第2節(jié)當(dāng)代生物進(jìn)化理論主要內(nèi)容一、種群基因頻率

改變與生物進(jìn)化1/32幼虎把自己想象成虎體內(nèi)一個(gè)基因。你不但不愿意自己在虎后代中消失，而且想讓越來(lái)越多虎擁有自己拷貝。你怎樣才能到達(dá)這一目標(biāo)呢？你將選擇做什么樣基因？一個(gè)基因所控制性狀對(duì)個(gè)體生存和繁殖后代貢獻(xiàn)越大,擁有該基因個(gè)體可能越多!當(dāng)然就會(huì)使越來(lái)越多虎擁有自己拷貝!問(wèn)題探討2/32

在自然界中，沒(méi)有哪一個(gè)體是長(zhǎng)生不死，個(gè)體表現(xiàn)性型也會(huì)伴隨個(gè)體死亡而消失，但決定表現(xiàn)型基因卻能夠經(jīng)過(guò)有性生殖才傳給后代，所以碩士物進(jìn)化，僅僅研究個(gè)體表現(xiàn)型是否與環(huán)境適應(yīng)是不夠，還需要研究群體基因組成改變，這個(gè)群體就是種群。種群是生物進(jìn)化基本單位3/32（一）種群是生物進(jìn)化基本單位1、種群概念：生活在一定區(qū)域同種生物全部個(gè)體。臥龍自然保護(hù)區(qū)獼猴4/32判斷以下是否屬于種群（1）一個(gè)池塘中全部魚(yú)（2）一個(gè)池塘中全部鯉魚(yú)（3）兩個(gè)池塘內(nèi)全部青蛙（4）一片草地上全部植物（5）一片草地上成年梅花鹿廟里一群和尚也屬于種群?jiǎn)幔糠袷欠穹穹?/322、種群特點(diǎn)：

種群中個(gè)體并不是機(jī)械地集合在一起，而是彼此能夠交配，并經(jīng)過(guò)繁殖將各自基因傳給后代。人們?yōu)楹我岢觥胺N群”這個(gè)概念呢？

自然界物種實(shí)際上是以一個(gè)個(gè)種群存在，種群是物種繁衍、進(jìn)化基本單位。它為碩士物與環(huán)境關(guān)系和物種改變帶來(lái)了方便。6/32

思索：同前一年蝗蟲(chóng)種群相比，新形成蝗蟲(chóng)種群在基因組成上會(huì)有什么改變嗎？7/32性狀是由基因控制，所以碩士物進(jìn)化必須研究種群基因組成和改變。怎樣分析種群基因組成和改變？由此人們提出基因庫(kù)和基因頻率概念。8/323、基因庫(kù)：一個(gè)種群中全部個(gè)體所含有全部基因。這些金魚(yú)各自有自己基因，共同組成了種群基因庫(kù)。它們各自基因都是基因庫(kù)一部分。個(gè)體數(shù)目越多，個(gè)體間差異越大，基因庫(kù)也就越大。9/324、基因頻率：在一個(gè)種群基因庫(kù)中，某個(gè)基因占全部等位基因數(shù)比率。基因頻率＝該基因總數(shù)該等位基因總數(shù)10/325.基因頻率計(jì)算

某昆蟲(chóng)種群中，綠色翅基因?yàn)锳,褐色翅基因位a，調(diào)查發(fā)覺(jué)AA、Aa、aa個(gè)體分別占30、60、10,那么A、a基因頻率是多少？A=30×2+60

________________________200=60%200a=10×2+60

________________________=40%A+a=1

此種基因個(gè)數(shù)=純合子個(gè)體數(shù)×2＋雜合子個(gè)體數(shù)種群中該對(duì)等位基因總數(shù)=個(gè)體總數(shù)×211/32探究活動(dòng)用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率改變假設(shè)昆蟲(chóng)群體滿(mǎn)足以下五個(gè)條件：①昆蟲(chóng)群體數(shù)量足夠大，②全部雌雄個(gè)體間都能自由交配并能產(chǎn)生后代，③沒(méi)有遷入與遷出，④AA、Aa、aa三種基因型昆蟲(chóng)生存能力完全相同（也就是說(shuō)自然選擇對(duì)A、a控制翅型性狀沒(méi)作用）⑤也沒(méi)有基因突變和染色體變異。遺傳平衡狀態(tài)12/3213/32親代基因型頻率AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子比率A()A()a()a()子代基因型頻率AA()Aa()aa()子代基因頻率A()a()30%30%30%10%36%48%16%60%40%14/32在有性生殖過(guò)程中，假如符合遺傳平衡，產(chǎn)生雌雄配子：

36%24%16%AAAaAa24%aaA60%a40%卵子A60%a40%精子遺傳平衡定律其中p代表A基因頻率，q代表a基因頻率。則p+q=1，(p＋q)2=p2＋2pq＋q2=1并得出p2代表AA頻率，q2代表aa頻率，2pq代表雜合子Aa頻率。15/32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%16/32哈代——溫伯格定律：一個(gè)有性生殖自然種群中，在符合5個(gè)條件情況下，各等位基因頻率和等位基因基因型頻率在一代一代遺傳中是穩(wěn)定不變，或者說(shuō)，是保持著基因平衡。哈代-溫伯格定律可用數(shù)學(xué)方程式表示：(p＋q)2=p2＋2pq＋q2=1其中p代表A基因頻率，q代表a基因頻率。p+q永遠(yuǎn)為1，p2代表AA頻率，q2代表aa頻率，2pq代表雜合子Aa頻率。

17/32.假如某基因在X染色體上，而在Y染色體上沒(méi)有該基因及其等位基因，則公式能夠轉(zhuǎn)變成基因頻率=某基因總數(shù)2X女性個(gè)體數(shù)+男性個(gè)體數(shù)例2:某工廠有男女職員各200人，對(duì)他們進(jìn)行調(diào)查時(shí)發(fā)覺(jué)，女色盲5人，女性攜帶15人。男性色盲11人，求XB,Xb頻率。解:×100%5×2＋15＋11200×2＋200Xb%==6%XB%=1—6%=94%18/32練習(xí)、在一個(gè)足夠大種群中，A頻率是0.4，a頻率是0.6，若各種條件穩(wěn)定不變，則該種群中AA、Aa、aa基因型頻率各是

。該種群中全部成熟個(gè)體自由交配一次，產(chǎn)生后代個(gè)體中A頻率是

，a頻率是

。0.16 0.48 0.360.4 0.619/32影響種群基因頻率改變根本原因是什么？變異變異類(lèi)型有那些？不能遺傳變異可遺傳變異基因突變基因重組染色體變異20/32

自然界，生物自發(fā)突變頻率很低，而且突變大多數(shù)是有害，為何還能夠作為生物進(jìn)化原材料呢？

果蠅約有104對(duì)基因，假定每個(gè)基因突變率是10－5，一個(gè)約有109個(gè)果蠅種群每一代出現(xiàn)基因突變率是？2×104×10－5×109＝2×108（二）突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化原材料21/322、突變有害和有利并不是絕正確，它取決于生物生存環(huán)境。3、突變和基因重組只產(chǎn)生生物進(jìn)化原材料，不能決定生物進(jìn)化方向。1、種群是由許多個(gè)體組成，每個(gè)個(gè)體每個(gè)細(xì)胞內(nèi)都有成千上萬(wàn)個(gè)基因，這么，每一代就會(huì)產(chǎn)生大量突變（二）突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化原材料22/32

19世紀(jì)，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(jì)，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%（三）自然選擇決定生物進(jìn)化方向。23/32(1)在這個(gè)探究試驗(yàn)中依據(jù)上面數(shù)據(jù)分析，變黑環(huán)境對(duì)樺尺蠖產(chǎn)生了什么樣影響？變黑環(huán)境對(duì)樺尺蠖淺色個(gè)體出生率有影響嗎？(2)在自然選擇中，直接收選擇是基因型還是表現(xiàn)型？

變黑環(huán)境使控制淺色s基因頻率降低,S基因頻率增加

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

天敵看到是樺尺蠖體色（表現(xiàn)型）而不是控制體色基因結(jié)論：自然選擇決定生物進(jìn)化方向自然選擇使基因頻率定向改變。24/32四、隔離造成物種形成

能夠在自然狀態(tài)下能相互交配，而且產(chǎn)生出可育后代一群生物稱(chēng)為一個(gè)物種（species），簡(jiǎn)稱(chēng)“種”。1、物種概念25/32

人都是一個(gè)物種，不論白人黑人黃種人結(jié)婚，都能產(chǎn)生具有生殖能力后代。全世界人都是一個(gè)物種嗎？騾是馬跟驢交配產(chǎn)生后代，那為何他們不是同一物種呢？26/32

隔離：指不一樣種群間個(gè)體，在自然條件下基因不能自由交流現(xiàn)象。

生殖隔離：不一樣物種之間普通是不能交配，即使交配成功，也不能產(chǎn)生可育后代。

地理隔離：同一物種因?yàn)楦呱健⒑恿鳌⑸衬鹊乩砩险系K，使彼此間不能相遇而不能交配，使種群間不能發(fā)生基因交流現(xiàn)象。2、隔離在物種形成中作用27/32

假如只經(jīng)過(guò)地理隔離，2個(gè)種群基因庫(kù)各自發(fā)展，互不影響，出現(xiàn)一定差異，但不會(huì)形成新物種，最多也就是形成不一樣亞種－－－量變。如東北虎和華南虎就是兩個(gè)亞種。生殖隔離則是因?yàn)?個(gè)種群之間遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)（基因庫(kù)）出現(xiàn)較大差異使其個(gè)體之間不能交配或雜交后代不育。生殖隔離是新物種形成標(biāo)志－－質(zhì)變28/32

它們之間