1、【思索】為什么工業化后黑樺尺蠖蛾接近【思索】為什么工業化后黑樺尺蠖蛾接近100%，而在，而在非工業化地域，灰蛾依然占絕對優勢？非工業化地域，灰蛾依然占絕對優勢？ 請用達爾文的自然選擇學說解釋景象請用達爾文的自然選擇學說解釋景象 (19 世紀中葉世紀中葉 ) (20 世紀中葉世紀中葉 )英國曼徹斯特百年間樺尺蠖的黑化景象英國曼徹斯特百年間樺尺蠖的黑化景象查理達爾文18091882英國的博物學家查理達爾文18091882英國的博物學家，進化單位？進化單位？如何實現？如何實現？進化的本質？進化的本質？進化的方向？進化的方向？達爾文達爾文:自然選擇學說自然選擇學說現代生物進現代生物進化實際化實際孟德爾

2、提出孟德爾提出“遺遺傳因子假設傳因子假設費舍爾、赫丹建費舍爾、赫丹建立群體遺傳學立群體遺傳學魏斯曼將染色魏斯曼將染色體作為遺傳根體作為遺傳根底底.1根據達爾文根據達爾文“適者生存、不適者淘汰的觀念該適者生存、不適者淘汰的觀念該黑色個體一定能被選擇下來嗎？黑色個體一定能被選擇下來嗎？ 2假設該黑色個體能很好的生活下來，它體內的假設該黑色個體能很好的生活下來，它體內的A基因怎樣才干傳送給后代？基因怎樣才干傳送給后代？3即使即使Aa的個體可以繁衍，后代都是黑色個體嗎？的個體可以繁衍，后代都是黑色個體嗎？個體不是進化根本單位個體不是進化根本單位 (19 世紀中葉世紀中葉 ) (20 世紀中葉世紀中葉

3、)情景：假設在灰色翅基因型為aa)昆蟲的群體中偶爾出現一只黑色翅Aa)的變異個體，且黑色比灰色更不容易被敵害發現。探求一：生物進化的根本單位探求一：生物進化的根本單位一種群是生物進化的根本單位：一種群是生物進化的根本單位：1 1、種群概念：、種群概念：生活在一定區域的同種生物的全部個體。生活在一定區域的同種生物的全部個體。臥龍自然維護區臥龍自然維護區 獼猴獼猴例：判別以下能否屬于種群例：判別以下能否屬于種群1 1一個池塘中的全部魚一個池塘中的全部魚2 2一個池塘中的全部鯉魚一個池塘中的全部鯉魚3 3一片草地上的全部植物一片草地上的全部植物4 4一片草地上的全部蒲公英一片草地上的全部蒲公英5 5

4、石油菜市場上的一切大白菜石油菜市場上的一切大白菜2 2、種群的特點：、種群的特點： 種群中的個體并不是機械地集合在一同，而是種群中的個體并不是機械地集合在一同，而是彼此可以交配，并經過繁衍將各自的基因傳給后代。彼此可以交配，并經過繁衍將各自的基因傳給后代。種群是生物繁衍、進化的根本單位 (19 世紀中葉世紀中葉 ) (20 世紀中葉世紀中葉 ) 自然界中生物的自然突變頻率很低，而自然界中生物的自然突變頻率很低，而且普通對生物體是有害的。為什么還可以改且普通對生物體是有害的。為什么還可以改動種群中的基因頻率呢？動種群中的基因頻率呢？( (二二) )突變和基因重組產生進化的原資料突變和基因重組產生

5、進化的原資料可遺傳的變異可遺傳的變異基因突變基因突變染色體變異染色體變異基因重組基因重組突變突變 例如：果蠅約有例如：果蠅約有104對基因，假定每個基因的突變率都是對基因，假定每個基因的突變率都是105，假設有一個中等數量的果蠅種群約有，假設有一個中等數量的果蠅種群約有108個個體，個個體，那么每一代出現基因突變數是多少呢？那么每一代出現基因突變數是多少呢？ 2 104 105個體個體 108種群種群=2 107產生等位基因基因重組多種多樣的基因型多種多樣的基因型種群出現大量的可遺傳變異變異是不定向的構成了進化的原資料構成了進化的原資料突變突變( (二二) )突變和基因重組產生進化的原資料突變

6、和基因重組產生進化的原資料假設是正常環境中，殘翅和無翅的昆蟲能很好假設是正常環境中，殘翅和無翅的昆蟲能很好活下來嗎？活下來嗎？假設該地經常刮大風，那么哪種昆蟲會變多？假設該地經常刮大風，那么哪種昆蟲會變多？ 突變的有利和有害并不是絕對的，它取決于生突變的有利和有害并不是絕對的，它取決于生物的生存環境即物的生存環境即 自然選擇1基基 因因 庫：一個種群中全部個體所含有的全部基庫：一個種群中全部個體所含有的全部基因因2基因頻率：在一個種群基因庫中基因頻率：在一個種群基因庫中 ， 某個基因占全部等位基因數的比率某個基因占全部等位基因數的比率基因頻率基因頻率 = =種群中該基因的數目種群中該基因的數目

7、 全部等位基因的總數全部等位基因的總數 100% 100%1.相關概念相關概念基因型頻率基因型頻率 = = 該基因型個體數該基因型個體數 該種群個體總數該種群個體總數 100% 100%探求三：探求進化的本質和方向？探求三：探求進化的本質和方向？【案例【案例1】某樺尺蠖種群中，黑色翅的基由于某樺尺蠖種群中，黑色翅的基由于A， 淡色翅淡色翅的基因位的基因位s，抽樣調查，抽樣調查100個個體，測得基因型個個體，測得基因型為為AA、Aa、aa的個體分別為的個體分別為10、20、70個、個、問每種基因型頻率是多少？問每種基因型頻率是多少？A、a基因頻率是多基因頻率是多少？少？AA基因型頻率基因型頻率

8、= 10/100 = 10%Aa基因型頻率基因型頻率 = 20/100 = 20%aa 基因型頻率基因型頻率 = 70/100 = 70%A基因頻率基因頻率 = (10*2+20)/100*2=20%a基因頻率基因頻率 = (70*2+20)/100*2=80%【案例【案例2】某樺尺蠖種群中，黑色翅的基由于某樺尺蠖種群中，黑色翅的基由于A， 淡色翅淡色翅的基因位的基因位a，抽樣調查，抽樣調查100個個體，測得基因型個個體，測得基因型為為AA、Aa、aa的個體分別為的個體分別為10、20、70個、個、假設該種群為親本，假設讓該種群隨機交配，假設該種群為親本，假設讓該種群隨機交配，沒有遷入和遷出，

9、無自然選擇，無突變，根據沒有遷入和遷出，無自然選擇，無突變，根據孟德爾分別定律計算：孟德爾分別定律計算：1該種群產生的該種群產生的A、a配子的比率各是多少配子的比率各是多少？ 2F1代的基因型頻率各是多少？代的基因型頻率各是多少？ 3F1代種群的基因頻率各是多少？代種群的基因頻率各是多少？4將計算結果填入表格，想一想，將計算結果填入表格，想一想， F2代、代、 F3代以及假設干代以后，種群的基因頻率會改代以及假設干代以后，種群的基因頻率會改動嗎？動嗎？A % = (10*2+20) /100*2=20%a % = (70*2+20) /100*2=80%1該種群產生的該種群產生的A、a配子的比

10、率各是多少？配子的比率各是多少？2F1代的基因型頻率？代的基因型頻率？3F1代的基因頻率是多少？代的基因頻率是多少？ 4%16%64%AAAaAa16%aaA20%a80%卵子卵子A 20%a80%精子精子F1代代基因型頻率基因型頻率AA %=4%Aa%=32%aa%=64%F1代代基因頻率基因頻率A%=20%a%=80%親代親代基因型頻率基因型頻率AA（10%）Aa（20%）aa（70%）親代親代配子的比率配子的比率A（10%） A（10%）a（10%）a（70%）F1代代基因型頻率基因型頻率AA（4%）Aa（32%）aa（64%）F1代代基基 因頻率因頻率A（20%）a（80%）F2代代基

11、因型頻率基因型頻率F2代代基基 因頻率因頻率F3代代基因型頻率基因型頻率F3代代基基 因頻率因頻率4將計算結果填入表格，想一想，將計算結果填入表格，想一想， F2代、代、 F3代以及假設干代以及假設干代以后，種群的基因頻率會改動嗎？代以后，種群的基因頻率會改動嗎？AA4%Aa32%aa64%AA4%Aa32%aa64%A20%A20%a80%a80%親代親代F1代代F2代代F3代代基因型頻率基因型頻率AA10%4%4%4%Aa20%32%32%32%aa70%64%64%64%基因基因頻率頻率A20%20%20%20%a80%80%80%80% 假設種群中一等位基由于假設種群中一等位基由于A

12、A和和a a， 設設A A的基因頻率的基因頻率=p=p，a a的基因頻率的基因頻率=q =q 由于由于(p(pq)=1q)=1， 那么那么p+qp+q2=p2+2pq+q2=AA%+Aa%+aa%=1 2=p2+2pq+q2=AA%+Aa%+aa%=1 。 AAAA的基因型頻率的基因型頻率=p2=p2； aa aa的基因型頻率的基因型頻率=q2=q2； Aa Aa的基因型頻率的基因型頻率=2pq=2pq。 A%+a%=1A%+a%=1AA%=(A%) 2 Aa%=2A%a% aa%= (a%) 2 AA%=(A%) 2 Aa%=2A%a% aa%= (a%) 2 p+qp+q2=p2+2pq+

13、q2=12=p2+2pq+q2=1 用數學方法討論基因頻率的變化用數學方法討論基因頻率的變化 遺傳平衡定律遺傳平衡定律 遺傳平衡定律是由英國數學家哈代遺傳平衡定律是由英國數學家哈代和德國醫生溫伯格分別于和德國醫生溫伯格分別于19081908年和年和19091909年年獨立證明的，這一定律又稱哈迪獨立證明的，這一定律又稱哈迪溫伯溫伯格定律。他們指出，一個有性生殖的自然格定律。他們指出，一個有性生殖的自然種群中，種群的基因頻率和基因型頻率可種群中，種群的基因頻率和基因型頻率可以世代相傳不發生變化，堅持平衡必需符以世代相傳不發生變化，堅持平衡必需符合以下五個條件的情況下，合以下五個條件的情況下，理想

14、條件：理想條件：該種群非常大；該種群非常大； 一切的雌雄個體都能自在交配；一切的雌雄個體都能自在交配；沒有遷入和遷出；無自然選擇的作用；沒有遷入和遷出；無自然選擇的作用；不發生突變。不發生突變。提出問題：種群中提出問題：種群中a a基因淡色性狀的頻率為什么越基因淡色性狀的頻率為什么越 來越低？來越低？作出假設：？作出假設：？ (19 世紀中葉世紀中葉 ) (20 世紀中葉世紀中葉 )課本課本P116 (19 世紀中葉世紀中葉 ) (20 世紀中葉世紀中葉 )提出問題：種群中提出問題：種群中a a基因淡色性狀的頻率為什么越基因淡色性狀的頻率為什么越 來越低？來越低？作出假設：作出假設：黑褐色環境

15、，不利于淡色樺尺蠖的生存，黑褐色環境，不利于淡色樺尺蠖的生存，環境的選擇作用使環境的選擇作用使a a基因頻率越來越低?；蝾l率越來越低。第1年 第2年 第3年 第4年基因型基因型頻率頻率AA10%10%Aa20%20%aa70%70%基因基因頻率頻率A20%20%a80%80%驗證假設：數學建模驗證假設：數學建模1870年樺尺蠖的基因型頻率為年樺尺蠖的基因型頻率為AA10% ； Aa20%； aa 70%，在樹干變黑的環境條件，在樹干變黑的環境條件下，使種群中淡色個體每年減少下，使種群中淡色個體每年減少10%，黑色，黑色個體每年添加個體每年添加10%，幾年內，樺尺蠖種群每，幾年內，樺尺蠖種群每

16、年的基因型頻率與基因頻率是多少？年的基因型頻率與基因頻率是多少？第1年 第2年 第3年 第4年基因型基因型頻率頻率AA10%10%11.5%11.5%Aa20%20%aa70%70%基因基因頻率頻率A20%20%a80%80%1111+22+63驗證假設：數學建模驗證假設：數學建模1870年樺尺蠖的基因型頻率為年樺尺蠖的基因型頻率為AA10% ； Aa20%； aa 70%，在樹干變黑的環境條件，在樹干變黑的環境條件下，使種群中淡色個體每年減少下，使種群中淡色個體每年減少10%，黑色，黑色個體每年添加個體每年添加10%，幾年內，樺尺蠖種群每，幾年內，樺尺蠖種群每年的基因型頻率與基因頻率是多少？年的基因型頻率與基因頻率是多少？第1年 第2年 第3年 第4年基因型基因型頻率頻率AA10%10%11.5%11.5%Aa20%20%22.9%22.9%aa70%70%65.6%65.6%基因基因頻率頻率A20%20%23%23%a80%80%77%77%70.7%26%29.3%14.6%56.1%60.9%26.1%73.9%29.3%13.1%升高升高降低降低驗證假設：數學建模驗證假設：數學建模1870年樺尺蠖的基因型頻率為年樺尺蠖的基因型頻率為AA10% ； Aa20%； aa 70%，在樹干變黑的環境條件，在樹干變黑的環境條件下，使種群中淡色個體每年減少下，使種群