現(xiàn)代生物進化理論的主要內(nèi)容(講課)

第2節(jié)現(xiàn)代生物進化理論的主要內(nèi)容一、種群基因頻率的改變與生物進化探究活動（一）情景：如果在灰色翅（基因型為aa)昆蟲的群體中偶然出現(xiàn)一只綠色翅（Aa)的變異個體，且綠色比灰色更不容易被敵害發(fā)現(xiàn)。討論題目：1.根據(jù)達爾文“適者生存、不適者淘汰”的觀點該綠色個體一定能被選擇下來嗎？2.如果該綠色個體能很好的生活下來，它體內(nèi)的A基因怎樣才能傳遞給后代？3、如果Aa與其他個體交配生殖，后代還會是綠色嗎？

個體的基因型也會隨著個體的死亡而消失，但決定表現(xiàn)型的基因卻可以通過有性生殖來傳給后代.后代會發(fā)生性狀分離，出現(xiàn)aa的個體。探究活動（二）1.怎樣的一群個體可以稱為種群呢？實際上，在自然界中，每個物種總是分成一個一個或大或小的群體，這些群體就是不同的種群2.一個生物的“種”或“物種”與種群又有什么區(qū)別呢？生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個體叫做種群現(xiàn)在練練吧！以下描述是種群嗎？1.一片草地上的全部蛇。2.我國長江流域的全部白暨豚。3.一個池塘內(nèi)的所有魚。4.一個寺廟里的全部和尚。5.琿春一中里的全部楊樹思考？一個種群中的個體是機械地集合在一起嗎？一個種群中的個體是能自由交配、繁殖的，因此種群是生物繁殖的基本單位探究活動（三）1.什么是基因庫？基因頻率的含義是什么？一個種群中全部個體所含有的全部基因叫這個種群的基因庫。在一個種群基因庫中，某基因占全部等位基因數(shù)的比率叫做基因頻率。在一個種群中，某基因型個體占全部個體的比率?；蛐皖l率：有關(guān)基因頻率的計算1．常染色體遺傳方面的基因頻率計算①通過基因型個數(shù)計算基因頻率基因頻率=種群中該基因的總數(shù)／種群中該等位基因的總數(shù)。

例1：從某個種群中隨機抽出100個個體，測知基因型為AA、Aa和aa的個體分別是30、60和10個，求A，A的基因頻率。②通過基因型頻率計算基因頻率一個等位基因頻率=該等位基因純合子的頻率+1/2雜合子的頻率例2：從某種生物種群中隨機抽出一定數(shù)量的個體，其中基因型為AA的個體占24%，基因型為Aa的個體占72%，基因型為aa的個體占4%，基因A和基因a的頻率分別是()A.24%72%B.36%64%C.57%43%D.60%

40%按基因型頻率計算：A=AA＋1/2Aa=24%＋1/2×72%=60%a=aa＋1/2Aa=4%＋1/2×72%=40%有關(guān)基因頻率的計算探究活動（三）遺傳平衡狀態(tài)3.用數(shù)學方法討論基因頻率的改變假設(shè)討論題2中的群體滿足以下五個條件：①昆蟲群體數(shù)量足夠大，②全部的雌雄個體間都能自由交配并能產(chǎn)生后代，③沒有遷入與遷出，④AA、Aa、aa三種基因型昆蟲的生存能力完全相同（也就是說自然選擇對A、a控制的翅型性狀沒有作用）⑤也沒有基因突變和染色體變異。計算：

(1)子一代、子二代、子三代的基因頻率與基因型頻率在有性生殖過程中，如果符合遺傳平衡，產(chǎn)生的雌雄配子：

A60%A60%a40%a40%36%24%16%AAAaAa24%aa卵子精子

親代子一代

子二代

子三代基因型頻率AA30%Aa60%aa10%基因頻率A60%a40%36%48%16%60%40%36%16%48%60%60%40%40%（2）分析各代基因頻率與基因型頻率相同嗎？

36%48%16%遺傳平衡定律（哈代-溫伯格定律）如果一個種群符合下列條件：⒈種群是極大的；⒉種群個體間的交配是隨機的，也就是說種群中每一個個體與種群中其他個體的交配機會是相等的；⒊沒有突變產(chǎn)生⒋種群之間不存在個體的遷移或基因交流⒌沒有自然選擇；那么，這個種群的基因頻率（包括基因型）就可以一代代穩(wěn)定不變，保持平衡。（遺傳平衡的種群是理想的種群）。如果用p代表A基因的基因頻率，q代表基因a的頻率，那么（p+q）2=p2+2pq+q2=1；

p+q=1；AA=p2；Aa=2pq；aa=q2；運用遺傳平衡公式：例3：在某一個種群中，已調(diào)查得知，隱性性狀者（等位基因用A、a表示）占16%，那么該種群的AA、Aa基因型個體出現(xiàn)的概率分別為：A.0.36、0.48B.0.36、0.24C.0.16、0.48D.0.48、0.36第一步已知隱性性狀者即aa的基因型頻率為16%，那么a基因的頻率為0.4、A的基因頻率為1-0.4=0.6。第二步將其看作在理想的狀態(tài)下，運用遺傳平衡公式進行計算：AA%=A%×A%=0.6×0.6=0.36；Aa%=2×A%×a%=2×0.6×0.4=0.48有關(guān)基因頻率的計算（3）上述計算結(jié)果是在滿足五個假設(shè)條件的基礎(chǔ)上計算的，對自然界的種群來說，這五個條件都能成立嗎？特別是如果第⑤點假設(shè)成立這與前面我們所學的基因突變的哪個特點相違背？基因突變與基因頻率的改變有什么關(guān)系？普遍存在隨機發(fā)生突變頻率很低多數(shù)對生物體是有害的不定向的基因突變可產(chǎn)生新基因(等位基因)，基因突變是可遺傳變異的根本來源；是基因頻率改變的基礎(chǔ)。

遺傳平衡所指的種群是理想種群，在自然條件下，這樣的種群是不存在的。所以種群基因頻率遲早要發(fā)生變化，所以種群的進化是必然的。思考：生物自發(fā)突變的頻率很低，且大多數(shù)突變對生物體是有害的，它為何還能作為生物進化的原材料呢？

例果蠅約有104對基因，假定每個基因的突變率都是10－5，若有一個中等數(shù)量的果蠅種群（約有108個個體），那么每一代出現(xiàn)基因突變數(shù)是多少呢？2×104×10－5個體×108種群=2

×107不可以遺傳的變異可遺傳的變異基因突變?nèi)旧w變異基因重組突變突變和基因重組產(chǎn)生生物進化的原材料突變產(chǎn)生等位基因基因重組多種多樣的基因型種群出現(xiàn)大量的可遺傳變異變異是不定向的形成了進化的原材料（1）根據(jù)前面所學的你能做出假設(shè)嗎？探究活動（四）“探究自然選擇對種群基因頻率的影響”ss長滿地衣的樹干上的樺尺蠖

黑褐色樹干上的樺尺蠖

自然選擇可以使種群的基因頻率定向改變探究活動（三）2）現(xiàn)在我們用數(shù)學方法來討論一下樺尺蠖基因頻率變化的原因。1870年樺尺蠖的基因型頻率為SS10%；Ss20%；ss70%，在樹干變黑這一環(huán)境條件下假如樹干變黑不利于樺尺蠖的生存，使得種群中淺色個體每年減少10%，黑色個體每年增加10%，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？第1年第2年第3年第4年……基因型頻率SS10%11.5%Ss20%22.9%ss70%65.6%基因頻率S20%23%s80%77%70.7%26%29.2%14.7%56.1%60.9%26.1%73.9%29.3%13.1%升高降低(3)在這個探究實驗中根據(jù)上面的數(shù)據(jù)分析，變黑的環(huán)境對樺尺蠖產(chǎn)生了什么樣的影響？變黑的環(huán)境對樺尺蠖淺色個體的出生率有影響嗎？(4)在自然選擇中，直接受選擇的是基因型還是表現(xiàn)型？變黑的環(huán)境使控制淺色的s基因頻率減少，S基因頻率增加。許多淺色個體可能在沒有交配、產(chǎn)卵前就已被天敵捕食天敵看到的是樺尺蠖的體色（表現(xiàn)型）而不是控制體色的基因原因：淘汰不利變異基因、積累有利變異基因結(jié)果：使基因頻率定向改變。結(jié)論：自然選擇決定生物進化的方向自然選擇對種群基因頻率的影響變異是不定向的不利變異被淘汰,有利變異逐漸積累經(jīng)過自然選擇種群的基因頻率發(fā)生定向改變生物朝一定方向緩慢進化自然選擇表現(xiàn)型基因型基因頻率直接間接6.某島嶼上存在著尺蛾的兩個變種，該地區(qū)原為森林，后建設(shè)成工業(yè)區(qū)。下表為該地區(qū)不同時期的兩個變種尺蛾的數(shù)量比。這些變產(chǎn)生的原因是A．灰尺蛾遷離，黑尺蛾遷入B．工業(yè)煤煙使灰尺蛾變成黑尺蛾C．自然選擇作用D．人工選擇的作用7.用現(xiàn)代生物進化理論分析解釋狼的進化過程。(1)狼群中存在不同類型的個體，如有跑得快的，有跑得慢的。它說明生物具有______的特性，而這種特性是生物進化的

。(2)隨著環(huán)境的改變，食物稀少，跑得快、兇猛的狼才能獲得食物生存下去。這樣，食物、環(huán)境對狼起了______作用，而這種作用是______的，它決定著生物進化的______。森林時期工業(yè)時期灰蛾黑蛾灰蛾黑蛾99%1%1%99%變異原材料選擇方向定向的C2.伴X遺傳方面的基因頻率計算這類題目的特殊點是：X染色體總數(shù)的正確計算，因為男性中只有一個X染色體，所以計算男性X染色體總數(shù)時不需要乘以2，這樣就能夠得出正確的結(jié)果。有關(guān)基因頻率的計算例7：(2003年2月南京調(diào)研卷)對某校學生進行色盲遺傳病調(diào)查研究后發(fā)現(xiàn)：780名女生中有患者23人、攜帶者52人；820名男生中有患者65人，那么該群體中色盲基因的頻率是()A.4.4%B.5.1%C.6.8%D.10.2%【解析】色盲是伴X染色體隱性遺傳，女性色盲患者的基因型是：XbXb

，女性攜帶者的基因型是：XBXb，男性色盲患者的基因型是：XbY。(男性無攜帶者)根據(jù)題意，780名女生中有患者23人、攜帶者52