第七章第2節

現代生物進化理論的主要內容現代生物進化理論的主要內容：(1)種群是生物進化的基本單位(2)突變和基因重組產生進化的原材料

(3)自然選擇決定生物進化的方向

(4)隔離導致物種形成探究活動（一）情景：如果在灰色翅（基因型為aa)昆蟲的群體中,偶然出現一只綠色翅（Aa)的變異個體，而且綠色比灰色更不容易被敵害發現。按照達爾文“適者生存，不適者被淘汰”的觀點，昆蟲的翅色將怎樣變化？如果該綠色個體（Aa）能很好的生活下來，它體內的A基因怎樣才能傳遞給它的下一代呢

？如果Aa與其他個體交配生殖，后代還會是綠色嗎？請寫出遺傳圖解。XAAAa綠翅AA綠翅（3）P:Aa綠翅配子AaAF1:綠翅aa灰翅XAaAa綠翅AA綠翅（2）Aa配子AaAaAa綠翅P:F1:綠翅綠翅aa灰翅XAaAa綠翅（1）aa配子AaaP:F1:綠翅灰翅

出現有利變異個體內的有利基因，只有在群體中，通過有性生殖才能世代延續，另外有利變異的個體的后代不一定能真實遺傳。因此研究生物的進化僅僅研究個體的表現型是否與環境相適應是不夠的，還必須研究群體的基因組成變化。這個群體就是種群！（一）種群是生物進化的基本單位1、定義：一定時間內，生活在一定區域的同種生物的全部個體。臥龍自然保護區的所有熊貓云南的金絲猴可可西里的藏羚羊一種群基因頻率的改變與生物進化2、種群的特點：（1）種群具有一定的時空限制，離開一定的空間和時間的種群是不存在的。（2）種群中的個體并不是機械地集合在一起，而是彼此可以交配，并通過繁殖將各自的基因傳給后代。（3）一個種群中應包括各年齡階段的全部個體練習：下列四個選項中，屬于種群的是：（）A、生活在島上的全部蛇B、青白江區所有小葉榕樹C、青海湖自然保護區的全部鳥類D、一個菜市場的全部鯉魚B探究活動（二）☆.閱讀114頁的第三自然段，探究并回答下列問題。

種群在繁衍過程中，個體有新老交替，基因卻代代相傳。這句話表明種群在進化過程中處于什么地位？說明在自然界中，種群是生物繁殖、進化的基本單位。

性狀是由基因控制的，因此研究生物的進化必須研究種群的基因組成和變化。如何分析種群的基因組成和變化？由此人們提出基因庫和基因頻率的概念。基因庫：一個種群的全部個體所包含的全部基因。————基因庫是在不斷發展和變化的（二）基因頻率=某基因的數目該基因及其等位基因的總數×100%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。例1:從種群中隨機抽出100個個體，測知基因型為AA、Aa和aa的個體分別是30、60和10個。那么A和a的基因頻率是多少。基因型頻率=該基因型個體數該種群個體總數×100%基因頻率=頻率+1/2頻率A的基因頻率為60%;a的基因頻率為40%純合子基因型雜合子基因型1、假設的昆蟲群體滿足以下五個條件：①昆蟲群體數量足夠大，②全部的雌雄個體間都能自由交配并能產生后代，③沒有遷入與遷出，④自然選擇對A、a控制的翅型性狀沒有作用⑤也沒有基因突變和染色體變異。思考與討論用數學方法討論基因頻率的變化親代基因型的頻率AA(30%)Aa(60%)aa(10%)親代基因頻率A()a()F1代基因型頻率AA()Aa()a()F1代基因頻率A()a()60%40%36%48%16%60%40%如果F1個體再自由交配，產生F2呢？親代子一代

子二代子三代基因型頻率AA30%Aa60%aa10%基因頻率A60%a40%36%48%16%60%40%36%16%48%60%60%40%40%36%48%16%假設群體滿足以下五個條件：種群的基因頻率和基因型頻率可以一代一代穩定不變，保持平衡，叫做遺傳平衡定律，也叫哈代－溫伯格定律。

設A的基因頻率=p，a的基因頻率=q，p+q=1

(p+q)2=p2+2pq+q2=1AA的基因型頻率Aa的基因型頻率aa的基因型頻率1、種群足夠大2、隨機交配3、沒有自然選擇4、沒有個體遷入遷出5、沒有突變產生3.會，要看這一突變對生物體是有益還是有害的，這往往取決于生物生存的環境。完成思考題：種群個體的性狀由基因決定，那么，生物進化的實質是什么？2.這五個條件都是影響種群基因頻率變化的原因。滿足這五個假設條件的種群是理想的種群,在自然條件下,這樣的種群是不存在的.即使前4個條件可以滿足，但基因突變和染色體變異總會發生的。這也從反面說明了在自然界中,種群的基因頻率遲早要發生變化,也就是說種群的進化是必然的.生物進化的實質：種群基因頻率發生變化的過程。因此，只要種群的基因頻率發生變化，則種群進化便發生了。1.在一個種群中隨機抽出一定數量的個體，其中基因型為AA的個體占18%，基因型Aa的個體占78%，aa的個體占4%。基因型A和a的頻率分別是

，

。57％43％練習：例7：(2003年2月南京調研卷)對某校學生進行色盲遺傳病調查研究后發現：780名女生中有患者23人、攜帶者52人；820名男生中有患者65人，那么該群體中色盲基因的頻率是()A.4.4%B.5.1%C.6.8%D.10.2%【解析】色盲是伴X染色體隱性遺傳，女性色盲患者的基因型是：XbXb

，女性攜帶者的基因型是：XBXb，男性色盲患者的基因型是：XbY。(男性無攜帶者)根據題意，780名女生中有患者23人、攜帶者52人，因此女性中Xb占：23×2＋52=98；820名男生中有患者65人，因此男性中Xb占：65Xb基因總數：98＋65＝163這樣，該校學生中的X染色體總數是：780×2＋820＝2380，這樣該群體中色盲基因的頻率就是：163/2380=6.8%。答案選C(容易會誤算成(780＋820)×2＝3200，結果得出5.1%這一錯誤結論，而選B)有關基因頻率的計算(特例)伴X遺傳方面的基因頻率計算這類題目的特殊點是：X染色體總數的正確計算，因為男性中只有一個X染色體，所以計算男性X染色體總數時不需要乘以2，這樣就能夠得出正確的結果（三）突變和基因重組產生進化的原材料基因重組、基因突變及染色體變異基因突變和染色體變異統稱為突變。突變和基因重組可形成可遺傳的差異。？可遺傳的變異的來源有？1、基因突變與基因頻率的改變有什么關系？2、自然界中突變的頻率很低，能作為進化的原材料嗎？2x10410-5108xx=2x107(個)

每一代就會有大量的變異思考：某海島上的昆蟲出現殘翅和無翅類型———有利與有害是相對的而不是絕對的這往往取決于生物的生存環境。3、突變產生的變異有利或有害是絕對的嗎？基因重組突變新的等位基因多種多樣的基因型種群中出現大量可遺傳的變異變異是隨機的、不定向的形成了進化的原材料突變是不定向的，不能決定生物的進化方向總結種群是生物進化基本的單位。生物進化的實質就是種群基因頻率的改變。基因突變和基因重組是生物進化的原材料（但不能決定進化的方向）進化的方向由誰決定呢？自然選擇小結：

19世紀，樺尺蠖種群中黑色基因（S）頻率為5%，淺灰色基因（s）頻率為95%

20世紀，樺尺蠖種群中黑色基因（S）頻率為95%，淺灰色基因（s）頻率為5%探究自然選擇對種群基因頻率的影響第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%29.3%14.6%56.1%60.9%26.1%73.9%29.3%13.1%升高降低提出問題：樺尺蠖種群中s基因（決定淺色性狀）的頻率為什么越來越低？作出假設：黑褐色的生活環境，不利于淺色樺尺蠖的生存，對黑色樺尺蠖生存有利，這種環境的選擇作用使該種群的s基因頻率越來越低。即自然選擇可使種群基因頻率發生定向改變。11%11%+22%+63%(1)在這個探究實驗中根據上面的數據分析，變黑的環境對樺尺蠖產生了什么樣的影響？變黑的環境對樺尺蠖淺色個體的出生率有影響嗎？(2)在自然選擇中，直接受選擇的是基因型還是表現型？變黑的環境使控制淺色的s基因頻率減少,S基因頻率增加有，許多淺色個體可能在沒有交配、產卵前就已被天敵捕食天敵看到的是樺尺蠖的體色（表現型）而不是控制體色的基因結論：自然選擇決定生物進化的方向自然選擇使基因頻率定向改變。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（四）自然選擇決定生物進化的方向。二、隔離與物種的形成（一）物種物種：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”。全世界的人都是一個物種嗎？人都是一個物種，無論白人黑人黃種人結婚，都能產生具有生殖能力的后代。馬跟驢是一個物種嗎？同一物種滿足的兩個條件：1、可以相互交配2、產生的后代可育物種與種群有何關系？種群物種概念生活在一定區域的同種生物的全部個體。種群是生物進化和繁殖的基本單位。同一種群內的個體之間可以進行基因交流分布在一定自然區域內，具有一定的形態結構和生理功能，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范圍較小范圍的同種生物的個體由分布在不同區域內的同種生物的許多種群組成判斷標準種群具備“兩同”同一地點，同一物種同一物種的不同種群不存在生殖隔離，交配能產生可育后代主要是形態特征和能否自由交配產生可育后代，不同物種間存在生殖隔離聯系一個物種可以包括許多種群，如同一種鯽魚可以生活在不同的池塘、湖泊中，形成一個個彼此被陸地隔離的種群同一物種的多個種群之間在地理隔離，長期發展下去可能成為不同的亞種(或品種)，進而形成多個新物種種群與物種的比較是不是不同物種的生物在自然狀態下一定不能交配呢？無生育能力，沒有后代。自然狀態下不能進行基因交流！

不同的物種之間不能進行基因交流。

為什么馬驢之間不能進行基因交流？

是什么阻止了馬驢之間的基因交流呢？原來是生殖隔離

不同物種之間一般是不能交配的，即使交配成功也不能產生可育后代，這種現象叫做生殖隔離。都有那些情況會導致生殖隔離呢？

荇菜與梅花因花期不同而出現生殖隔離孔雀與巨嘴鳥因求偶方式不同二出現生殖隔離曼陀羅的花粉在其他植物的花的柱頭上不能完全萌發成為花粉管，使得兩性生殖細胞不能融合而形成生殖隔離

獅子與老虎雜交產生獅虎獸是沒有生育能力的，獅子與老虎因雜種不育而形成生殖隔離不同物種個體間因生殖隔離而不能進行基因交流。

那么生活在不同區域的同種生物，在自然條件下能不能進行基因交流呢？地理隔離

如果把東北虎和華南虎放在同一片草原上，它們仍然可以自發交配并產生可育后代，說明東北虎和華南虎仍然屬于同一物種。一個新的物種要在怎樣的條件下才能產生呢？同一種生物因為地理上的障礙而分成不同的種群使得物種間不能發生基因交流的現象地理隔離: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。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。（二）隔離種類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。概念：隔離在物種的形成中發揮了怎樣的作用？地理隔離：由于高山、河流、沙漠或其他地理上的障礙，使不同的種群不能基因交流。如東北虎(左)和華南虎(右)都是亞洲虎的后代，由于長期地理隔離而沒有相互交配，沒有基因交流，形成了地理隔離，它們形成兩個不同的亞種。是什么原因造成同一物種分化成不同類型的新種？這說明了什么？一個種群還是兩個種群？還能發生交配嗎？在一個山谷中，生活著一個鼠種群。雌鼠和雄鼠之間可以自由交配，繁衍后代。后來山洪爆發，在山谷中形成了一條洶涌的大河。將整個鼠種群分成了兩個部分，一半在河這邊，一半在那邊。就這樣過了幾千年。后來，河流干涸了，兩個鼠種群又會合在一起。它們發現彼此大不相同，還能算是同一個物種嗎？假想實例

22歲那年，達爾文以博物學者的身份登上“貝格爾”號遠航考察船，隨船進行為期五年的環球科學考察。加拉帕戈斯群島上的地雀實例1.設想南美洲大陸的一種地雀來到加拉帕戈斯群島后，先在兩個島嶼上形成兩個初始種群。這兩個種群的個體數量都不多。它們的基因頻率一樣嗎？

由于這兩個種群的個體數量都不夠多，基因頻率可能是不一樣的。資料分析２．不同島嶼上的地雀種群，產生突變的情況一樣嗎？不一樣。因為突變是隨機發生的。資料分析３．對不同島嶼上的地雀種群來說，環境的作用有沒有差別？這對種群基因頻率的變化會產生什么影響？不同島嶼的地形和植被條件不一樣，因此環境的作用會有差別，導致種群基因頻率朝不同的方向改變。資料分析４．如果這片海域只有一個小島，還會形成這么多種地雀嗎？不會。因為個體間有基因的交流。資料分析地理隔離突變、重組、不同______不同生殖隔離一個種群A種群A1甲島種群A1乙島?_____改變不同_____改變不同?

基因頻率基因頻率自然選擇新物種新物種______是物種形成的必要條件BC？基因庫不同基因庫不同

新物種形成的標志：___________隔離生殖隔離的形成物種形成的三個基本環節:______________突變和重組、自然選擇、隔離、新物種的形成，是否都需要經過地理隔離？多倍體的形成不需經地理隔離。1.經過長期的地理隔離而達到生殖隔離是物種形成比較常見的方式2.一般情況下，地理隔離是生殖隔離的先決條件，生殖隔離一旦形成，原來屬于一個物種的兩個種群，就成了兩個物種。3.漸變式：生物進化是一個量變到質變的過程，是一個長期的歷史過程（驟變式：也可快速產生，如多倍體）4.一個物種的形成必須要經過生殖隔離，但不一定經過地理隔離，如多倍體的產生。總結：生殖隔離是新物種產生的標志！1.隔離是形成新物種的_________，常見的隔離類型有________和________，通常經過長期的_____隔離常可達到____隔離。不同的地雀種群之間，一旦發生了_____隔離，就不會有______交流了。必要條件生殖隔離地理隔離地理生殖生殖基因練習鞏固2.下列哪項形成了新物種（）A.二倍體的西瓜經秋水仙素處理成為四倍體西瓜B.樺尺蠖體色的基因頻率由S（95%）變成s(95%)C.馬與驢交配產生了騾子D.克隆羊多利A物種形成與生物進化內容物種形成生物進化標志生殖隔離出現基因頻率改變變化后生物與原生物關系屬于不同物種可能屬于一個物種二者聯系①生物進化的實質是基因頻率改變，這種改變可大可小，不一定會突破物種的界限，即生物進化不一定導致新物種的形成②新物種的形成一般是生物長期進化的結果*現代生物進化理論的基本觀點：生物進化基本單位原材料實質種群基因頻率種群突變、基因重組定向改變自然選擇決定方向物種形成必要條件隔離三個基本環節三共同進化與生物多樣性的形成資料：

動物學家對生活在非洲大草原奧蘭治河兩岸的羚羊進行研究時發現，東岸的羚羊群的奔跑速度比西岸的羚羊每秒鐘竟快3米。為何差距如此之大？

經過觀察和科學實驗，動物學家終于明白，東岸的羚羊之所以強健，是因為它們附近有一個狼群，生存時時處于危險之中。１、共同進化：捕食者的存在是不是對被捕食者有害無益呢？捕食捕食者的存在是否對被捕食者有害無益？捕食者所捕食的大多是被捕食者中年老、病弱或年幼的個體，客觀上起到促進種群發展的作用。“精明的捕食者”策略：捕食者一般不能將所有的獵物吃掉，否則自己也無法生存。“收割理論”：捕食者往往捕食個體數量多的物種，這樣就會避免出現一種或幾種生物在生態系統中占絕對優勢的局面，為其他物種的形成騰出空間有利于增加物種的多樣性。

在自然界，一種植物專門由一種昆蟲傳粉的情形很常見，昆蟲傳粉的專門化對植物繁衍后代有什么意義？

第一、跟風媒傳粉相比，能提高傳粉成功率。第二，促進共同進化。共同進化的含義1：

不同物種間的共同進化地球形成時原始大氣中是沒有氧氣的，但是隨著光合細菌的出現，使得大氣中有了氧氣共同進化的含義2：生物和無機環境間也存在共同進化。

不同物種之間，生物與無機環境之間在相互影響中不斷進化和發展，這就是共同進化．

通過漫長的共同進化過程，地球上不僅出現了千姿百態的物種，而且形成了多種多樣的生態系統，也就是形成了生物的多樣性．綜上所述：基因多樣性：指遺傳信息的總和，包括地球上所有動物、植物、微生物個體的基因。物種多樣性：指地球上生命有機體的多樣性，目前被描述的物種約175萬種。生態系統多樣性：指生物圈中生態環境、生物群落和生態過程的多樣性。

生物多樣性的形成經歷了漫長的進化歷程。思考與討論仔細觀察教材124頁圖7—11，并分析討論下列問題：2.生物多樣性的形成生物多樣性的三個層次1.最早出現的生物是哪一類生物？它們生活在什么環境中?

最早出現的生物是厭氧的單細胞生物，它們生活在海洋中.2.多細胞生物大約是什么時候出現的？它們生活在什么環境中？