1 一輪復習 現代生物進化理論 2 3 4 由于環境的改變 長頸鹿的食物轉到樹上后 他不得不伸長脖子 前肢用力 時間久了就成了長頸鹿 且這種性狀可以傳給后代 下面三個關于長頸鹿進化的觀點分別是什么學說 過度繁殖 生存斗爭 長頸 長肢個體 遺傳積累 適者生存 現代長頸鹿 變異 長頸 長肢個體 短頸 短肢個體 長頸鹿的祖先 觀點一 觀點二 觀點三 長頸鹿的種群中突變和基因重組為進化提供了原材料 自然選擇決定長頸鹿的進化的方向 自然選擇使種群的長頸 長肢基因頻率逐漸增大 拉馬克的進化學說 達爾文自然選擇學說 現代生物進化理論 5 根據第一節內容總結下列問題 1 描述拉馬克的觀點 評價貢獻以及不足2 描述達爾文自然選擇學說的觀點 解釋一些現象 如細菌抗藥性等 評價其貢獻和不足 6 1 描述拉馬克的觀點 評價貢獻以及不足 生物不是神創的 而是由更古老的生物進化而來的 生物是由低等到高等逐漸進化的 生物各種適應性特征的形成都是由于用進廢退和獲得性遺傳 用進廢退 器官用的越多就越發達 不使用就會退化 獲得性遺傳 由于用進廢退而獲得的性狀是可以遺傳的 貢獻 反對神創論和物種不變論 歷史上第一個比較完整地提出了進化理論的學者 不足 拉馬克提出的用進廢退和獲得性遺傳的觀點缺少科學證據的支持 大多來自主觀臆測 拉馬克過于強調環境的變化直接導致物種的改變 7 1 主要內容 過度繁殖 生存斗爭 遺傳變異 適者生存 選擇的基礎 進化的動力 進化的內因 選擇的結果 2 內在聯系 2 描述達爾文自然選擇學說的觀點 評價其貢獻和不足 過度繁殖 生存斗爭 遺傳變異 適者生存 8 過度繁殖為自然選擇提供更多的選擇材料 加劇了生存斗爭 變異是不定向的 具有有利變異的個體通過遺傳在后代中得到積累和加強 產生適應環境的新類型 這是生物多樣性和適應性形成的原因 因此遺傳和變異是生物進化的內在因素 基礎 自然選擇是通過生存斗爭來實現的 生存斗爭是生物進化的動力 適者生存是自然選擇的結果 注意 變異是不定向的 自然選擇是定向的 決定著生物進化的方向 9 過度繁殖 有限的生活條件 導致 生存斗爭 變異 導致 適者生存 變異可以遺傳 導致 有利變異逐漸積累 生物進化出新類型 在長期的自然選擇過程中 微小的有利變異得到積累變為顯著變異 從而產生了適應特定環境的生物新類型 10 一個有大風大浪的島嶼上 昆蟲的翅 要么特別發達 要么無翅 原始昆蟲 有翅力大 有翅力小 無翅 有翅力大 無翅 過度繁殖 變異遺傳 生存斗爭 適者生存 11 畫出長期使用某種農藥后 害蟲數量隨時間變化的曲線圖 請用達爾文的觀點解釋這種現象 12 害蟲在繁殖過程中會產生各種可遺傳的變異 其中就有抗藥性強的變異 未使用農藥時 抗藥性強的變異不是有利變異 這樣的個體在生存斗爭中不占優勢 在使用農藥以后 抗藥性弱的個體大量死亡 抗藥性強的個體就有機會產生更多的后代 一段時間以后 農藥的效果就會下降 13 例 青霉素是一種抗菌素 幾十年來 由于反復使用致使某些細菌對青霉素的抗藥性越來越強 1 青霉素使用之前 細菌對青霉素的抗藥性存在著 患者使用青霉素后 體內絕大多數細菌被殺死 這是 極少數抗藥性強的細菌活了下來并繁殖后代 這是 青霉素的使用對細菌起了 作用 這種作用是通過細菌與青霉素之間的 實現的 由于青霉素的反復使用 就會使得抗藥性這個性狀逐代 而加強 從這個過程可以看出 雖然生物的 是不定向的 但 在很大程度上是定向的 所以細菌抗藥性產生的內因是 而外因是 差異 不適者被淘汰 自然選擇 變異 積累 生存斗爭 選擇 適者生存 遺傳和變異 自然選擇 14 貢獻 解釋生物進化的原因 揭示生物多樣性的原因 解釋生物適應性的形成 擬態 保護色 警戒色 不足 對于遺傳和變異的本質不能作出科學解釋 對生物進化的解釋局限于個體水平 強調物種形成都是漸變的結果 無法解釋物種大爆發現象 4 貢獻和不足 15 性狀水平 深入 基因 分子 水平 以個體為單位 以種群為單位 形成以自然選擇學說為核心的現代生物進化理論 認識到了遺傳和變異的本質獲得性遺傳的觀點 已經被多數學者擯棄 深入 16 3 總體描述現代生物進化理論的基本內容 種群是進化的基本單位 突變和基因重組為產生進化的原材料 自然選擇導致種群基因頻率定向改變決定進化的方向 隔離導致物種形成 生物進化的過程實際是生物與生物 生物與無機環境共同進化的過程 導致生物多樣性 17 達爾文的進化論著重研究生物個體的進化 而現代進化論強調群體的進化 種群是生物進化的基本單位 共同點 不同點 現代生物進化理論以自然選擇學說為基礎 都能解釋生物進化 生物的多樣性和適應性 達爾文的進化論沒有闡明遺傳和變異的本質以及自然選擇的作用機理 而現代進化論克服了這個缺點 4 比較自然選擇學說和現代生物進化理論的相同點和不同點 18 學生活動 閱讀教材P128 本章小結 列舉達爾文自然選擇學說和現代生物進化論主要內容 早讀 遺傳變異是自然選擇的內因 過度繁殖加劇了生存斗爭 變異一般是不定向的 而自然選擇是定向的 定向的自然選擇決定著生物進化的方向 生存斗爭是自然選擇的手段 是生物進化的動力 適者生存是自然選擇的結果 自然選擇是一個長期 緩慢 連續的過程 種群是生物進化的基本單位 生物進化的實質在于種群基因頻率的改變 突變和基因重組 自然選擇及隔離是物種形成過程的三個基本環節 突變和基因重組產生進化的原材料 自然選擇使種群的基因頻率定向改變并決定生物進化的方向 進化導致生物多樣性形成 19 一 種群是生物進化的基本單位 指生活在一定的時間和空間內的同種生物全部個體的總和 基因庫 一個種群中全部個體所含有的全部基因 在一個種群基因庫中 某種基因型占全部個體的比率 在一個種群基因庫中 某個基因占全部等位基因數的比率 理解 一個種群都有一個基因庫 種群中的個體最終死亡 但基因庫在代代相傳中保留下來 并得到發展 基本概念 種群 基因型頻率 基因頻率 現代生物進化理論的主要內容及計算 生物繁殖的基本單位 生物進化的基本單位 20 例2 已知苯丙酮尿癥是位于常染色體上的隱性遺傳病 據調查 該病的發病率大約為1 10000 請問在人群中該苯丙酮尿癥隱性致病基因 a 的基因頻率以及攜帶此隱性基因的攜帶者 Aa 基因型頻率分別是 A 1 和0 99 B 1 和1 98 C 1 和3 96 D 1 和0 198 B 例1 科學家獲得一種顯性突變蚊子 AABB A B基因位于非同源染色體上 只有A或B基因的胚胎致死 若純合的雄蚊 AABB 與野生型雌蚊 aabb 交配 F1群體中A基因頻率是 F2群體中A基因頻率是 50 60 例3 某工廠有男女職工各200名 調查發現 女性色盲基因的攜帶者為15人 患者5人 男性患者11人 那么這個群體中色盲基因的頻率是 A 4 5 B 6 C 9 D 7 8 B 21 一 種群是生物進化的基本單位 現代生物進化理論的主要內容及計算 深度思考 1 請分別用哈迪 溫伯格平衡 遺傳平衡定律 的方法 配子比率方法和自由交配類型的方法分析教材P115思考與討論 你得出什么結論 2 哈迪 溫伯格平衡 遺傳平衡定律 使用的條件是什么 現實中這樣的平衡是不是存在 你能舉出哪些實例 基本計算 22 一 種群是生物進化的基本單位 現代生物進化理論的主要內容及計算 深度思考 1 請分別用哈迪 溫伯格平衡 遺傳平衡定律 的方法 配子比率方法和自由交配類型的方法分析教材P115思考與討論 你得出什么結論 基本計算 基因型頻率開始是非平衡群體 一次交配后即可平衡 沒有篩選 基因頻率始終沒變 這樣的群體有沒有進化 23 一 種群是生物進化的基本單位 現代生物進化理論的主要內容及計算 深度思考 基本計算 2 哈迪 溫伯格平衡 遺傳平衡定律 使用的條件是什么 現實中這樣的平衡是不是存在 你能舉出哪些實例 24 如果滿足上述五個條件 則親代和子代每一種基因的頻率都不會改變 到下一代也是如此 也就是說基因頻率可以代代保持穩定不變 這就是哈迪 溫伯格平衡 也叫遺傳平衡定律 但是 在實際中 這樣的平衡是不存在的 這是因為 第一 足夠大的種群是不存在 而根據概率原理 當個體數不是充足大時 實際得到的數值與理論上的數值就存在誤差 實際中子代和親代的基因頻率就會有差異 25 第二 種群中充分的隨機交配也是不現實的 也就是說不同基因型的卵細胞和精子結合的機會不會是均等的 例如 在生殖季節 為了爭奪異性配偶 雄性海象之間要進行激烈而又殘酷的競爭 爭斗的最后結果常常是強大的一方占有二三十個雌性海象 由于競爭失敗 有的雄性海象沒有任何的交配機會 假設其它條件不變 在生殖季節里 如果競爭力強的雄性海象個體基因型大多數是AA 而競爭失敗的雄性海象個體的基因型大多數是aa 可能是由于本身基因型的關系 而導致性狀上的差異 那么A的基因頻率將越來越大 26 第三 基因突變每時每刻都有可能發生 雖然每一個基因突變的頻率很低很低 但一個種群中有很多很多的基因 所以基因的實際突變數是較大的 而且經過代代的遺傳基因突變必然對種群的基因頻率產生影響 使基因的頻率發生改變 如由a突變成A的數或a突變成其它復等位基因的數相對較大 則a的基因頻率將越來越小 第四 由于各種原因 種群中有的個體會離開該群體 相反的可能 有的同種的外來個體會遷入該種群 使種群中各種基因型的比例發生變化 而導致種群基因頻率的改變 27 第五 在自然界中 自然選擇是不可抗拒的 始終對種群發揮作用 如基因型為aa的個體由于本身基因的原因 在特定的環境條件下 而導致性狀缺陷 不能適應變化了的環境 在自然選擇中處于不利地位 則a的基因頻率也會越來越小 由于上述五方面的因素 種群基因頻率的改變是客觀的 親代和子代之間基因頻率的差異可能是微妙的 但經過代代的遺傳 當這一差異由量變的積累而達到質的差異時 該種群就漸變成另外一個不同的種群了 所以從理論上分析 種群基因頻率的改變是不可避免的 生物的進化是必然的 28 二 突變和基因重組產生進化的原材料三 自然選擇決定生物進化的方向 深度思考 1 突變和基因重組為什么不能決定進化的方向 2 計算教材P117數字化的問題情境 通過結果 推出生物進化的實質 3 自然選擇過程中 直接受選擇的是基因型還是表現型 突變和基因重組是隨機的 不定向的 它們只提供生物進化的原材料 不能決定生物進化的方向 29 1870年樺尺蠖的基因型頻率為SS10 Ss20 ss70 在樹干變黑這一環境條件下假如樹干變黑不利于淺色樺尺蠖的生存 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 樺尺蠖種群每年的基因型頻率與基因頻率是多少呢 13 1 升高 26 60 9 26 1 73 9 14 6 29 3 56 1 29 3 70 7 降低 自然選擇對基因頻率變化的影響 30 生物進化的實質是基因頻率的改變 表面看 自然選擇是對一個個生物個體的選擇 實質上是對個體所包含的變異進行選擇 從現代分子遺傳水平看 自然選擇實質上是對變異所對應的基因的選擇 從而改變著群體中不同基因的基因頻率 31 變異是不定向的 自然選擇 不利變異被淘汰 有利變異逐漸積累 種群的基因頻率發生定向改變 生物朝一定方向緩慢進化 自然選擇決定生物進化的方向 提供選擇材料 32 四 隔離與物種的形成 現代生物進化理論的主要內容及計算 基本概念 指能夠在自然狀態下相互交配并且產生可育后代的一群生物 簡稱 種 指不同種群間的個體 在自然條件下基因不能自由交流的現象 種類 生殖隔離 地理隔離 不同物種之間一般是不能夠相互交配的 即使交配成功 也不能夠產生可育的后代 這種現象叫生殖隔離 由于地理上的障礙使得同種生物的不同種群間不能夠發生基因交流的現象 物種 隔離 33 深度思考 1 白種人和黃種人 馬和驢 東北虎和華南虎是不是一個物種 體會他們之間的隔離 2 設計表格將物種和種群進行比較 3 通過加拉帕哥斯群島的地雀實例說明新物種形成的一般過程 4 物種的形成是否一定要經過地理隔離 舉例說明 5 物種的形成與進化有什么聯系 現代生物進化理論的主要內容及計算 四 隔離與物種的形成 34 2 設計表格將物種和種群進行比較 35 2 設計表格將物種和種群進行比較 36 地理隔離阻斷種群間的基因交流在不同的突變 基因重組和自然選擇作用下種群的基因頻率向不同方向發生改變種群的基因庫出現差異差異進一步加大生殖隔離新物種形成 3 通過加拉帕哥斯群島的地雀實例說明新物種形成的一般過程 突變和基因重組 自然選擇及隔離是物種形成過程的三個基本環節 37 在自然界里還存在另一種物種形成方式 它往往只需要幾代甚至一代就完成了 而且不需經過地理隔離 例如 多倍體植物的形成就是如此 自然界里幾平將近一半的被子植物和某些栽培作物就是這樣形成的 4 物種的形成是否一定要經過地理隔離 舉例說明 38 實質上是種群基因頻率改變的過程 所以生物進化的標志為基因頻率的改變 不論變化大小都屬于進化的范圍 基因頻率的改變導致突破物種的界限 形成生殖隔