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

種群基因組成的變化與物種的形成

自然選擇直接作用的是生物的個(gè)體，而且是個(gè)體的表型。但是，在自然界，個(gè)體都會(huì)死亡，個(gè)體的表型會(huì)隨著個(gè)體的死亡而消失，而決定表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。因此研究生物的進(jìn)化，僅研究個(gè)體和表型是不夠的，還須研究群體中基因組成的變化。為什么說(shuō)種群才是生物進(jìn)化的基本單位呢？種群和種群基因庫(kù)Populationandpopulationgenepool1、概念：一、種群2、特點(diǎn)：②雌雄個(gè)體可以通過(guò)繁殖將各自的

遺傳給后代。①一個(gè)種群其實(shí)就是一個(gè)

的單位；生活在一定區(qū)域的同種生物全部個(gè)體的集合。繁殖基因3、舉例：一片樹(shù)林中的全部獼猴；一片草地上的所有蒲公英二、種群基因庫(kù)一個(gè)種群中全部個(gè)體所含有的全部基因叫這個(gè)種群的基因庫(kù)。三、基因頻率在基因庫(kù)中，某基因占控制此性狀全部等位基因數(shù)的比值叫做基因頻率?；蝾l率=某基因總數(shù)全部等位基因的總數(shù)X100%四、基因型頻率在一個(gè)種群中，某基因型個(gè)體占全部個(gè)體的比值?；蛐皖l率=某基因型個(gè)體數(shù)種群個(gè)體總數(shù)X100%A=AA+aX100%AA=AAAA+Aa+aaX100%某昆蟲(chóng)種群中，綠色翅的基因?yàn)锳，褐色翅的基因位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)。AA、Aa和aa的基因型頻率分別是多少？A、a的基因頻率又各是多少？注：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，這100個(gè)個(gè)體共有200個(gè)基因。A基因的頻率為：（2×30+60）÷200=60%AA的基因型頻率為：30÷100=30%Aa的基因型頻率為：60÷100=60%aa的基因型頻率為：10÷100=10%a基因的頻率為：（2×10+60）÷200=40%

假設(shè)上述昆蟲(chóng)種群數(shù)量非常大，所有的雌雄個(gè)體間都能自由交配并能產(chǎn)生后代，沒(méi)有遷入和遷出，不同翅色的個(gè)體生存和繁殖的機(jī)會(huì)是均等的，基因A和a都不產(chǎn)突變，根據(jù)孟德?tīng)柕姆蛛x定律計(jì)算。(1)該種群產(chǎn)生的A配子和a配子的比值各是多少？(2)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？(4)將計(jì)算結(jié)果填入下表，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？用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的改變親代基因型比值A(chǔ)A(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比值A(chǔ)()A()a()a()子代基因型頻率AA()Aa()aa()子代基因頻率A()a()子代基因型的頻率：AA為36%，Aa為48%，aa為16%。A配子：30%+1/2×60%=60%，a配子：10%+1/2×60%=40%親代基因型比值：AA：30%、Aa：60%、aa：10%(1)該種群產(chǎn)生的A配子和a配子的比值各是多少？(2)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：A為60%，a為40%。(4)將計(jì)算結(jié)果填入下表，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？親代基因型的比值A(chǔ)A(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比值A(chǔ)()A()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()

30%30%30%10%36%16%48%60%40%36%16%48%60%40%設(shè)一對(duì)等位基因?yàn)锳和a，其基因頻率分別為p與q（p+q=1）親代Aa和Aa自然交配后，F(xiàn)1具有AA、Aa、aa3種基因型；其基因頻率如下列公式：[p(A)+q(a)]2=p2(AA)+2pq(Aa)+q2(aa)；即AA的基因型頻率為p2，Aa的基因型頻率為2pq，aa的基因型頻率為q2；產(chǎn)生A配子的頻率為A=p2+1/2×2pq=p2+pq=p(p+q)=p；產(chǎn)生a配子的頻率為a=q2+1/2×2pq=q2+pq=q(p+q)=q?；蝾l率和基因型頻率的關(guān)系轉(zhuǎn)換通過(guò)上述計(jì)算可知，F(xiàn)1的基因頻率沒(méi)有發(fā)生改變。2、上述計(jì)算結(jié)果是建立在5個(gè)假設(shè)條件基礎(chǔ)上的。5個(gè)條件為：①昆蟲(chóng)種群非常大；②所有雌雄個(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。對(duì)自然界的種群來(lái)說(shuō)，這5個(gè)條件都成立嗎？你能舉出哪些實(shí)例？第一：足夠大的種群往往是不存在；第二：種群中充分的隨機(jī)交配也是不現(xiàn)實(shí)的（有偏好的交流）；或交配后不能產(chǎn)生后代等。第三：由于各種原因，種群中有的個(gè)體會(huì)離開(kāi)該群體，也有的同種的外來(lái)個(gè)體會(huì)遷入該種群；第四：在自然界中，自然選擇是不可抗拒的，始終對(duì)種群發(fā)揮定向選擇作用。第五：基因突變每時(shí)每刻都有可能發(fā)生；所以從理論上分析，種群基因頻率的改變是不可避免的，生物的進(jìn)化是必然的。（2）可遺傳變異作用：（1）可遺傳變異來(lái)源基因突變?nèi)旧w變異基因重組突變五、種群基因頻率的變化①可遺傳變異的形成基因突變產(chǎn)生新的等位基因通過(guò)有性生殖過(guò)程中的基因重組，可以形成多種基因型②可遺傳變異的特點(diǎn)：隨機(jī)性、不定向性提供了生物進(jìn)化的原材料③可遺傳變異的結(jié)果：只提供了生物進(jìn)化的原材料，不能決定生物進(jìn)化的方向。

英國(guó)的曼徹斯特地區(qū)有一種樺尺蛾（其幼蟲(chóng)叫樺尺蠖）。它們夜間活動(dòng)，白天棲息在樹(shù)干上。雜交實(shí)驗(yàn)表明，樺尺蛾的體色受一對(duì)等位基因S和s控制，黑色(S)對(duì)淺色(s)是顯性的。在19世紀(jì)中葉以前，樺尺蛾幾乎都是淺色型的，該種群中S基因的頻率很低，在5%以下。到了20世紀(jì)中葉，黑色型的樺尺蛾卻成了常見(jiàn)的類型，S基因的頻率上升到95%以上。19世紀(jì)時(shí)，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?！咎岢鰡?wèn)題】：樺尺蛾種群中s基因（決定淺色性狀）的頻率為什么越來(lái)越低呢？探究自然選擇對(duì)種群基因頻率變化的影響

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？（計(jì)算結(jié)果填入下表）探究自然選擇對(duì)種群基因頻率變化的影響第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%升高降低樹(shù)干變黑會(huì)影響樺尺蛾種群中淺色個(gè)體的出生率嗎？為什么？在自然選擇過(guò)程中，直接受選擇的是基因型還是表型？為什么？【討論】：

會(huì)影響。樹(shù)干變黑后，淺色個(gè)體容易被發(fā)現(xiàn)，被捕食的概率增加，許多淺色個(gè)體可能在沒(méi)有交配、產(chǎn)卵前就已被天敵捕食，導(dǎo)致其個(gè)體數(shù)減少，影響出生率。

直接選擇的是表型（體色），而不是基因型。因?yàn)樘鞌吃诓妒硺宄叨陼r(shí)，看到的是樺尺蛾的體色而不是控制體色的基因。【分析結(jié)果，得出結(jié)論】：在自然環(huán)境的選擇作用下，該種群控制淺色的s基因頻率逐年下降，這說(shuō)明自然選擇可以使種群的基因頻率發(fā)生定向改變。五、種群基因頻率的變化(3)自然選擇對(duì)種群基因頻率變化的影響。更多提高定向改變不斷進(jìn)化生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)：種群基因頻率的定向改變。自然選擇決定生物進(jìn)化的方向。√×√DCC在男女學(xué)生比例均等的某校學(xué)生中，有紅綠色盲患者占4.5％，且全為男性，紅綠色盲基因攜帶者占7％，在該校學(xué)生中的色盲基因頻率是A11.5％

B、7.7％

C、8％

D、4.54％B解析：假設(shè)男女各有100人，則各個(gè)基因型人數(shù)為：XaY有9人，XAY有91人，XAXa有14人，XAXA有86人。則：a=9+149+91+86x2+14x2X100%=7.7％

探究抗生素對(duì)細(xì)菌的選擇作用討論：1、為什么要從抑菌圈邊緣的菌落挑取細(xì)菌？是抗生素引起了耐藥菌的產(chǎn)生嗎？2、本實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)條件下，耐藥菌產(chǎn)生的變異是有利還是有害？怎么理解有利還是有害？3、濫用抗生素會(huì)帶來(lái)什么后果？4、隨著培養(yǎng)代數(shù)增加，抑菌圈直徑將如何變化？1、抑菌圈邊緣的菌落接觸抗生素，經(jīng)過(guò)抗生素選擇后可能有的細(xì)菌具有耐藥性。2、有利，取決于環(huán)境。3、導(dǎo)致細(xì)菌中具有耐藥性的個(gè)體越來(lái)越多。4、抑菌圈直徑會(huì)隨培養(yǎng)代數(shù)的增加而減少。以上三種動(dòng)物是否屬于同一個(gè)物種？物種：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，稱為一個(gè)物種。馬牛驢不是。

馬和牛、驢和牛之間不能交配產(chǎn)生子代；馬和驢雖能交配，但產(chǎn)生的后代——騾是不育的，因此三者屬于不同的物種。地理隔離：同種生物由于地理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。

生殖隔離：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。河流出現(xiàn)老鼠分隔兩地河流干涸老鼠再次相遇結(jié)論①：隔離是物種形成的必要條件。結(jié)論②：生殖隔離是新物種形成的標(biāo)志。加拉帕戈斯群島是太平洋中靠近南美洲的一群火山島，達(dá)爾文在環(huán)球考察時(shí)曾從這里發(fā)現(xiàn)，在13個(gè)島嶼上生活著13種地雀，它們喙的差別很大，不同種之間存在生殖隔離，達(dá)爾文推測(cè)這些地雀最初來(lái)自南美大陸，以后在各個(gè)島嶼上形成了不同的種群。加拉帕戈斯群島地雀喙的演變隔離在物種形成中的作用分析討論

1.設(shè)想南美洲大陸的一種地雀來(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？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？

（1）由于這兩個(gè)種群的個(gè)體數(shù)量都不多。

它們的基因頻率可能是不一樣的。（2）不一樣，因?yàn)橥蛔兙哂胁欢ㄏ蛐?。?）有差別，導(dǎo)致種群基因頻率朝不同

的方向改變。（4）不會(huì)，因?yàn)橹挥幸粋€(gè)小島，個(gè)體之

間不存在隔離，都會(huì)有基因交流。加拉帕戈斯群島地雀喙的演變物種形成的三個(gè)環(huán)節(jié)①突變和基因重組②自然選擇③隔離隨堂練習(xí)In-classpractice一、概念檢測(cè)1.（1）在曼徹斯特的樺尺蛾種群中，黑色個(gè)體與淺色個(gè)體之間未出現(xiàn)生殖隔離。（

）（2）加拉帕戈斯群島不同島嶼上的地雀種群之間由于地理隔離而逐漸形成了生殖隔離。（

）2、19世紀(jì)70年代，10對(duì)原產(chǎn)于美國(guó)的灰松鼠被引入英國(guó)，結(jié)果在英國(guó)大量繁殖、泛濫成災(zāi)。對(duì)生活在兩國(guó)的灰松鼠種群，可以作出的判斷是（

）A、兩者尚未形成兩個(gè)物種B、兩者的外部形態(tài)有明顯差異C、兩者之間已經(jīng)出現(xiàn)生殖隔離D、兩者的基因庫(kù)向不同方向改變√√D隨堂練習(xí)In-classpractice二、拓展應(yīng)用1、斑馬的染色體數(shù)為22對(duì)，驢的染色體數(shù)為31對(duì)，斑馬和驢雜交產(chǎn)生的后代兼具斑馬和驢的特征，稱為斑驢獸或驢斑獸，俗稱“斑驢”。斑馬和驢雜交產(chǎn)生的后代是可育的嗎？你能從染色體組的角度作出解釋嗎？

不可育，因?yàn)榘唧H的染色體數(shù)為53條，在減數(shù)分裂時(shí)同源染色體聯(lián)會(huì)紊亂，無(wú)法產(chǎn)生正常配子。2、新物種形成不一定要經(jīng)過(guò)地理隔離