現(xiàn)代生物進化理論的主要內(nèi)容 課件

第2節(jié)現(xiàn)代生物進化理論的主要內(nèi)容1．解釋種群、種群基因庫、基因頻率等概念。2．運用數(shù)學(xué)方法討論種群基因頻率的變化。3．說明現(xiàn)代生物進化理論的主要內(nèi)容。4．舉例說明共同進化和生物多樣性形成的原因。一、種群是生物進化的基本單位1．種群概念生活在一定區(qū)域的

生物的全部個體叫種群。2．特點彼此可以交配，并通過繁殖將各自的

傳給后代。3．基因庫一個種群中全部個體所含有的

叫該種群的基因庫。同種基因全部基因4．基因頻率在一個種群基因庫中，某個基因占全部

的比率叫基因頻率。種群在繁衍過程中，

有新老交替，

卻代代相傳，故種群才是進化的基本單位。等位基因數(shù)個體基因二、突變和基因重組是產(chǎn)生進化的原材料1．可遺傳的變異來源于

、基因重組和

。其中基因突變和

統(tǒng)稱為突變。2．雖然生物自發(fā)突變的頻率

，而且突變大多是

的，但是種群是由

個體組成的，每個個體的每一個細胞內(nèi)都有

個基因，這樣，每一代就會產(chǎn)生

的突變，因此突變能作為生物進化的原材料。基因突變?nèi)旧w變異染色體變異很低有害許多成千上萬大量3．突變的有害和有利也不是絕對的，這往往取決于生物的

。4．由于突變和基因重組都是

、

，因此它們只能提供生物進化的原材料，不能

生物進化的方向。生存環(huán)境隨機的不定向的決定1．基因突變和基因重組對種群遺傳組成的影響一樣嗎？為什么？提示：不一樣。因為只有基因發(fā)生突變才能出現(xiàn)新基因，才能豐富基因庫，改變基因頻率，而基因重組只能增加基因型的種類。三、自然選擇決定生物進化的方向在自然選擇的作用下，具有

的個體有更多機會產(chǎn)生后代，種群中相應(yīng)基因的頻率會不斷

；具有

的個體留下后代的機會少，種群中相應(yīng)基因的頻率會

。即自然選擇使種群的基因頻率發(fā)生

改變，導(dǎo)致生物朝著一定方向不斷進化。有利變異提高不利變異下降定向四、隔離與物種的形成1．物種指能夠在自然狀態(tài)下相互交配并且產(chǎn)生可育后代的一群生物。2．隔離指不同種群間的個體，在自然條件下基因不能

的現(xiàn)象。自由交流(1)若引起隔離的原因是由于地理上的障礙導(dǎo)致種群間不能發(fā)生基因交流，稱為

。(2)若引起隔離的原因是由于求偶方式、繁殖期不同，植物因開花季節(jié)、花的形態(tài)不同等導(dǎo)致種群間個體不能相互交配，或即使交配成功，也不能產(chǎn)生可育的后代，稱為

。3．兩者之間的關(guān)系不同的物種之間肯定存在著

；種群之間出現(xiàn)了

則標(biāo)志著已經(jīng)形成新物種。地理隔離生殖隔離生殖隔離生殖隔離2．物種的形成是否必須要經(jīng)過隔離？是否必須要經(jīng)過地理隔離？提示：必須要經(jīng)過隔離，但可以不經(jīng)過地理隔離。五、現(xiàn)代生物進化理論的觀點及發(fā)展1．觀點(1)

是生物進化的基本單位，生物進化的實質(zhì)在于種群

的改變。(2)

和

產(chǎn)生進化的原材料。(3)

決定生物進化的方向。(4)

是物種形成的必要條件。種群基因頻率突變基因重組自然選擇隔離2．發(fā)展(1)有些學(xué)者認(rèn)為：大量的基因突變是

，自然選擇對這些基因突變不起作用，決定生物進化方向的是

的逐漸積累，而不是

。(2)有些人認(rèn)為：物種形成并不都是漸變的過程，而是種群

與迅速形成

交替出現(xiàn)的過程。中性的中性突變自然選擇長期穩(wěn)定新物種六、共同進化1．概念共同進化是指

之間，

與

之間在相互影響中不斷進化和發(fā)展。2．意義通過漫長的共同進化過程，地球上不僅出現(xiàn)了千姿百態(tài)的

，而且形成了多種多樣的

。不同物種生物無機環(huán)境物種生態(tài)系統(tǒng)3．實例(1)某種蘭花長著細長的花矩，花矩的頂端貯存著花蜜，同時有一種蛾生有同樣細長的吸管似的口器，可以從花矩中吸到花蜜，這兩種生物的出現(xiàn)是

的結(jié)果。(2)在獵豹追捕斑馬的過程中，由于相互選擇，獵豹和斑馬中跑得快的個體生存下來，跑得慢的個體被淘汰，使獵豹和斑馬的奔跑速度都加快，這體現(xiàn)了生物

的觀點。(3)由于地球上原始大氣中是沒有

的，因此最早出現(xiàn)的生物都是

的，最早的

的出現(xiàn)，使得原始大氣中有了

，這就為

生物的出現(xiàn)創(chuàng)造了前提條件。共同進化共同進化氧氣厭氧光合生物氧氣好氧3．捕食者與被捕食者的共同進化中，從生物個體和種群兩個方面分析是有利的還是有害的？提示：從個體考慮，對淘汰個體來說是有害的，從種群考慮，有利于種群發(fā)展。七、生物多樣性的形成1．生物多樣性的內(nèi)容

多樣性、

多樣性和

多樣性。2．生物多樣性形成的進化歷程(1)了解進化歷程的主要依據(jù)是化石，最早的生物化石是距今35億年前的

化石。(2)大約35億年前～15億年前，地球上的生物主要是海洋中種類不多的

和

，是只有

和

的兩極生態(tài)系統(tǒng)。基因物種生態(tài)系統(tǒng)古細菌藍藻細菌生產(chǎn)者分解者(3)大約15億年前，出現(xiàn)了

生物，出現(xiàn)了一種新的繁殖方式：

，實現(xiàn)了

，增強了生物變異的

，加快了生物進化的

。(4)距今約5.7億～5.0億年前的寒武紀(jì)，海洋中有大量的

，物種爆發(fā)式地迅速形成。大量的動物構(gòu)成了生態(tài)系統(tǒng)的第三級

，這一方面使生態(tài)系統(tǒng)具有更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，另一方面對

的進化產(chǎn)生重要影響。真核有性生殖基因的重組多樣性速度無脊椎動物消費者植物(5)大約距今4億年前，一些海洋植物開始適應(yīng)陸地生活，形成原始的陸生植物，主要是

，隨后出現(xiàn)了適應(yīng)陸地生活的動物——

。(6)生物的登陸改變著陸地環(huán)境，陸地上復(fù)雜的環(huán)境又為生物進化提供了廣闊的舞臺。

和

先后扮演生產(chǎn)者的主角，

、

等成為地球上占優(yōu)勢的動物類群，復(fù)雜多樣的陸地生態(tài)系統(tǒng)逐漸形成。蕨類植物原始兩棲類裸子植物被子植物鳥類哺乳類【拓展延伸】在種群中一對等位基因的基因頻率之和等于1，基因型頻率之和也等于1。(3)根據(jù)遺傳平衡定律計算基因頻率和基因型頻率①遺傳平衡定律在一個有性生殖的自然種群中，在符合以下5個條件的情況下，各等位基因的頻率和基因型頻率在一代一代的遺傳中是穩(wěn)定不變的，或者說是保持著基因平衡的。這5個條件是a．種群是極大的；b．種群中個體間的交配是隨機的；c．沒有突變發(fā)生；d．沒有新基因加入；e．沒有自然選擇。設(shè)A頻率為p，a頻率為q，則p＋q＝1。②基因頻率與基因型頻率的特點雄配子雌配子A(p)a(q)A(p)AA(p2)Aa(pq)a(q)Aa(pq)aa(q2)

下列關(guān)于基因頻率、基因型頻率與生物進化的敘述正確的是(

)A．一個種群中，控制一對相對性狀的各種基因型頻率的改變說明物種在不斷進化B．一個種群中，控制一對相對性狀的基因頻率之和為1C．基因型為Aa的個體自交后代所形成的種群中，A基因的頻率大于a基因的頻率D．因色盲患者中男性數(shù)量大于女性，所以男性群體中色盲的基因頻率大于女性群體解析：生物進化的實質(zhì)是種群基因頻率的改變，而不是基因型頻率的改變?；蝾l率是每種基因占控制本性狀所有基因的比例，所以各項之和為1。由于適應(yīng)環(huán)境的性狀會得到保留，控制此性狀基因的頻率會上升，所以無法判斷A還是a的基因頻率更高。由于男性中只有一條X染色體，色盲是隱性遺傳病，故男性患色盲的幾率大于女性，但在男性和女性中色盲的基因頻率是相同的。答案：B1．(2012南京高一檢測)在調(diào)查某小麥種群時發(fā)現(xiàn)T(抗銹病)對t(易感染)為顯性，在自然情況下該小麥種群可以自由傳粉，據(jù)統(tǒng)計TT為20%，Tt為60%，tt為20%，該小麥種群突然大面積感染銹病，致使易感染小麥在開花之前全部死亡。計算該小麥在感染銹病之前與感染銹病之后基因T的頻率分別是多少(

)A．50%和50%

B．50%和62.5%C．62.5%和50% D．50%和100%解析：感染銹病前，T的基因頻率＝20%＋1/2×60%＝50%；感染銹病后，TT與Tt的比例為20%∶60%＝1∶3，因此T的基因頻率＝1/4＋1/2×3/4＝62.5%。答案：B二、隔離與物種的形成1．地理隔離與生殖隔離的比較地理隔離生殖隔離區(qū)別概念同一種生物由于地理上的障礙而分成不同的種群，使得種群間不能發(fā)生基因交流的現(xiàn)象不同物種之間一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能產(chǎn)生可育的后代特點自然條件下基因不能交流，一定條件下可以進行基因交流種群間不能發(fā)生基因交流結(jié)果形成不同的亞種形成不同的物種地理隔離生殖隔離聯(lián)系地理隔離是物種形成的量變階段，生殖隔離是物種形成的質(zhì)變階段；長期的地理隔離通常會形成生殖隔離，生殖隔離是物種形成的關(guān)鍵，是物種形成的最后階段2.物種和種群的比較物種種群區(qū)別概念能夠在自然狀態(tài)下相互交配并且產(chǎn)生可育后代的一群生物生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個體范圍不同區(qū)域的同種生物的不同種群較小范圍的同種生物的全部個體判斷標(biāo)準(zhǔn)不同物種之間存在生殖隔離不存在生殖隔離聯(lián)系①同一物種是由不同的種群構(gòu)成的②同一物種的不同種群在一定條件下可以進行基因交流3.物種形成的方式(1)物種的形成主要為漸變式(2)爆發(fā)式爆發(fā)式物種形成是在一個較短時間內(nèi)完成的。主要起源于個體的染色體變異或遠緣雜交以及染色體加倍等，如六倍體普通小麥。(3)人工創(chuàng)造新物種：利用了遠緣雜交和染色體加倍的原理，如八倍體小黑麥?！就卣寡由臁?/p>

(1)上述形成新物種方式的區(qū)別在于是否經(jīng)過地理隔離，相同之處是都達到了生殖隔離。(2)隔離是物種形成的必要條件a．新物種形成的標(biāo)志：出現(xiàn)生殖隔離。b．物種形成的三個基本環(huán)節(jié)：突變和基因重組、自然選擇、隔離。 (2012北京東城區(qū)檢測)下圖表示生物新物種形成的基本環(huán)節(jié)，下列敘述正確的是(

)A．自然選擇過程中，直接受選擇的是基因型，進而導(dǎo)致基因頻率的改變B．同一物種不同種群基因頻率的改變能導(dǎo)致種群基因庫的差別越來越大，但生物沒有進化C．地理隔離能使種群基因庫產(chǎn)生差別，必然導(dǎo)致生殖隔離D．種群基因頻率的改變是產(chǎn)生生殖隔離的前提條件解析：自然選擇過程中，直接受選擇的是表現(xiàn)型，進而導(dǎo)致基因頻率的改變，生物進化的實質(zhì)是基因頻率的改變；地理隔離能使種群的基因庫產(chǎn)生差別，但不一定能產(chǎn)生生殖隔離；種群基因頻率的改變是產(chǎn)生生殖隔離的前提條件。答案：D【觸類旁通】物種形成與生物進化的關(guān)系內(nèi)容物種形成生物進化標(biāo)志生殖隔離出現(xiàn)基因頻率改變變化后生物與原生物關(guān)系屬于不同物種可能屬于一個物種二者關(guān)系①生物進化的實質(zhì)是基因頻率改變，這種改變可大可小，不一定會突破物種的界限，基因頻率發(fā)生改變，生物一定進化，但生物進化不一定導(dǎo)致新物種的形成②新物種的形成是生物長期進化的結(jié)果

2．達爾文在加拉帕戈斯群島上發(fā)現(xiàn)幾種地雀，用現(xiàn)代生物進化理論解釋這一現(xiàn)象，下列說法錯誤的是(

)A．經(jīng)過長期的地理隔離達到生殖隔離，導(dǎo)致原始地雀物種形成幾種不同的地雀物種B．生殖隔離一旦形成，原來屬于同一物種的地雀很快進化形成不同的物種C．這些地雀原先屬于同一地雀物種，從南美洲大陸遷來后，逐漸分布在群島中的不同的島嶼，出現(xiàn)不同的突變和基因重組D．自然選擇對不同種群的基因頻率的改變所起的作用有所差別，最終導(dǎo)致這些種群的基因庫變得很不相同，并逐漸出現(xiàn)生殖隔離解析：現(xiàn)代生物進化理論對群島上各種地雀進化過程的正確解釋是：經(jīng)過長期的地理隔離，再經(jīng)過生殖隔離后逐漸進化形成的。那些原屬于同一物種的地雀，從南美大陸遷來后，在不同群島上(地理隔離)出現(xiàn)不同的突變和重組。由于每個島上的食物和棲息條件互不相同，自然選擇對不同種群基因頻率的改變所起到的作用就有差別，在一個種群中，某些基因被保留下來，而在另一個種群中，被保留下來的可能是另一些基因。久而久之，這些基因庫會變得很不相同，并逐步出現(xiàn)生殖隔離。生殖隔離一旦形成，原來屬于同一物種的地雀就成了不同的物種。答案：B三、共同進化與生物多樣性的形成1．共同進化的內(nèi)容與意義(1)內(nèi)容①不同物種之間的影響既包括種間互助，也包括種間斗爭。②無機環(huán)境的選擇作用可定向改變種群的基因頻率，導(dǎo)致生物朝著一定方向進化；生物的進化反過來又會影響無機環(huán)境。(2)意義共同進化是千姿百態(tài)的物種和多種多樣的生態(tài)系統(tǒng)的形成原因。2．生物多樣性的分析(1)生物多樣性三個層次之間的聯(lián)系【拓展延伸】基因多樣性是形成物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性的基礎(chǔ)，反過來物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性又影響基因多樣性。(2)生物多樣性形成圖解

下列有關(guān)生物的進化和生物多樣性的敘述錯誤的是(

)A．自然界中種群的基因頻率總是在不斷變化的，基因頻率的變化是導(dǎo)致基因庫變化的原因B．狼和鹿通過捕食和被捕食進行著相互選擇，實現(xiàn)共同進化C．從分子水平上看，生物的性狀具有多樣性的直接原因是基因的多樣性D．生物多樣性包括基因多樣性、物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性解析：種群中基因頻率改變一定會導(dǎo)致基因庫的改變；共同進化過程可以發(fā)生在生物與生物之間，也可以發(fā)生在生物與無機環(huán)境之間；生物多樣性的直接原因是蛋白質(zhì)分子的多樣性，基因多樣性是生物多樣性的根本原因；生物多樣性包括基因多樣性、物種多樣性、生態(tài)系統(tǒng)多樣性。答案：C解析：狼和鹿互為對方的生存環(huán)境，對對方進行著選擇。相互選擇的結(jié)果使雙方都朝著快速奔跑的方向進化，對雙方都有利，有利于增加物種多樣性，它們的進化速度是相當(dāng)?shù)?，不能說誰快誰慢。答案：D與本節(jié)內(nèi)容有關(guān)的實驗問題：1．探究可遺傳的變異與生物進化的關(guān)系。2．探究生殖隔離的必要性?！景咐骄俊繐?jù)報道，美國哈佛大學(xué)生物學(xué)家洛索斯在短短一年的時間內(nèi)，通過蜥蜴實驗證明了進化論。實驗方法：“假說—演繹法”，假說：“自然選擇法則”即使在短期內(nèi)同樣也能顯現(xiàn)出來。實驗材料：沙氏變色蜥，大型卷尾蜥(沙氏變色蜥的天敵)實驗原理：當(dāng)大型卷尾蜥(沙氏變色蜥的天敵)出現(xiàn)初期，腿部較長的沙氏變