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的由來(lái)現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的由來(lái)主要主要內(nèi)容內(nèi)容 : :生物不是神造的，而生物不是神造的，而是由古老生物是由古老生物進(jìn)化進(jìn)化來(lái)的來(lái)的 生物是生物是由低等到高等由低等到高等逐漸進(jìn)化逐漸進(jìn)化的的 生物各種適應(yīng)性特征生物各種適應(yīng)性特征的形成都是由于用進(jìn)廢的形成都是由于

2、用進(jìn)廢退和獲得性遺傳。退和獲得性遺傳。 拉馬克進(jìn)化學(xué)說(shuō)拉馬克認(rèn)為拉馬克認(rèn)為生物進(jìn)化原生物進(jìn)化原因因: : 一是一是“用進(jìn)廢退用進(jìn)廢退”； 二是二是“獲得性遺傳獲得性遺傳” 指環(huán)境引起或由于用進(jìn)廢退引起的變化是指環(huán)境引起或由于用進(jìn)廢退引起的變化是可以遺傳的可以遺傳的拉馬克認(rèn)為，器官用得越多就越發(fā)達(dá)，如食蟻獸的舌頭拉馬克認(rèn)為，器官用得越多就越發(fā)達(dá)，如食蟻獸的舌頭之所以細(xì)長(zhǎng)，是由于長(zhǎng)期舔食螞蟻的結(jié)果。之所以細(xì)長(zhǎng)，是由于長(zhǎng)期舔食螞蟻的結(jié)果。食蟻獸食蟻獸拉馬克認(rèn)為，器官?gòu)U而不用，就會(huì)造成形態(tài)上的退化。如鼴鼠長(zhǎng)期生活在地下，眼睛就萎縮、退化。鼴鼠鼴鼠 拉拉馬克認(rèn)為長(zhǎng)頸鹿的進(jìn)化是因?yàn)椴莸赝嘶R克認(rèn)為長(zhǎng)頸鹿的

3、進(jìn)化是因?yàn)椴莸赝嘶笠詷淙~，當(dāng)然頸長(zhǎng)的有優(yōu)勢(shì)，它們想要長(zhǎng)后要吃樹葉，當(dāng)然頸長(zhǎng)的有優(yōu)勢(shì)，它們想要長(zhǎng)頸，于是頸，于是天天使勁地將頸伸長(zhǎng)天天使勁地將頸伸長(zhǎng)，終于形成了現(xiàn)，終于形成了現(xiàn)在的長(zhǎng)頸鹿。在的長(zhǎng)頸鹿。用拉馬克進(jìn)化學(xué)說(shuō)解釋用拉馬克進(jìn)化學(xué)說(shuō)解釋一長(zhǎng)頸鹿下一長(zhǎng)頸鹿下長(zhǎng)頸鹿為長(zhǎng)頸鹿為什么脖子長(zhǎng)？什么脖子長(zhǎng)？ 拉拉馬克的用進(jìn)廢退學(xué)馬克的用進(jìn)廢退學(xué)說(shuō)雖有一定道理，但事實(shí)說(shuō)雖有一定道理，但事實(shí)上由于使用而發(fā)達(dá)起來(lái)的上由于使用而發(fā)達(dá)起來(lái)的器官特征并不能遺傳給后器官特征并不能遺傳給后代。達(dá)爾文通過(guò)幾十年的代。達(dá)爾文通過(guò)幾十年的觀察分析，終于在觀察分析，終于在18591859年年出版了出版了物種起源物種起源一書

4、，一書，提出了自然選擇學(xué)說(shuō)為基提出了自然選擇學(xué)說(shuō)為基礎(chǔ)的生物進(jìn)化理論。礎(chǔ)的生物進(jìn)化理論。達(dá)爾文的生物進(jìn)化理論達(dá)爾文自然選擇學(xué)說(shuō)的解釋模型達(dá)爾文自然選擇學(xué)說(shuō)的解釋模型事實(shí)事實(shí)1 1：生物都有生物都有過(guò)渡繁殖過(guò)渡繁殖的傾向的傾向事實(shí)事實(shí)2 2：物種內(nèi)個(gè)物種內(nèi)個(gè)體數(shù)能保體數(shù)能保持穩(wěn)定持穩(wěn)定事實(shí)事實(shí)3 3：資源是有資源是有限的限的推理推理1 1：個(gè)體間存?zhèn)€體間存在著生存在著生存斗爭(zhēng)斗爭(zhēng)事實(shí)事實(shí)4 4：個(gè)體間存?zhèn)€體間存在差異在差異（變異）（變異）事實(shí)事實(shí)5 5：許多變異許多變異是可以遺是可以遺傳的傳的推論推論2 2：具有有利具有有利變異的個(gè)變異的個(gè)體，生存體，生存并留下后并留下后代的機(jī)會(huì)代的機(jī)會(huì)多多推論

5、推論3 3：有利變有利變異逐代異逐代積累，積累，生物不生物不斷進(jìn)化斷進(jìn)化出新類出新類型型1 1、過(guò)度、過(guò)度繁殖繁殖( (基礎(chǔ)基礎(chǔ)) )2 2、生存斗爭(zhēng)（動(dòng)力）生存斗爭(zhēng)（動(dòng)力）3 3、遺傳、遺傳變異（變異（內(nèi)因內(nèi)因）4 4、適者生存（結(jié)果）適者生存（結(jié)果）結(jié)合結(jié)合自然選擇學(xué)說(shuō)的解釋模型，利用達(dá)爾文的自然選自然選擇學(xué)說(shuō)的解釋模型，利用達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說(shuō)的觀點(diǎn)解釋長(zhǎng)頸鹿為什么脖子長(zhǎng)？擇學(xué)說(shuō)的觀點(diǎn)解釋長(zhǎng)頸鹿為什么脖子長(zhǎng)？達(dá)爾文認(rèn)為長(zhǎng)頸鹿的進(jìn)化原因是達(dá)爾文認(rèn)為長(zhǎng)頸鹿的進(jìn)化原因是： 長(zhǎng)頸鹿長(zhǎng)頸鹿產(chǎn)生的后代超過(guò)環(huán)境承受產(chǎn)生的后代超過(guò)環(huán)境承受能力（能力（過(guò)度繁殖過(guò)度繁殖）；它們都要吃樹葉）；它們都要吃樹葉而

6、樹葉不夠吃（而樹葉不夠吃（生存斗爭(zhēng)生存斗爭(zhēng)）；它們；它們有有頸長(zhǎng)和頸短的差異（頸長(zhǎng)和頸短的差異（遺傳遺傳和和變異變異）；頸頸長(zhǎng)的能吃到樹葉生存下來(lái)，頸短的長(zhǎng)的能吃到樹葉生存下來(lái)，頸短的卻因吃不到樹葉而最終餓死了（卻因吃不到樹葉而最終餓死了（適者適者生存生存）。）。達(dá)爾文把這種在生存斗爭(zhēng)中，達(dá)爾文把這種在生存斗爭(zhēng)中，適者生適者生存、不適者被淘汰存、不適者被淘汰的過(guò)程，叫做的過(guò)程，叫做自然自然選擇選擇。達(dá)爾文對(duì)長(zhǎng)頸鹿進(jìn)化的解釋達(dá)爾文對(duì)長(zhǎng)頸鹿進(jìn)化的解釋1 1、從豐富的事實(shí)出發(fā)，論證了、從豐富的事實(shí)出發(fā)，論證了生物是不斷進(jìn)化的生物是不斷進(jìn)化的，并且對(duì)并且對(duì)生物進(jìn)化的原因生物進(jìn)化的原因提出了合理的解釋。

7、使生物提出了合理的解釋。使生物學(xué)第一次擺脫了神學(xué)的束縛，走上了科學(xué)的軌道。學(xué)第一次擺脫了神學(xué)的束縛，走上了科學(xué)的軌道。2 2、它揭示了生命現(xiàn)象的統(tǒng)一性是由于所有的生物、它揭示了生命現(xiàn)象的統(tǒng)一性是由于所有的生物都都有共同的祖先有共同的祖先，生物的，生物的多樣性和適應(yīng)性是進(jìn)化的多樣性和適應(yīng)性是進(jìn)化的結(jié)果結(jié)果；生物界千差萬(wàn)別的種類之間有一定的內(nèi)在聯(lián)；生物界千差萬(wàn)別的種類之間有一定的內(nèi)在聯(lián)系，從而大大促進(jìn)了生物學(xué)各分支學(xué)科的發(fā)展。系，從而大大促進(jìn)了生物學(xué)各分支學(xué)科的發(fā)展。3 3、它給予神創(chuàng)論和物種不變論以致命的打擊。、它給予神創(chuàng)論和物種不變論以致命的打擊。達(dá)爾文的生物進(jìn)化理論的意義1、不能科學(xué)的解釋不

8、能科學(xué)的解釋遺傳和變異的本質(zhì)；遺傳和變異的本質(zhì)；達(dá)爾文接受了拉馬克關(guān)于器官用進(jìn)廢退達(dá)爾文接受了拉馬克關(guān)于器官用進(jìn)廢退和獲得性遺傳的觀點(diǎn)。和獲得性遺傳的觀點(diǎn)。2、對(duì)進(jìn)化的解釋局限于個(gè)體水平；、對(duì)進(jìn)化的解釋局限于個(gè)體水平；如果個(gè)體出現(xiàn)可遺傳的變異，相應(yīng)基因如果個(gè)體出現(xiàn)可遺傳的變異，相應(yīng)基因必須在群體里擴(kuò)散并取代原有的基因，必須在群體里擴(kuò)散并取代原有的基因，這樣新的生物類型才可能形成這樣新的生物類型才可能形成。3、強(qiáng)調(diào)物種進(jìn)化是漸變的結(jié)果，而不、強(qiáng)調(diào)物種進(jìn)化是漸變的結(jié)果，而不能很好的解釋物種大爆發(fā)。能很好的解釋物種大爆發(fā)。達(dá)爾文進(jìn)化論的達(dá)爾文進(jìn)化論的局限性局限性請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說(shuō)的主要

9、觀點(diǎn)，分析下列情景： 如果在如果在灰色翅灰色翅（基因型為（基因型為aaaa）昆蟲的群）昆蟲的群體中偶然出現(xiàn)了一只體中偶然出現(xiàn)了一只綠色翅綠色翅（基因型為（基因型為AaAa）的變異個(gè)體，且綠色比灰色更不易被捕食。的變異個(gè)體，且綠色比灰色更不易被捕食。那么，昆蟲的翅色將怎樣變化？那么，昆蟲的翅色將怎樣變化？1、該綠色個(gè)體一定能被選擇下來(lái)嗎？為什么？2、如果該綠色個(gè)體能很好生活下來(lái)，它體內(nèi)的A基因怎樣才能傳遞給子代呢？3、如果Aa個(gè)體與其它個(gè)體交配生殖，后代還會(huì)是綠色的嗎？ 達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說(shuō)指出，在一種生物的群體中，達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說(shuō)指出，在一種生物的群體中，出現(xiàn)出現(xiàn)_變異的個(gè)體容易存活，并且

10、有有較多的機(jī)會(huì)變異的個(gè)體容易存活，并且有有較多的機(jī)會(huì)_。也就是說(shuō)自然選擇直接作用的是生物的。也就是說(shuō)自然選擇直接作用的是生物的_，而且是個(gè)體的，而且是個(gè)體的_。有利有利留下后代留下后代個(gè)體個(gè)體表現(xiàn)型表現(xiàn)型 但是，在自然界，沒(méi)有哪個(gè)個(gè)體是長(zhǎng)生不死的，個(gè)體但是，在自然界，沒(méi)有哪個(gè)個(gè)體是長(zhǎng)生不死的，個(gè)體的表現(xiàn)型也會(huì)隨著個(gè)體的死亡而消失，決定表現(xiàn)型的基因的表現(xiàn)型也會(huì)隨著個(gè)體的死亡而消失，決定表現(xiàn)型的基因卻可以隨著生殖而世代延續(xù)，并且在群體中擴(kuò)散?？梢?，卻可以隨著生殖而世代延續(xù)，并且在群體中擴(kuò)散。可見，研究生物的進(jìn)化，僅研究個(gè)體的表現(xiàn)型是否與環(huán)境相適應(yīng)研究生物的進(jìn)化，僅研究個(gè)體的表現(xiàn)型是否與環(huán)境相適應(yīng)是

11、不夠的，還必須研究群體的基因組成的變化。是不夠的，還必須研究群體的基因組成的變化。 現(xiàn)代現(xiàn)代生物學(xué)家吸取了達(dá)爾文自然選擇生物學(xué)家吸取了達(dá)爾文自然選擇學(xué)說(shuō)的精華部分，運(yùn)用現(xiàn)代遺傳學(xué)、生態(tài)學(xué)說(shuō)的精華部分，運(yùn)用現(xiàn)代遺傳學(xué)、生態(tài)學(xué)、物理、化學(xué)方法對(duì)生物的進(jìn)化進(jìn)行分學(xué)、物理、化學(xué)方法對(duì)生物的進(jìn)化進(jìn)行分析，提出了以析，提出了以種群為基本單位種群為基本單位、以、以自然選自然選擇學(xué)說(shuō)擇學(xué)說(shuō)為為核心的現(xiàn)代生物進(jìn)化理論核心的現(xiàn)代生物進(jìn)化理論。1、進(jìn)化的基本單位：2、進(jìn)化的實(shí)質(zhì)：3、物種形成的三個(gè)基本環(huán)節(jié)： 突變和基因重組 自然選擇 隔離（地理隔離和生殖隔離）4、自然選擇使基因頻率發(fā)生定向改變， 自然選擇決定生物進(jìn)

12、化的方向。5、隔離是新物種形成的必要條件。（生殖隔離）種群種群基因頻率的改變問(wèn)問(wèn)1、什么是種群？、什么是種群？問(wèn)問(wèn)2、種群的交配與基因傳遞？、種群的交配與基因傳遞？一一 種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化 1-種群是生物進(jìn)化的基本單位種群是生物進(jìn)化的基本單位時(shí)空條件時(shí)空條件組成和數(shù)量組成和數(shù)量生殖和遺傳組成生殖和遺傳組成一個(gè)池塘一個(gè)池塘一片草地一片草地全部鯉魚全部鯉魚所有蒲公英所有蒲公英相互交配，交流基因相互交配，交流基因相互交配，交流基因相互交配，交流基因一定自然區(qū)域一定自然區(qū)域同種生物個(gè)體總和同種生物個(gè)體總和群體含有的全部基因群體含有的全部基因 種種 群群基因庫(kù)基因庫(kù)

13、A A、一片樹林中的全部猴是一個(gè)種群、一片樹林中的全部猴是一個(gè)種群 B B、一片草地的所有蒲公英也是一個(gè)種群、一片草地的所有蒲公英也是一個(gè)種群 C C、一個(gè)池塘中的全部魚屬于種群、一個(gè)池塘中的全部魚屬于種群D D、一個(gè)池塘中的全部鯉魚屬于種群、一個(gè)池塘中的全部鯉魚屬于種群E E、兩個(gè)池塘內(nèi)的全部青蛙屬于種群、兩個(gè)池塘內(nèi)的全部青蛙屬于種群F F、一片草地上的成年梅花鹿屬于種群、一片草地上的成年梅花鹿屬于種群是是是是生活在生活在一定區(qū)域一定區(qū)域的的同種生物同種生物的的全部個(gè)體全部個(gè)體叫做種群。叫做種群。一一 種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化 1-種群是生物進(jìn)化的基本單位種群

14、是生物進(jìn)化的基本單位種群是種群是生物繁殖、生物進(jìn)化生物繁殖、生物進(jìn)化的基本單位。的基本單位。 種群在繁衍過(guò)程中，種群在繁衍過(guò)程中，個(gè)體新老交替，基因代代相傳個(gè)體新老交替，基因代代相傳。例如。例如, ,許許多昆蟲的壽命都不足一年（如蝗蟲），所有的蟲都會(huì)在秋風(fēng)中死去，多昆蟲的壽命都不足一年（如蝗蟲），所有的蟲都會(huì)在秋風(fēng)中死去，其中有些個(gè)體成功地完成生殖，死前在土壤中埋下受精卵。來(lái)年春其中有些個(gè)體成功地完成生殖，死前在土壤中埋下受精卵。來(lái)年春夏之交，部分受精卵成功地發(fā)育成蝗蟲夏之交，部分受精卵成功地發(fā)育成蝗蟲 問(wèn)問(wèn)3 、什么是基因庫(kù)？、什么是基因庫(kù)？彼此彼此可以交配可以交配，通過(guò)繁殖將自己的，通過(guò)繁

15、殖將自己的基因傳遞基因傳遞給后代。給后代。 （實(shí)現(xiàn)基因交流）（實(shí)現(xiàn)基因交流）3 3、基因庫(kù)：、基因庫(kù)：1 1、種群的定義、種群的定義 2 2、種群的繁殖、種群的繁殖 解：解：就就 AaAa 這對(duì)等位基因來(lái)說(shuō)，每個(gè)個(gè)體可以看做含這對(duì)等位基因來(lái)說(shuō)，每個(gè)個(gè)體可以看做含有有2 2個(gè)基因，那么，這個(gè)基因，那么，這100 100 個(gè)個(gè)體共有個(gè)個(gè)體共有200200個(gè)基因個(gè)基因(A(A或或a)a)。由此可知：由此可知：A A 基因的數(shù)目是基因的數(shù)目是2 230 + 60 =120 30 + 60 =120 個(gè)個(gè) a a 基因的數(shù)目是基因的數(shù)目是2 210 + 60 = 80 10 + 60 = 80 個(gè)個(gè) A

16、 A 基因的頻率為基因的頻率為120120200 = 60200 = 60 a a 基因的頻率為基因的頻率為80 80 200 = 40200 = 40 例如，在某昆蟲種群中，決定翅色為綠色的基因?yàn)槔?，在某昆蟲種群中，決定翅色為綠色的基因?yàn)锳 A，決定翅色為褐色的基因?yàn)闆Q定翅色為褐色的基因?yàn)閍 a，從這個(gè)種群中隨機(jī)抽取，從這個(gè)種群中隨機(jī)抽取100100只只個(gè)體，測(cè)得基因型為個(gè)體，測(cè)得基因型為AAAA、AaAa和和aaaa的個(gè)體分別是的個(gè)體分別是 3030、6060和和10 10 個(gè)，個(gè)，試求基因試求基因A A、a a的頻率的頻率？一一 種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化

17、 1-種群是生物進(jìn)化的基本單位種群是生物進(jìn)化的基本單位問(wèn)問(wèn)5 、如何求基因頻率？、如何求基因頻率？4.4.基因頻率：基因頻率：在一個(gè)種群基因庫(kù)中，某個(gè)基因占全部等位在一個(gè)種群基因庫(kù)中，某個(gè)基因占全部等位基因數(shù)的比率，叫做基因頻率?；驍?shù)的比率，叫做基因頻率。問(wèn)問(wèn)4 、什么是基因頻率？、什么是基因頻率？注：基因頻率注：基因頻率= =純合體基因型頻率純合體基因型頻率+ +雜合子基因型頻率的一半雜合子基因型頻率的一半基因頻率基因頻率 =該基因的總數(shù)該基因的總數(shù)該等位基因的總數(shù)該等位基因的總數(shù)基因型頻率基因型頻率=該基因型個(gè)體數(shù)該基因型個(gè)體數(shù)該種群個(gè)體總數(shù)該種群個(gè)體總數(shù)基因頻率基因頻率 基因型頻率基因

18、型頻率A基因頻率基因頻率（30302+602+60）200200 6060 a基因頻率基因頻率 （10102+602+60）200200 4040一一 種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化 1-種群是生物進(jìn)化的基本單位種群是生物進(jìn)化的基本單位AA基因型頻率：基因型頻率：30/100=30% Aa基因型頻率：基因型頻率： 60/100=60% aa基因型頻率：基因型頻率： 10/100=10%則：則：A基因頻率：基因頻率：301/26060 a基因頻率：基因頻率：10 1/260401 1、已知人眼中的褐色（、已知人眼中的褐色（A A）對(duì)藍(lán)色）對(duì)藍(lán)色(a)(a)是顯性。在一個(gè)

19、有是顯性。在一個(gè)有3000030000人的人群中，藍(lán)眼人有人的人群中，藍(lán)眼人有36003600人，褐眼的有人，褐眼的有2640026400人，人，其中純合體有其中純合體有1200012000人。那么，在這個(gè)人群中人。那么，在這個(gè)人群中A A和和a a基因頻基因頻率分布為率分布為一一 種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化 1-種群是生物進(jìn)化的基本單位種群是生物進(jìn)化的基本單位0.640.64和和0.360.362 2、某工廠有男女職工各、某工廠有男女職工各200200人，對(duì)他們進(jìn)行調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)，人，對(duì)他們進(jìn)行調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)，女色盲女色盲5 5人，女性攜帶人，女性攜帶1515人。男性色

20、盲人。男性色盲1111人，求人，求X XB B,X,Xb b的頻的頻率率. .總基因數(shù)：總基因數(shù)：2002200600 XbXb 5個(gè)個(gè) XBXb 15個(gè)個(gè) XBXB 180個(gè)個(gè) XbY 11個(gè)個(gè) XBY 189個(gè)個(gè) Xb： （521511）/600=6% XB： （180215+189）/600=94%3 3、據(jù)調(diào)查，某校學(xué)生中基因型的比例為、據(jù)調(diào)查，某校學(xué)生中基因型的比例為XBXB(42.32%) XBXb (7.36%) XbXb (0.32%)XBY (46%)XbY(4%)，則該地則該地區(qū)區(qū) XB 和和 Xb 的基因頻率分別是的基因頻率分別是 A.6%、8% B.8%、92% C.7

21、8%、92% D.92%、8%一一 種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化 1-種群是生物進(jìn)化的基本單位種群是生物進(jìn)化的基本單位思考：這一種群繁殖若干代以后，其基因頻率會(huì)不會(huì)發(fā)生變化呢？思考：這一種群繁殖若干代以后，其基因頻率會(huì)不會(huì)發(fā)生變化呢？親代親代 基因型頻率基因型頻率AA30% Aa 60%aa10%配子比例配子比例AAaa子代子代 基因型頻率基因型頻率AA Aaaa子代子代 基因頻率基因頻率Aa30% 30% 30% 10%36% 48% 16% 60% 40% A 60%A 60%a 40%a 40%36%24%16%AAAaAa24%aa卵細(xì)胞卵細(xì)胞精子精子一一

22、種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化 1-種群是生物進(jìn)化的基本單位種群是生物進(jìn)化的基本單位子一代子一代 基因型頻率基因型頻率AA36% Aa 48%aa16%配子比例配子比例AAaa子二代子二代 基因型頻率基因型頻率AA Aaaa子二代子二代 基因頻率基因頻率Aa36% 24% 24% 16%36% 48% 16% 60% 40%一一 種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化 1-種群是生物進(jìn)化的基本單位種群是生物進(jìn)化的基本單位用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化1.1.假設(shè)上述昆蟲種群非常大，所有的雌雄個(gè)體間都能自由假設(shè)上述昆蟲種群非常

23、大，所有的雌雄個(gè)體間都能自由交配并產(chǎn)生后代，沒(méi)有遷入和遷出自然選擇對(duì)翅色這一交配并產(chǎn)生后代，沒(méi)有遷入和遷出自然選擇對(duì)翅色這一相對(duì)性狀沒(méi)有作用，基礎(chǔ)相對(duì)性狀沒(méi)有作用，基礎(chǔ)A A 和和a a都不產(chǎn)生突變，據(jù)據(jù)孟德都不產(chǎn)生突變，據(jù)據(jù)孟德爾的分離定律計(jì)算：爾的分離定律計(jì)算： （1 1）A A配子占配子占60%60%，a a配子占配子占40%40%。（2 2）子代基因型頻率：）子代基因型頻率：AAAA占占36%36%；AaAa占占48%48%；aaaa占占16%16%。（3 3）子代種群的基因頻率：）子代種群的基因頻率：A A占占60%60%；a a占占40%40%。一一 種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化種

24、群基因頻率的改變與生物進(jìn)化 1-種群是生物進(jìn)化的基本單位種群是生物進(jìn)化的基本單位（2）子代基因型的頻率各是多少？）子代基因型的頻率各是多少？（3）子代種群的基因頻率各是多少）子代種群的基因頻率各是多少?（4）想一想，子二代，子三代以及若干代以后，種群的）想一想，子二代，子三代以及若干代以后，種群的基因頻率會(huì)同子一代一樣嗎？基因頻率會(huì)同子一代一樣嗎？（1）該種群產(chǎn)生的）該種群產(chǎn)生的A A配子和配子和a a配子的比率各是多少？配子的比率各是多少？子一代基因型頻率子一代基因型頻率AA(36%)Aa(48%)aa(16%)子一代的子一代的配子比率配子比率A(36%)A(24%)a(24%)a(16%)

25、子二代基因型頻率子二代基因型頻率AA(36%)Aa(48%)aa(16%)子二代基因頻率子二代基因頻率A(60%)a(40%)一一 種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化 1-種群是生物進(jìn)化的基本單位種群是生物進(jìn)化的基本單位親代基因型的頻率親代基因型的頻率AA(30%)Aa(60%)aa(10%)親代的親代的配子的比率配子的比率A(30%)A(30%)a(30%)a(10%)子一代基因型頻率子一代基因型頻率AA(36%)Aa(48%)aa(16%)子一代基因頻率子一代基因頻率A(60%)a(40%)子二代基因型頻率子二代基因型頻率AA(36%)Aa(48%)aa(16%)子二

26、代的子二代的配子比率配子比率A(36%)A(24%)a(24%)a(16%)子三代基因型頻率子三代基因型頻率AA(36%)Aa(48%)aa(16%)子三代基因頻率子三代基因頻率A(60%)a(40%) 親代親代 子一代子一代 子二代子二代 子三代子三代基因型基因型頻率頻率AA30%36%36%36%Aa60%48%48%48%aa10%16%16%16%基因基因 頻率頻率A60%60%60%60%a40%40%40%40%種群的基因頻率會(huì)同子一代一樣。種群的基因頻率會(huì)同子一代一樣。 一一 種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化 1-種群是生物進(jìn)化的基本單位種群是生物進(jìn)化的基

27、本單位一一 種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化 1-種群是生物進(jìn)化的基本單位種群是生物進(jìn)化的基本單位結(jié)論：上述上述5個(gè)假設(shè)都成立的條件下，種群基因頻率在世代繁衍過(guò)個(gè)假設(shè)都成立的條件下，種群基因頻率在世代繁衍過(guò)程中不會(huì)發(fā)生變化，程中不會(huì)發(fā)生變化，遵循遵循哈迪哈迪-溫伯格定律（遺傳平衡定律）溫伯格定律（遺傳平衡定律）1908年，英國(guó)數(shù)學(xué)家哈迪和德國(guó)醫(yī)生溫伯格分別提出關(guān)于年，英國(guó)數(shù)學(xué)家哈迪和德國(guó)醫(yī)生溫伯格分別提出關(guān)于基基因穩(wěn)定性因穩(wěn)定性的見解。他們指出，一個(gè)有性生殖的自然種群中，的見解。他們指出，一個(gè)有性生殖的自然種群中，在符在符合以下五個(gè)條件的情況下合以下五個(gè)條件的情況下，各

28、等位基因的頻率和等位基因的基因，各等位基因的頻率和等位基因的基因型頻率在一代一代的遺傳中是穩(wěn)定不變的?；蛘哒f(shuō)是型頻率在一代一代的遺傳中是穩(wěn)定不變的?；蛘哒f(shuō)是保持著基因保持著基因平衡平衡的。的。 1 1、種群很大、種群很大 2 2、個(gè)體之間隨機(jī)交配、個(gè)體之間隨機(jī)交配 3 3、沒(méi)有突變產(chǎn)生、沒(méi)有突變產(chǎn)生 4 4、沒(méi)有個(gè)體遷入遷出、沒(méi)有個(gè)體遷入遷出 5 5、沒(méi)有自然選擇、沒(méi)有自然選擇這五個(gè)條件是：這五個(gè)條件是：基因頻率與基因型頻率的關(guān)系基因頻率與基因型頻率的關(guān)系 處于平衡狀態(tài)的種群，一對(duì)等位基因處于平衡狀態(tài)的種群，一對(duì)等位基因A和和a，A的基因頻率為的基因頻率為p，a的基因頻率為的基因頻率為q，則：

29、，則： 哈迪哈迪- -溫伯格定律可用數(shù)學(xué)方程式表示為：溫伯格定律可用數(shù)學(xué)方程式表示為：( (p p+ +q q) )2 2= =p p2 2+2+2pqpq+ +q q2 2=1=1 = = P PAAAA+ +P PAaAa+ +P PaaaaAA的基因型頻率為的基因型頻率為p2Aa的基因型頻率為的基因型頻率為2pqaa的基因型頻率為的基因型頻率為q2 2上述計(jì)算結(jié)果是建立在五個(gè)假設(shè)條件基礎(chǔ)上的。對(duì)自然上述計(jì)算結(jié)果是建立在五個(gè)假設(shè)條件基礎(chǔ)上的。對(duì)自然界的種群來(lái)說(shuō)這五個(gè)條件都成立嗎？你能舉出哪些實(shí)例？界的種群來(lái)說(shuō)這五個(gè)條件都成立嗎？你能舉出哪些實(shí)例？ 4如果該種群出現(xiàn)新的突變型（基因型為如果該

30、種群出現(xiàn)新的突變型（基因型為A2a或或A2A2,也就是產(chǎn)生新的等位基因也就是產(chǎn)生新的等位基因A2，種群的基因頻率會(huì)變化嗎？，種群的基因頻率會(huì)變化嗎？基因基因A2的頻率可能會(huì)怎樣變化？的頻率可能會(huì)怎樣變化？ 2. 2.對(duì)自然界的種群來(lái)說(shuō)，這五個(gè)條件不可能同時(shí)都成對(duì)自然界的種群來(lái)說(shuō)，這五個(gè)條件不可能同時(shí)都成立。例如，翅色與環(huán)境色彩較一致的，被天敵發(fā)現(xiàn)的機(jī)會(huì)立。例如，翅色與環(huán)境色彩較一致的，被天敵發(fā)現(xiàn)的機(jī)會(huì)就少些。就少些。 突變產(chǎn)生新的基因會(huì)使種群的基因頻率發(fā)生變化?；蛲蛔儺a(chǎn)生新的基因會(huì)使種群的基因頻率發(fā)生變化?；駻2的頻的頻率是增加還是減少，要看這一突變對(duì)生物體是有益的還是有害的。率是增加還是

31、減少，要看這一突變對(duì)生物體是有益的還是有害的。 3顯然同時(shí)滿足以上顯然同時(shí)滿足以上5個(gè)條件是不可能的，即使前個(gè)條件是不可能的，即使前四個(gè)條件可以滿足，基因突變和染色體變異總會(huì)發(fā)生的。四個(gè)條件可以滿足，基因突變和染色體變異總會(huì)發(fā)生的。為什么？以上為什么？以上5種因素中哪些因素是影響基因頻率變化的種因素中哪些因素是影響基因頻率變化的根本原因？根本原因？變異是絕對(duì)會(huì)發(fā)生的。變異是引起基因頻率改變的根本原因。變異是絕對(duì)會(huì)發(fā)生的。變異是引起基因頻率改變的根本原因。影響種群基因頻率變化的根本原因是什么？影響種群基因頻率變化的根本原因是什么？變異變異 變異的類型有那些？變異的類型有那些？不能遺傳的變異不能遺

32、傳的變異可遺傳的變異可遺傳的變異基因突變基因突變?nèi)旧w變異染色體變異基因重組基因重組突變突變可遺傳變異可遺傳變異為進(jìn)化提供了原材料為進(jìn)化提供了原材料(二二)、突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料、突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料實(shí)例：實(shí)例：在經(jīng)常在經(jīng)常刮大風(fēng)刮大風(fēng)的海島上，無(wú)翅或殘翅的昆蟲的海島上，無(wú)翅或殘翅的昆蟲 特別多特別多突變的有利和有害也不是絕對(duì)的，取決于生物生存的環(huán)境。探究自然選擇對(duì)種群基因頻率的影響探究自然選擇對(duì)種群基因頻率的影響自然選擇可以使種群的基因頻率定向改變自然選擇可以使種群的基因頻率定向改變問(wèn)題：?jiǎn)栴}：樺尺蠖種群中樺尺蠖種群中s s基因的頻率為什么越來(lái)越低？基因的頻率為什么越來(lái)越

33、低？假設(shè)：假設(shè)：根據(jù)前面所學(xué)的你能做出假設(shè)嗎？根據(jù)前面所學(xué)的你能做出假設(shè)嗎？長(zhǎng)滿地衣的樹干上的樺尺蠖長(zhǎng)滿地衣的樹干上的樺尺蠖黑褐色樹干上的樺尺蠖黑褐色樹干上的樺尺蠖英英19世紀(jì)曼徹斯特世紀(jì)曼徹斯特英英20世紀(jì)曼徹斯特世紀(jì)曼徹斯特 現(xiàn)在我們用數(shù)學(xué)方法來(lái)討論一下樺尺蠖基因頻率變現(xiàn)在我們用數(shù)學(xué)方法來(lái)討論一下樺尺蠖基因頻率變化的原因。化的原因。18701870年樺尺蠖的基因型頻率為年樺尺蠖的基因型頻率為SS 10% SS 10% ； Ss Ss 20%20%； ss 70%ss 70%，在樹干變黑這一環(huán)境條件下假如樹干變，在樹干變黑這一環(huán)境條件下假如樹干變黑不利于淺色樺尺蠖的生存，使得種群中淺色個(gè)體每

34、年黑不利于淺色樺尺蠖的生存，使得種群中淺色個(gè)體每年減少減少10%10%，黑色個(gè)體每年增加，黑色個(gè)體每年增加10%10%，以后的幾年內(nèi)，樺尺，以后的幾年內(nèi)，樺尺蠖種群每年的基因型頻率與基因頻率是多少呢？蠖種群每年的基因型頻率與基因頻率是多少呢？第第1年年 第第2年年第第3年年第第4年年基因基因型頻型頻率率SS10%10%11.5%11.5%Ss20%20%22.9%22.9%ss70%70%65.6%65.6%基因基因頻率頻率S20%20%23%23%s80%80%77%77%13.1%升高升高26%60.9%26.1%73.9%14.6%29.3%56.1%29.3%70.7%降低降低(1)(

35、1)在這個(gè)探究實(shí)驗(yàn)中根據(jù)上面的數(shù)據(jù)分析，變黑的環(huán)在這個(gè)探究實(shí)驗(yàn)中根據(jù)上面的數(shù)據(jù)分析，變黑的環(huán)境對(duì)樺尺蠖產(chǎn)生了什么樣的影響？變黑的環(huán)境對(duì)樺尺蠖境對(duì)樺尺蠖產(chǎn)生了什么樣的影響？變黑的環(huán)境對(duì)樺尺蠖淺色個(gè)體的出生率有影響嗎？淺色個(gè)體的出生率有影響嗎？(2)(2)在自然選擇中，直接受選擇的是基因型還是表在自然選擇中，直接受選擇的是基因型還是表現(xiàn)型？現(xiàn)型？ 變黑的環(huán)境使控制淺色的變黑的環(huán)境使控制淺色的s s基因頻率減少基因頻率減少,S,S基基因頻率增加因頻率增加 許多淺色個(gè)體可能在沒(méi)有交配、產(chǎn)卵前就已被許多淺色個(gè)體可能在沒(méi)有交配、產(chǎn)卵前就已被天敵捕食天敵捕食 天敵看到的是樺尺蠖的體色（表現(xiàn)型）而不是天敵看到

36、的是樺尺蠖的體色（表現(xiàn)型）而不是控制體色的基因控制體色的基因（三）、（三）、自然選擇決定生物進(jìn)化的方向自然選擇決定生物進(jìn)化的方向 通過(guò)這個(gè)例子可以看出，種群中產(chǎn)生的通過(guò)這個(gè)例子可以看出，種群中產(chǎn)生的變異是不定變異是不定向的向的，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的自然選擇自然選擇，其中的不利變異被不，其中的不利變異被不斷淘汰，有利變異則逐漸積累，從而使種群的斷淘汰，有利變異則逐漸積累，從而使種群的基因基因頻率發(fā)生定向改變頻率發(fā)生定向改變，導(dǎo)致生物朝著一定的方向緩慢，導(dǎo)致生物朝著一定的方向緩慢地進(jìn)化。因此，地進(jìn)化。因此，自然選擇決定生物進(jìn)化的方向自然選擇決定生物進(jìn)化的方向。 從微觀（基因）來(lái)看進(jìn)化過(guò)程為：從微

37、觀（基因）來(lái)看進(jìn)化過(guò)程為：淘汰不利變異的基因，淘汰不利變異的基因，保留了有利變異基因，通過(guò)遺傳逐漸積累。保留了有利變異基因，通過(guò)遺傳逐漸積累。 從宏觀（性狀）上來(lái)看進(jìn)化過(guò)程：性狀與環(huán)境色彩相似，從宏觀（性狀）上來(lái)看進(jìn)化過(guò)程：性狀與環(huán)境色彩相似，較能適應(yīng)環(huán)境而大量生存；性狀與環(huán)境色彩差異很大，易被捕較能適應(yīng)環(huán)境而大量生存；性狀與環(huán)境色彩差異很大，易被捕食者捕食而大量被淘汰。食者捕食而大量被淘汰。表現(xiàn)為適者生存，不適者被淘汰。表現(xiàn)為適者生存，不適者被淘汰。 重點(diǎn)提示：重點(diǎn)提示：變異是不定向的，自然選擇是定向的變異是不定向的，自然選擇是定向的.生物進(jìn)化過(guò)程的實(shí)質(zhì)生物進(jìn)化過(guò)程的實(shí)質(zhì):種群基因頻率發(fā)生變

38、化的過(guò)程。種群基因頻率發(fā)生變化的過(guò)程。 2、 種群中的基因頻率是可以改變的，導(dǎo)致基因頻種群中的基因頻率是可以改變的，導(dǎo)致基因頻率改變的因素有哪些？率改變的因素有哪些？1、你能說(shuō)出自然選擇、種群基因頻率和生物進(jìn)化三者的關(guān)系嗎？自然選擇可以使種群的基因頻率定向改變，自自然選擇可以使種群的基因頻率定向改變，自然選擇決定生物的進(jìn)化方向，生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)然選擇決定生物的進(jìn)化方向，生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率發(fā)生變化的過(guò)程。是種群基因頻率發(fā)生變化的過(guò)程。思考與思考與討論討論 以下是英國(guó)曼徹斯特地區(qū)樺尺蠖的體色變化過(guò)程，請(qǐng)分以下是英國(guó)曼徹斯特地區(qū)樺尺蠖的體色變化過(guò)程，請(qǐng)分析回答下列問(wèn)題：析回答下列問(wèn)題：(1)1850年以前，淺色樺尺蠖占95以上，黑色樺尺蠖不到5，這表明稀有的黑色型是由淺色型通過(guò) 產(chǎn)生的。(2)從18501898年間，黑色樺尺蠖逐漸取代淺色樺尺蠖，使種群呈現(xiàn)出過(guò)渡性多態(tài)現(xiàn)象，這表明黑色基因（）和淺色基因（s）的頻率均產(chǎn)生_。(3)被污染的環(huán)境使得淺色樺尺蠖容易被鳥類捕食而處于劣勢(shì)，黑色樺尺蠖由于具有保護(hù)色而處于優(yōu)勢(shì)。這表明，_通過(guò)保留有利基因型個(gè)體和淘汰不利基因型個(gè)體，導(dǎo)致種群的_定向改變，使種群產(chǎn)生的適應(yīng)新環(huán)境的黑色突變類型得到迅速發(fā)展。(4)以上事實(shí)表明，生物進(jìn)化的方向是由_決定的。（基因）突變（基因