现代生物进化理论的主要内容 (2)

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1、（一）种群是生物进化的基本单位（一）种群是生物进化的基本单位1 1、种群概念：、种群概念：生活在一定区域的同种生物的全部个体。生活在一定区域的同种生物的全部个体。卧龙自然保护区卧龙自然保护区 猕猴猕猴判断下列是否属于种群判断下列是否属于种群（1 1）一个池塘中的全部鱼）一个池塘中的全部鱼 （2 2）一个池塘中的全部鲤鱼）一个池塘中的全部鲤鱼（3 3）两个池塘内的全部青蛙）两个池塘内的全部青蛙（4 4）一片草地上的全部植物）一片草地上的全部植物（5 5）一片草地上的成年梅花鹿）一片草地上的成年梅花鹿否否是是否否否否否否种群和物种的区别种群和物种的区别种群种群物种物种定义定义一定区域同种生物一定区

2、域同种生物的全部个体的全部个体能够在自然状态下相能够在自然状态下相互交配并且产生可育互交配并且产生可育后代的一群生物后代的一群生物范围范围 较小范围的同种生物较小范围的同种生物个体个体分布在不同区域的同种分布在不同区域的同种生物的许多种群生物的许多种群联系联系一个物种可以包括许多种群，同一物种的一个物种可以包括许多种群，同一物种的多个种群之间存在着地理隔离，长期发展多个种群之间存在着地理隔离，长期发展下去可形成不同亚种，进而可能形成多个下去可形成不同亚种，进而可能形成多个物种。物种。2 2、种群的特点、种群的特点 种群中的个体并不是机械地集合在一起，种群中的个体并不是机械地集合在一起，而是而是

3、彼此可以交配实行基因交流彼此可以交配实行基因交流，并通过繁殖，并通过繁殖将各自的基因传给后代。将各自的基因传给后代。人们为什么要提出人们为什么要提出“种群种群”这个概念呢？这个概念呢？自然界的物种实际上是以一个个种群自然界的物种实际上是以一个个种群存在的，存在的，种群是物种繁衍、进化的基种群是物种繁衍、进化的基本单位本单位。它为研究生物与环境的关系。它为研究生物与环境的关系和物种的变化带来了方便。和物种的变化带来了方便。3 3、基因库：、基因库：一个种群一个种群中中全部个体全部个体所含有的所含有的全部基因全部基因。4 4、基因频率：、基因频率：在一个种群基因库中，某个基因占在一个种群基因库中，

4、某个基因占全部等位基因数的比率。全部等位基因数的比率。概念：概念：基因频率基因频率=某基因的数目某基因的数目该基因的等位基因的总数该基因的等位基因的总数 100%基因型频率基因型频率 该基因型个体数该基因型个体数种群个体总数种群个体总数 例题：从某个豌豆种群中随机抽出例题：从某个豌豆种群中随机抽出100个个个个体，测知基因型为体，测知基因型为AA、Aa和和aa的个体分别的个体分别是是20、60和和20个。求个。求A、a的基因频率。的基因频率。解：解：A基因频率基因频率=（202+60）/（100 2）=50%a基因频率基因频率=（202+60）/（100 2）=50%拓展拓展1：若例题中豌豆种

5、群的个体全部自交，：若例题中豌豆种群的个体全部自交，求子一代中求子一代中A、a的基因频率。的基因频率。20%AA20%aa60%(1/4AA：2/4Aa：1/4aa)在子一代中在子一代中AA占：占：20%+1/460%=35%Aa占：占：2/460%=30%aa占：占：20%+1/4 60%=35%那么，子一代中那么，子一代中A的基因频率的基因频率=（352+30 1）/100 2=50%a的基因频率的基因频率=（352+30 1）/100 2=50%20%AA60%Aa20%aa1.1.某工厂有男女职工各某工厂有男女职工各200200名，对他们进行调查名，对他们进行调查时发现，女性色盲基因携

6、带者为时发现，女性色盲基因携带者为1515人，女性患者人，女性患者1 1人，男性患者人，男性患者1414人，这个群体中人，这个群体中色盲基因色盲基因的频的频率应为（率应为（）。）。A、15%15%B、3.88%3.88%C、5.17%5.17%D、10.3%10.3%色盲（色盲（b）基因频率）基因频率152142002200 5.17C 100%例例:从种群中随机抽出从种群中随机抽出100100个个体，测知基因型个个体，测知基因型为为AAAA、AaAa和和aaaa的个体分别是的个体分别是3030、6060和和1010个。那个。那么么A A和和a a的基因频率是多少的基因频率是多少?解解:A A

7、基因的基因频率为基因的基因频率为:a a基因的基因频率为：基因的基因频率为：=40%=40%=30/100=30/100100%100%+1/2+1/260/10060/100100%=60%100%=60%=10/100=10/100100%100%+1/2+1/260/10060/100100%=40%100%=40%A%=100%100%2AAAa2(AAAaaa)a%=基因频率基因频率=某基因的数目某基因的数目全部等位基因的总数全部等位基因的总数=纯合子频率纯合子频率+1/2+1/2杂合子频率杂合子频率 100%100%=60%=60%2aaAa2(AAAaaa)100%100%用数学

8、方法讨论基因频率的变化用数学方法讨论基因频率的变化1 1、假设上述、假设上述昆虫种群非常大昆虫种群非常大，所有的，所有的雌雄个体间都雌雄个体间都能自由交配能自由交配并产生后代，并产生后代，没有迁入和迁出没有迁入和迁出，自然选择自然选择对翅色这一相对性状没有作用对翅色这一相对性状没有作用，基因基因A A和和a a都不产生突都不产生突变变，根据孟德尔的分离定律计算：，根据孟德尔的分离定律计算：(1)(1)该种群产生的该种群产生的A A配子和配子和a a配子的比率是多少？配子的比率是多少？(2)(2)子代基因型的频率各是多少？子代基因型的频率各是多少？(3)(3)子代种群的基因频率各是多少？子代种群

9、的基因频率各是多少？(4)(4)子二代、子三代以及若干代以后，种群的基因频子二代、子三代以及若干代以后，种群的基因频率会同子一代一样吗？率会同子一代一样吗？亲代基因型的频率AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比率A()A()a()a()子代基因型频率AA()Aa()aa()子代基因频率A()a()30%30%30%10%36%48%16%60%40%2 2、上述计算结果是建立在五个假设条件基础上的。、上述计算结果是建立在五个假设条件基础上的。对自然界的种群来说，这五个条件都成立吗？你能举对自然界的种群来说，这五个条件都成立吗？你能举出哪些实例？出哪些实例？3 3、如果该种群出现新的

10、突变型，也就是产生新的等、如果该种群出现新的突变型，也就是产生新的等位基因位基因A A2 2，种群的基因频率会变化吗？基因，种群的基因频率会变化吗？基因A A2 2的频率的频率可能会怎样变化？可能会怎样变化？由此可见，如果满足上述五个条件，则亲代和子由此可见，如果满足上述五个条件，则亲代和子代每一种基因的频率都不会改变，到下一代也是如此，代每一种基因的频率都不会改变，到下一代也是如此，也就是说基因频率可以代代保持稳定不变。这就是也就是说基因频率可以代代保持稳定不变。这就是哈哈迪温伯格平衡迪温伯格平衡，也叫遗传平衡定律。，也叫遗传平衡定律。但是，在实际中，这样的平衡是不存在的。但是，在实际中，这

11、样的平衡是不存在的。这是因为，第一：这是因为，第一：足够大的种群是不存在足够大的种群是不存在，而根，而根据概率原理，当个体数不是充足大时，实际得到的数据概率原理，当个体数不是充足大时，实际得到的数值与理论上的数值就存在误差，实际中子代和亲代的值与理论上的数值就存在误差，实际中子代和亲代的基因频率就会有差异。基因频率就会有差异。第二：第二：种群中充分的随机交配也是不现实的，也就种群中充分的随机交配也是不现实的，也就是说是说不同基因型的卵细胞不同基因型的卵细胞和和精子精子结合的机会不会是均等结合的机会不会是均等的的。例如，在生殖季节，为了争夺异性配偶，雄性海象之间要进行激烈而又残例如，在生殖季节，

12、为了争夺异性配偶，雄性海象之间要进行激烈而又残酷的竞争，争斗的最后结果常常是强大的一方占有二三十个雌性海象，由于竞酷的竞争，争斗的最后结果常常是强大的一方占有二三十个雌性海象，由于竞争失败，有的雄性海象没有任何的交配机会。假设其它条件不变，在生殖季节争失败，有的雄性海象没有任何的交配机会。假设其它条件不变，在生殖季节里，如果竞争力强的雄性海象个体基因型大多数是里，如果竞争力强的雄性海象个体基因型大多数是AA，而竞争失败的雄性海，而竞争失败的雄性海象个体的基因型大多数是象个体的基因型大多数是aa（可能是由于本身基因型的关系，而导致性状上的（可能是由于本身基因型的关系，而导致性状上的差异），那么差

13、异），那么A的基因频率将越来越大。的基因频率将越来越大。第三：第三：基因突变每时每刻都有可能发生基因突变每时每刻都有可能发生。虽然每。虽然每一个基因突变的频率很低很低，但一个种群中有很多一个基因突变的频率很低很低，但一个种群中有很多很多的基因，所以基因的实际突变数是较大的，而且很多的基因，所以基因的实际突变数是较大的，而且经过代代的遗传基因突变必然对种群的基因频率产生经过代代的遗传基因突变必然对种群的基因频率产生影响，使基因的频率发生改变。如由影响，使基因的频率发生改变。如由a a突变成突变成A A的数或的数或a a突变成其它复等位基因的数相对较大，则突变成其它复等位基因的数相对较大，则a a

14、的基因频的基因频率将越来越小。率将越来越小。第四：第四：由于各种原因，种群中有的个体会离开该由于各种原因，种群中有的个体会离开该群体，相反的可能，有的同种的外来个体会迁入该种群体，相反的可能，有的同种的外来个体会迁入该种群群，使种群中各种基因型的比例发生变化，而导致种，使种群中各种基因型的比例发生变化，而导致种群基因频率的改变群基因频率的改变 。第五：第五：在自然界中，自然选择是不可抗拒的，在自然界中，自然选择是不可抗拒的，始终对种群发挥作用始终对种群发挥作用。如基因型为。如基因型为aaaa的个体由于本的个体由于本身基因的原因，在特定的环境条件下，而导致性状身基因的原因，在特定的环境条件下，而

15、导致性状缺陷，不能适应变化了的环境，在自然选择中处于缺陷，不能适应变化了的环境，在自然选择中处于不利地位，则不利地位，则a a的基因频率也会越来越小。的基因频率也会越来越小。由于上述五方面的因素，种群基因频率的改变由于上述五方面的因素，种群基因频率的改变是客观的，亲代和子代之间基因频率的差异可能是是客观的，亲代和子代之间基因频率的差异可能是微妙的，但经过代代的遗传，当这一差异由量变的微妙的，但经过代代的遗传，当这一差异由量变的积累而达到质的差异时，该种群就渐变成另外一个积累而达到质的差异时，该种群就渐变成另外一个不同的种群了。所以从理论上分析，不同的种群了。所以从理论上分析，。影响种群基因频率

16、变化的根本原因是什么？影响种群基因频率变化的根本原因是什么？是变异是变异 变异的类型有那些？变异的类型有那些？影响种群基因频率变化的根本原因是什么？影响种群基因频率变化的根本原因是什么？不能遗传的变异不能遗传的变异可遗传的变异可遗传的变异基因突变基因突变基因重组基因重组染色体变异染色体变异2种群基因重组的结果：种群基因重组的结果：产生更多变异产生更多变异(基因型基因型)、不定向、不定向1.基因突变的特点：基因突变的特点：普遍存在普遍存在，随机发生，突变频率很低，随机发生，突变频率很低，多数对，多数对生物体是有害的，不定向的生物体是有害的，不定向的3.基因突变和染色体变异统称为突变。基因突变和染

17、色体变异统称为突变。某海岛上的昆虫出现残翅和无翅类型某海岛上的昆虫出现残翅和无翅类型 在自然情况下，突变的频率是很低的，且多数在自然情况下，突变的频率是很低的，且多数是有害的，对生物的进化有重要意义吗？是有害的，对生物的进化有重要意义吗？如果蝇约有如果蝇约有104对基因对基因,假定每个基因的突变频率是假定每个基因的突变频率是10-5，对于一个中等大小的果蝇种群（约有对于一个中等大小的果蝇种群（约有108个个体）来说个个体）来说 每一代出现的基因突变数是：每一代出现的基因突变数是：21041051082107（个）（个）突变突变基因基因 重组重组新的等位基因新的等位基因多种多样多种多样的基因型的

18、基因型种群中出现大量种群中出现大量可遗传的变异可遗传的变异变异是变异是不定向不定向的的形成了形成了进化的原材料进化的原材料,不能决定生物进化的方向不能决定生物进化的方向由于突变和基因重组，桦尺蠖形成了不同由于突变和基因重组，桦尺蠖形成了不同的体色（的体色（黑色黑色S S、浅色、浅色s s）英英19世纪世纪 曼彻斯特曼彻斯特英英20世纪世纪 曼彻斯特曼彻斯特S(黑色黑色)基因频率：基因频率：未形成生殖隔离，还有基因交流未形成生殖隔离，还有基因交流影响基因频率的因素：影响基因频率的因素：基因突变基因突变、基因重组和、基因重组和自然选择自然选择生物进化的实质就是：生物进化的实质就是：种群是生物进化的

19、单位，也是生物种群是生物进化的单位，也是生物（）的单位。）的单位。生物进化生物进化=种群基因频率变化种群基因频率变化种群基因频率发生变化的过程。种群基因频率发生变化的过程。小结：小结：种群中产生的变异是（种群中产生的变异是（）的，经过长）的，经过长期的自然选择，其中不利变异被不断淘汰，有期的自然选择，其中不利变异被不断淘汰，有利变异逐渐（利变异逐渐（），从而使种群的基因频），从而使种群的基因频率发生（率发生（）改变，导致生物朝向一定）改变，导致生物朝向一定方向进化。可见，生物进化的方向是由方向进化。可见，生物进化的方向是由（）决定的。决定的。不定向不定向积累积累定向定向自然选择自然选择种群中产

20、生的变异种群中产生的变异（）自然选择方向自然选择方向()不定向不定向定向定向总结：基因频率的计算总结：基因频率的计算 1、通过基因型个数计算基因频率基因频率基因频率=某基因的数目某基因的数目全部等位基因的总数全部等位基因的总数 100%100%2、通过基因型频率计算基因频率基因频率基因频率=纯合子频率纯合子频率+1/2+1/2杂合子频率杂合子频率例例:从种群中随机抽出从种群中随机抽出100100个个体，测知基因型个个体，测知基因型为为AAAA、AaAa和和aaaa的个体分别是的个体分别是3030、6060和和1010个。那个。那么么A A和和a a的基因频率是多少的基因频率是多少?解解:A A

21、基因的基因频率为基因的基因频率为:=30/100=30/100100%100%+1/2+1/260/10060/100100%=60%100%=60%A%=100%100%2AAAa2(AAAaaa)=60%=60%a a基因的基因频率为：基因的基因频率为：=40%=40%=10/100=10/100100%100%+1/2+1/260/10060/100100%=40%100%=40%a%=2aaAa2(AAAaaa)100%100%1、已知人眼中的褐色（、已知人眼中的褐色（A）对蓝色）对蓝色(a)是显性。在一个是显性。在一个有有30000人的人群中，蓝眼人有人的人群中，蓝眼人有3600人，

22、褐眼的有人，褐眼的有26400人，其中纯合体有人，其中纯合体有12000人。那么，在这个人群人。那么，在这个人群中中A和和a基因频率分布为（基因频率分布为（）（A A）0.640.64和和0.36 0.36 （B B）0.360.36和和0.640.64 （C C）0.500.50和和0.50 0.50 （D D）0.820.82和和0.180.182 2、在某一种群中，已调查得知，隐性性状者（等位基、在某一种群中，已调查得知，隐性性状者（等位基因用因用A A、a a表示）表示）占占16%，那么该性状的，那么该性状的AA、Aa基因基因型个体出现的频率分别为（型个体出现的频率分别为（）A.0.3

23、6、0.48 B.0.36、0.24 C.0.16、0.48 D.0.48、0.36某工厂有男女职工各某工厂有男女职工各200200名，对他们进行调查时名，对他们进行调查时发现，女性色盲基因携带者为发现，女性色盲基因携带者为1515人，女性患者人，女性患者1 1人，男性患者人，男性患者1414人，这个群体中人，这个群体中色盲基因色盲基因的频的频率应为（率应为（）。）。A A、15%B15%B、3.88%C3.88%C、5.17%D5.17%D、10.3%10.3%色盲（色盲（b b）基因频率）基因频率1521420022005.17 100%100%3.X染色体上基因的基因频率的计算=+B=B

24、+3、据调查，某校学生中基因型的比例为、据调查，某校学生中基因型的比例为XB XB（42.32%）XB Xb（7.36%）XbXb（0.32%）XBY（46%）Xb Y（4%），则），则该地区该地区 XB和和 Xb 的基因频率分别是（的基因频率分别是（）A.6%、8%B.8%、92%C.78%、92%D.92%、8%4、根据哈迪-温伯格定律计算基因频率 符合遗传平衡定律的群体，需满足的条件：（1）在一个很大的群体中；（2）随机交配（3）没有自然选择；（4）没有突变发生；（5）没有迁入迁出。群体的基因频率和基因型频率在一代一代繁殖传代中保持不变。A(p)a(q)A(p)AA（p2）Aa（pq）A

25、(q)Aa（pq）aa（q2）(p+q)2=p2+2pq+q2=1 p+q=l p：一个等位基因的频率，：一个等位基因的频率，q：另一个等位基因的频率：另一个等位基因的频率 已知基因型频率可求基因已知基因型频率可求基因频率；反之，已知基因频频率；反之，已知基因频率可求基因型频率。率可求基因型频率。例：在豚鼠中，黑色对白色是显性。如果例：在豚鼠中，黑色对白色是显性。如果基因库中基因库中90%90%是显性基因是显性基因B B，10%10%是隐性基因是隐性基因b b，则种群基因型，则种群基因型BBBB、BbBb、bbbb的频率分别是的频率分别是（）A.81%A.81%、18%18%、1%1%B.45

26、%B.45%、40%40%、15%15%C.18%C.18%、81%81%、1%1%D.45%D.45%、45%45%、10%10%在种群中一对等位基因的频率之和等于在种群中一对等位基因的频率之和等于1 1，基因型频率之和也等于基因型频率之和也等于1 1 哈迪哈迪温伯格定律：温伯格定律：1908年，英国数学家哈迪和德国医生温伯格分别提出关于基因频率稳定性的见解。他们指出，一个有性生殖的自然种群中，在符合以下5个条件的情况下，各等位基因的频率和等位基因的基因型频率在一代一代的遗传中是稳定不变的，或者说，是保持着基因平衡的。这5个条件是：种群大；种群中个体间的交配是随机的；没有突变发生；没有新基因

27、加入；没有自然选择。这就是哈迪-温伯格定律。哈迪哈迪温伯格定律：温伯格定律：举例来说，一个自然种群的一对等位基因A和a的频率或比例是1/21/2。在满足上述5个条件下，这一种群中带有A和带有a的2种精子的比例是1/21/2，带有A和带有a的2种卵子的比例也是1/2 1/2。有性生殖的结果应产生3种基因型，即1/4AA、1/2Aa和1/4aa，A和a的比例仍是1/21/2。这一代随机交配产生的第三代，基因频率仍然是1/21/2，基因型频率仍然是1/4AA、1/2Aa和1/4aa。如果继续繁殖下去，只要满足上述5个条件，A、a等位基因的频率就永远是1/21/2，基因型永远是AA、Aa和aa，3者的

28、比例也永远是1/41/21/4。这就是A、a等位基因在这一种群基因库中的平衡状态。对自然选择学说的评价对自然选择学说的评价意义：意义：能够科学的解释生物进化的原因，以及生物的多能够科学的解释生物进化的原因，以及生物的多样性和适应性，被恩格斯列为样性和适应性，被恩格斯列为1919世纪自然科学的三世纪自然科学的三大发现之一。大发现之一。局限性：局限性：对于遗传和变异的本质，不能做出科学的解释。对于遗传和变异的本质，不能做出科学的解释。对生物进化的解释局限于个体水平。对生物进化的解释局限于个体水平。强调渐变，不能很好地解释物种大爆发等现象。强调渐变，不能很好地解释物种大爆发等现象。自然选择学说的局限

29、性自然选择学说的局限性材料一：材料一：许多重要性较低、不至于影响生物生存的许多重要性较低、不至于影响生物生存的器官或特征仍有其特定功能，如眉毛、头发、器官或特征仍有其特定功能，如眉毛、头发、人喜怒哀乐的表情、人语言的能力和人的长人喜怒哀乐的表情、人语言的能力和人的长相。缺乏这些器官或特征并不足使生物成为相。缺乏这些器官或特征并不足使生物成为“不适者不适者”而灭亡。而灭亡。自然选择学说的局限性自然选择学说的局限性 材料二：材料二：1984年在我国云南澄江发现了闻名于世的澄江动物化年在我国云南澄江发现了闻名于世的澄江动物化石群。澄江动物化石群向人们展示了各种各样的生物在寒石群。澄江动物化石群向人们

30、展示了各种各样的生物在寒武纪里大爆发式的出现，动物的演化要比今天快得多，动武纪里大爆发式的出现，动物的演化要比今天快得多，动物新的构造模式或许能在物新的构造模式或许能在“一夜间一夜间”产生。现在生活在地产生。现在生活在地球上的各个动物门类当时几乎都已经存在，只是处于非常球上的各个动物门类当时几乎都已经存在，只是处于非常原始的状态。原始的状态。达尔文认为生物的有利变异经过长期的自然选择和积达尔文认为生物的有利变异经过长期的自然选择和积累、加强可能产生生物的新类型，但是此材料表明许多新累、加强可能产生生物的新类型，但是此材料表明许多新物种的产生不是微小的变异漫长的积累，而是呈现为大爆物种的产生不是

31、微小的变异漫长的积累，而是呈现为大爆发式地出现。发式地出现。自然选择学说的局限性自然选择学说的局限性材料三：材料三：生物群落中，个体之间不仅有激烈的生存生物群落中，个体之间不仅有激烈的生存斗争，也有和谐的合作。小鸟会帮助鳄鱼清除牙缝中斗争，也有和谐的合作。小鸟会帮助鳄鱼清除牙缝中的肉，母狮子会合作哺乳别的幼狮子，老斑马甚至在的肉，母狮子会合作哺乳别的幼狮子，老斑马甚至在群体被狮子追逼的时候迎上去，以自杀来保护群体。群体被狮子追逼的时候迎上去，以自杀来保护群体。达尔文认为生存斗争是生物进化的动力，但是本达尔文认为生存斗争是生物进化的动力，但是本材料表明，生物群落中不仅有生存斗争，还有广泛的材料表

32、明，生物群落中不仅有生存斗争，还有广泛的互助、全面合作，通过互助和合作使微弱小的个体得互助、全面合作，通过互助和合作使微弱小的个体得以生存，从而使以生存，从而使“不适者也生存不适者也生存”。自然选择学说的局限性自然选择学说的局限性 材料四：材料四：许多学者从基因突变发生的几率出发，许多学者从基因突变发生的几率出发，计算出了产生新物种的概率，发现小得惊人。计算出了产生新物种的概率，发现小得惊人。美国美国生物化学家贝希以血液凝固的一系列生物化学机制生物化学家贝希以血液凝固的一系列生物化学机制为例，讲述如此复杂精密的生命现象不可能是进化为例，讲述如此复杂精密的生命现象不可能是进化出来的。其中一个蛋白（出来的。其中一个蛋白（TPA）产生的几率是）产生的几率是1/10的的18次幂，至少需要次幂，至少需要100 亿年才能发生。如果同时亿年才能发生。如果同时进化出和它相互作用的蛋白，几率就是进化出和它相互作用的蛋白，几率就是1/10的的36次次幂幂他说：很可惜，宇宙没有时间等待他说：很可惜，宇宙没有时间等待。