6.3+種群基因組成的變化與物種的形成課件高一下學(xué)期生物人教版（2019）必修2

種群基因組成的變化與物種形成先有雞還是先有蛋？說(shuō)說(shuō)你的觀點(diǎn)和理由！生物在一定環(huán)境的選擇作用下會(huì)不斷的發(fā)展和變化，那自然選擇是如何作用于生物的？（是作用于生物個(gè)體基因型還是個(gè)體的表現(xiàn)型？）自然界中的個(gè)體總是不可避免的要走向死亡，個(gè)體的表型也會(huì)隨著個(gè)體的死亡而消失，但是決定表型的基因卻可以借助生物的繁衍得以延續(xù)，并且在群體當(dāng)中擴(kuò)散；所以，要生物的進(jìn)化還必須研究群體的基因組成變化一、種群與種群基因頻率生活在一定區(qū)域的同種生物全部個(gè)體的集合叫作種群。1.種群例如，一片樹(shù)林中的全部獼猴是一個(gè)種群，一片草地上的所有蒲公英也是一個(gè)種群。種群中的個(gè)體并不是機(jī)械地集合在一起。一個(gè)種群其實(shí)就是一個(gè)繁殖的單位，雌雄個(gè)體可以通過(guò)繁殖將各自的基因遺傳給后代。根據(jù)種群的定義，嘗試判斷以下描述的是一個(gè)種群的是：順德水道里的所有魚(yú)順?lè)迳焦珗@里所有的水杉西樵山風(fēng)景區(qū)的所有草本植物景山公園中所有的雄性銀杏樹(shù)一、種群與種群基因頻率一個(gè)種群中全部個(gè)體所含有的全部基因，叫作這個(gè)種群的基因庫(kù)。2.基因庫(kù)一個(gè)種群所有個(gè)體各自有自己的基因，它們各自的基因都是基因庫(kù)的一部分。個(gè)體間的差異越大，基因庫(kù)也就越大。一、種群與種群基因頻率在一個(gè)種群基因庫(kù)中，某個(gè)基因占全部等位基因數(shù)的比值。3.基因頻率基因頻率=某基因的數(shù)目該基因的等位基因的總數(shù)×100%

×100%例如：一、種群與種群基因頻率在某昆蟲(chóng)種群中，決定翅色為綠色的基因是A，決定翅色為褐色的基因是a，從這個(gè)種群中隨機(jī)抽取100個(gè)個(gè)體，測(cè)得基因型為AA、Aa和aa的個(gè)體分別是30、60和10個(gè)，求A和a的基因頻率?；蝾l率計(jì)算計(jì)算：就這對(duì)等位基因來(lái)說(shuō)，每個(gè)個(gè)體可以看作含有2個(gè)基因，那么：這100個(gè)個(gè)體共有_____個(gè)基因，其中：A基因的數(shù)量=_________________個(gè)a基因的數(shù)量=__________________個(gè)A基因的頻率=_________________%a基因的頻率=__________________%2002×30+60=1202×10+60=80120÷200=6080÷200=40一、種群與種群基因頻率假設(shè)：①昆蟲(chóng)種群數(shù)量非常大；②所有的雌雄個(gè)體間都能自由交配并能產(chǎn)生后代；③沒(méi)有遷入和遷出；④不同翅色的個(gè)體生存和繁殖的機(jī)會(huì)是均等的；⑤基因A和a都不產(chǎn)生突變。親代基因型的頻率AA（30%）Aa（60%）aa（10%）配子的比率A（

）a()子一代基因型頻率AA（

）Aa()aa()子一代基因頻率A（

）a()子二代基因型頻率AA（）Aa()aa()子二代基因頻率A（）a()60%40%60%40%60%40%36%16%48%36%16%48%根據(jù)計(jì)算結(jié)果，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？在上述5個(gè)假設(shè)條件基礎(chǔ)上，即：在一個(gè)數(shù)量非常大的隨機(jī)交配的種群里，在沒(méi)有遷移、基因突變、自然選擇的情況下，基因頻率與基因型頻率在世代相傳中不發(fā)生變化。這就是遺傳平衡定律，也稱(chēng)哈迪-溫伯格定律。一、種群與種群基因頻率對(duì)于自然界的種群來(lái)說(shuō)，這五個(gè)條件都成立嗎？你能舉出哪些實(shí)例？情況1：種群規(guī)模小一起偶然事件往往可以引起種群基因頻率發(fā)生較大的變化。情況2：非自由交配相鄰兩個(gè)個(gè)體最有可能發(fā)生交配，而大種群兩端的個(gè)體實(shí)際上是相互隔離的，這種趨勢(shì)助長(zhǎng)了近親交配，純合子概率隨之增加，隱性純合子概率也增加，而隱性性狀對(duì)個(gè)體存活和繁殖往往是不利的，會(huì)進(jìn)一步影響下一代基因型頻率與基因頻率。一、種群與種群基因頻率情況3：遷入與遷出隨著某些個(gè)體單向的遷入或遷出，種群將會(huì)獲得或丟失一些等位基因，種群的基因頻率隨之發(fā)生變動(dòng)。情況4：基因突變基因突變具有普遍性、不定向性以及多害少利性。自然界中大多數(shù)有害的突變基因不會(huì)在總?cè)褐袛U(kuò)增而會(huì)被刪除。少數(shù)有利的突變基因，可以被保留或擴(kuò)增，從而引起基因庫(kù)發(fā)生較大變化。情況5：自然選擇在一定的環(huán)境當(dāng)中。具有不同表型的個(gè)體存活和繁殖的機(jī)會(huì)不同。某些基因型將比其他基因型有更多的個(gè)體能存活到性成熟，并成功地進(jìn)行繁殖，因此他們將留下更多的后代，并為下一代的基因庫(kù)貢獻(xiàn)更多的基因，從而使基因庫(kù)的基因頻率跟基因型頻率發(fā)生變化。一、種群與種群基因頻率在自然界中，一個(gè)不發(fā)生遷移，不發(fā)生基因突變，也不發(fā)生自然選擇的數(shù)量非常大的隨機(jī)交配的種群，幾乎是不存在的。即：在自然界中，種群的基因頻率會(huì)發(fā)生改變，種群中的遺傳性狀在世代間會(huì)發(fā)生變化，生物的進(jìn)化是必然的！二、種群基因頻率的變化及自然選擇對(duì)種群基因頻率變化的影響達(dá)爾文曾明確指出，可遺傳的變異提供了生物進(jìn)化的原材料?，F(xiàn)代遺傳學(xué)研究表明，可遺傳的變異來(lái)源于基因突變、基因重組和染色體變異。其中，基因突變和染色體變異統(tǒng)稱(chēng)為突變?；蛲蛔兙哂械皖l性和多害少利性，為什么還能夠作為生物進(jìn)化的原材料？閱讀教材P112，試著該問(wèn)題?、僖粋€(gè)種群的基因庫(kù)是十分龐大的②突變的有害和有利并不是絕對(duì)的，取決于生物生存的環(huán)境基因突變產(chǎn)生的等位基因，通過(guò)有性生殖過(guò)程中的基因重組，可以形成多種多樣的基因型，從而使種群中出現(xiàn)多種多樣可遺傳的變異類(lèi)型。這些多種多樣的變異類(lèi)型成為了生物進(jìn)化的原材料。1.種群基因頻率的變化二、種群基因頻率的變化及自然選擇對(duì)種群基因頻率變化的影響2.自然選擇對(duì)種群基因頻率變化的影響資料一：英國(guó)曼徹斯特地區(qū)有一種樺尺蛾，（其幼蟲(chóng)樺尺蠖(huò)是樺樹(shù)的主要害蟲(chóng)）。它們往往夜間活動(dòng)，白天棲息在樹(shù)干上，其體色受一對(duì)等位基因S和s控制。黑色(S)對(duì)淺色(s)是顯性的。19世紀(jì)中葉以前，該地區(qū)的樺尺蛾幾乎是淺色型的，該種群中S基因的頻率很低，在5%以下。到了20世紀(jì)中葉，黑色的樺尺蛾卻成了常見(jiàn)的類(lèi)型，S基因頻率上升到95%以上。二、種群基因頻率的變化及自然選擇對(duì)種群基因頻率變化的影響2.自然選擇對(duì)種群基因頻率變化的影響資料二：19世紀(jì)初。曼徹斯特地區(qū)的樹(shù)干上長(zhǎng)滿了淺色的地衣。后來(lái)隨著工業(yè)的發(fā)展，工廠排出的煤煙。使地衣不能生存，結(jié)果樹(shù)皮裸露并被熏成黑褐色。樺尺蠖種群中s基因（決定淺色性狀）的頻率為什么越來(lái)越低呢？假設(shè)1870年，樺尺蛾種群的基因型頻率為SS10%,Ss20%,ss70%,S基因的頻率為20%。在樹(shù)干變黑這一環(huán)境條件下，假如樹(shù)干變黑不利于淺色樺尺蛾的生存，使得種群中淺色個(gè)體每年減少10%,黑色個(gè)體每年增加10%。第2~10年間，該種群每年的基因型頻率各是多少？每年的基因頻率是多少？(提示：不同年份，該種群的個(gè)體總數(shù)可能有所變化）第一年第二年第三年第四年變化趨勢(shì)基因型頻率SS10%Ss20%ss70%基因頻率S20%s80%11.5%22.9%65.6%23%77%13%26%61%26%74%14.6%29.2%56.1%29.2%70.7%逐年增加逐年增加逐年減少逐年增加逐年減少(1)根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)分析，樺尺蛾種群是否發(fā)生進(jìn)化？如果發(fā)生了進(jìn)化，決定樺尺蛾進(jìn)化方向的是什么？為什么？樺尺蛾發(fā)生了進(jìn)化。自然選擇決定了進(jìn)化的方向。因?yàn)樵谧匀贿x擇的作用下，具有有利變異的個(gè)體有更多機(jī)會(huì)產(chǎn)生后代，種群中相應(yīng)基因的頻率會(huì)不斷提高；相反，具有不利變異的個(gè)體保留下來(lái)的機(jī)會(huì)少，相應(yīng)基因的頻率會(huì)下降。在自然選擇的作用下，種群的基因頻率會(huì)發(fā)生定向改變，導(dǎo)致生物朝著一定的方向不斷進(jìn)化現(xiàn)代生物進(jìn)化理論認(rèn)為，個(gè)體不是進(jìn)化的單位，種群才是進(jìn)化的單位。在自然界中，由于存在基因突變、基因重組和自然選擇等因素，種群的基因頻率總是在不斷變化的，生物進(jìn)化的過(guò)程實(shí)質(zhì)上就是種群基因頻率發(fā)生定向變化的過(guò)程。三、探究抗生素對(duì)細(xì)菌的選擇作用請(qǐng)結(jié)合現(xiàn)代生物進(jìn)化論，試分析超級(jí)細(xì)菌出現(xiàn)的原因！四、隔離在物種形成中的作用英國(guó)曼徹斯特地區(qū)的樺尺蛾，在工業(yè)革命前后，種群中不同體色的個(gè)體數(shù)量發(fā)生了很大變化，種群的基因頻率發(fā)生了定向的改變，說(shuō)明種群在進(jìn)化。那樺尺蛾有沒(méi)有形成新的物種？為什么？四、隔離在物種形成中的作用1.物種的概念在遺傳學(xué)和生物進(jìn)化論的研究中，把能夠在自然狀態(tài)下相互交配并且產(chǎn)生可育后代的一群生物稱(chēng)為一個(gè)物種。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，這種現(xiàn)象叫作生殖隔離。同種生物由于高山、河流、沙漠等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，稱(chēng)作地理隔離地理隔離和生殖隔離都是指不同群體間的個(gè)體，在自然條件下基因不能自由交流的現(xiàn)象，這里統(tǒng)稱(chēng)為隔離在一個(gè)山谷中，有一個(gè)鼠種群“快樂(lè)”地生活著。雌鼠和雄鼠之間可以自由交配，繁衍后代。后來(lái)由于地質(zhì)和氣候的變化，山谷中形成一條洶涌的大河。鼠種群的個(gè)體，一半在河這邊，一半在河那邊。就這樣過(guò)了幾千年。后來(lái)，河流干涸了，兩個(gè)鼠種群又相遇了。它們發(fā)現(xiàn)彼此大不相同。它們之間還能繁殖后代嗎?地理隔離與生殖隔離的關(guān)系達(dá)爾文在環(huán)球考察過(guò)程中觀察到，在加拉帕戈斯群島上生活著13種地雀，這些地雀的喙差別很大，不同種之間存在生殖隔離。而在遼闊的南美洲大陸上，卻看不到這13種地雀的蹤影。加拉帕戈斯群島位于南美洲附近的太平洋中，由13個(gè)主要島嶼組成，這些島嶼與南美洲大陸的距離為160~950km。不同島嶼的環(huán)境有較大差別，比如島的低洼地帶，布滿棘刺狀的灌叢,而在只有大島上才有的高地，則生長(zhǎng)著茂密的森林。1.設(shè)想南美洲大陸的地雀來(lái)到加拉帕戈斯群島后，先在兩個(gè)島嶼上形成兩個(gè)初始種群。這兩個(gè)種群的個(gè)體數(shù)量都不多它們的基因頻率一樣嗎?這些島嶼是500萬(wàn)年前由海底的火山噴發(fā)后形成的，比南美洲大陸的形成晚得多。因此，可以推測(cè)這些地雀的共同祖先來(lái)自南美洲大陸，以后在各個(gè)島嶼上形成了不同的種群。這些島嶼是500萬(wàn)年前由海底的火山噴發(fā)后形成的，比南美洲大陸的形成晚得多。因此，可以推測(cè)這些地雀的共同祖先來(lái)自南美洲大陸，以后在各個(gè)島嶼上形成了不同的種群。2.不同島嶼上的地雀種群，產(chǎn)生突變的情況一樣嗎?3.對(duì)不同島嶼上的地雀種群來(lái)說(shuō)，環(huán)境的作用有沒(méi)有差別?這對(duì)種群基因頻率的變化會(huì)產(chǎn)生什么影響?4，如果這片海域只有一個(gè)小島，還會(huì)形成這么多種地雀嗎?結(jié)合加拉帕戈斯群島上13種地雀的形成過(guò)程，試將以下詞句進(jìn)行合理的排序，找出新物種形成的基本規(guī)律。A.基因庫(kù)出現(xiàn)差異B.地理隔離C.生殖隔離