第6章生物的進化蒼鷺鴛鴦牛背鷺AAAAAaAaaaaaaaAAAAAAaa第3節(jié)種群基因組成的變化與物種的形成達爾文的自然選擇學說主要內容過度繁殖，生存斗爭，遺傳變異，適者生存溫故而知新自然選擇的直接作用對象是個體還是群體？基因型還是表型？進化基本單位是個體還是種群？在灰色翅（基因型aa）昆蟲的群體中偶然出現(xiàn)一只綠色翅（Aa）的變異個體，且綠色比灰色更不容易被敵害發(fā)現(xiàn)。【問題探討】

根據(jù)達爾文“適者生存、不適者淘汰”的觀點，該綠色個體能被選擇下來嗎？

如果綠色個體能很好的活下來，它要如何才能將綠色性狀傳給后代？不一定。綠色個體可能因為其它原因死亡。一個個體的適應能力無論多強，如果它的性狀不能遺傳給后代，它在進化中是沒有貢獻的。通過將綠色基因傳遞給子代，才能將綠色性狀一代一代的傳遞下去。性狀的遺傳要通過基因傳遞。aaA自然選擇直接對象：根本對象：個體的性狀（表現(xiàn)型）種群的基因研究生物進化，僅研究個體和表型是不夠的，還必須研究群體基因組成變化。甲同學說：當然是先有雞蛋了，因為只有生殖細胞產(chǎn)生的基因突變才能遺傳給后代，體細胞即使發(fā)生了基因突變，也不能影響后代的性狀。乙同學說：不對，人們在養(yǎng)雞過程中，是根據(jù)雞的性狀來選擇的，只讓符合人類需求的雞繁殖后代，因此是先有雞后有蛋。你同意哪位同學的觀點？你的答案和理由是什么？情境視頻：先有雞還是先有蛋？甲同學說：當然是先有雞蛋了，因為只有生殖細胞產(chǎn)生的基因突變才能遺傳給后代，體細胞即使發(fā)生了基因突變，也不能影響后代的性狀。乙同學說：不對，人們在養(yǎng)雞過程中，是根據(jù)雞的性狀來選擇的，只讓符合人類需求的雞繁殖后代，因此是先有雞后有蛋。你同意哪位同學的觀點？你的答案和理由是什么？都有一定道理，但都不全面。它們忽視了雞和蛋在基因組成上的一致性，也忽視了生物進化是以種群為單位而不是以個體為單位這一重要觀點。生物進化過程是種群基因庫在環(huán)境選擇作用下定向改變的過程，以新種群與祖先種群形成生殖隔離為標志，并不是在某一時刻突然有一個個體或一個生殖細胞成為一個新物種。種群基因頻率的變化一種群和種群基因庫目錄CONTENTS二探究抗生素對細菌的選擇作用三種群

基因庫

基因頻率

基因型頻率找出以下幾個概念？1種群的概念及特點定義：生活在一定區(qū)域的同種生物全部個體的集合叫作種群。特點：種群是繁殖的基本單位，也生物進化的基本單位。舉例：一片樹林中的全部獼猴是一個種群一片草地上的所有蒲公英是一個種群同一區(qū)域同一物種（界門綱目科屬種）全部個體一種群和種群基因庫種群的三個要素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。思考？判斷下列是否屬于種群：（1）一片森林中的所有的蜘蛛。（）（2）一片森林中的所有啄木鳥。（）（3）兩個池塘中所有的鯽魚。（）（4）一片草地上的全部植物。（）（5）一片草地上的全部幼小蒲公英。（）×√×××一種群和種群基因庫

一個菜市場所有的白菜是不是一個種群？一種群和種群基因庫2基因庫和基因頻率一個種群中全部個體所含有的全部基因。基因庫的定義：一個種群所有個體各自有自己的基因，共同構成了種群的基因庫。它們各自的基因都是基因庫的一部分。個體間的差異越大，基因庫也就越大。AAAaaaaaaaAaaAaa某昆蟲決定翅色的基因頻率種群在繁衍過程中，個體有新老交替，基因卻代代相傳。例如,許多昆蟲的壽命都不足一年（如蝗蟲)，所有的蝗蟲都會在秋風中死去，其中有些個體成功地完成繁殖，死前在土壤中埋下受精卵。來年春夏之交，部分受精卵成功地發(fā)育成蝗蟲，同前一年的蝗蟲種群相比，新形成的蝗蟲種群在基因組成上會有什么變化嗎？一種群和種群基因庫基因頻率：在一個種群基因庫中，某個基因占全部等位基因數(shù)的比值。基因頻率=某基因的數(shù)目該基因的等位基因的總數(shù)×100%基因型頻率：在一個種群基因庫中，某個基因型個體占個體總數(shù)比值。影響因素：突變、選擇、遷移等。一種群和種群基因庫

1.在某昆蟲種群中，決定翅色為綠色的基因是A，決定翅色為褐色的基因是a，從這個種群中隨機抽取100個個體，測得基因型為AA、Aa和aa的個體分別是30、60和10個，求A和a的基因頻率。2002×30+60=1202×10+60=80120÷200=6080÷200=40某昆蟲決定翅色的基因頻率計算：就這對等位基因來說，每個個體可以看作含有2個基因，那么：這100個個體共有_____個基因，其中：A基因的數(shù)量=___________________個a基因的數(shù)量=____________________個A基因的頻率=____________________%a基因的頻率=____________________%基因頻率的一般計算方法

一種群和種群基因庫

2.某種群中基因型XBXB有20個，XBY有5個，XBXb有20個，XbY有5個，計算下列基因頻率和基因型頻率：（1）基因型頻率：XBXB_______XbY_______（2）基因頻率：XB______Xb_______40%10%XBXB基因型頻率=XBXB個體數(shù)/所有個體=20/（20+5+20+5）=40%XbY基因型頻率=XbY個體數(shù)/所有個體=5/（20+5+20+5）=10%XB基因頻率=XB基因數(shù)/（XB基因數(shù)+Xb基因數(shù)）1XBXB含有2個XB，1XBY含有1XB，XBXb含有1XB和1Xb，XbY含有1Xb

XB基因頻率=（40+5+20）/（40+5+40+5）=65/90=72.2%72.2%27.8%一種群和種群基因庫基因頻率=某基因的數(shù)目該基因的等位基因的總數(shù)×100%基因頻率=某基因的總數(shù)×100%注：(1）常染色體或X、Y染色體的同源區(qū)段上(2）X染色體的非同源區(qū)段上基因頻率=某基因的總數(shù)雌性個體數(shù)×2+雄性個體數(shù)×100%全部個體數(shù)×2(1)一個種群中某基因占所有基因數(shù)的比值叫作基因頻率(

)(2)在環(huán)境條件保持穩(wěn)定的前提條件下，種群的基因頻率不會發(fā)生變化(

)(3)若親子代間基因頻率不變，基因型頻率也一定不變(

)(4)種群是生物進化的基本單位，自然選擇的直接選擇對象是個體的表型(

)×判斷正誤××√在某昆蟲種群中，決定體色為黑色的基因是A，決定體色為褐色的基因是a，從這個種群中隨機抽取100個個體，測得基因型為AA、Aa和aa的個體分別是30、60和10個，求A和a的基因頻率。A基因頻率為:a基因頻率為：=40%A%=×100%2×AA＋Aa2(AA＋Aa＋aa)a%==60%2×aa＋Aa2(AA＋Aa＋aa)×100%類型一：概念法回顧：回顧：類型一：概念法某工廠有男女職工各200人，對他們進行調查時發(fā)現(xiàn)，女色盲5人，女性攜帶15人。男性色盲11人，求XB,Xb的頻率？即：XBXb15人XbXb5人XbY11人

若：基因位于X染色體的非同源區(qū)段上（注意Y上沒有等位基因）基因頻率=某基因的總數(shù)雌性個體數(shù)×2+雄性個體數(shù)×100%b%=×100%15+5x2+11400x2-200(Y)=6%B%=94%一種群和種群基因庫1.假設：①昆蟲種群數(shù)量非常大；②所有的雌雄個體間都能自由交配并能產(chǎn)生后代；③沒有遷入和遷出；④不同翅色的個體生存和繁殖的機會是均等的；⑤基因A和a都不產(chǎn)生突變。（4）根據(jù)計算結果，想一想子二代、子三代及若干代后，種群基因頻率會同子一代一樣嗎？子二代、子三代以及若干代以后，種群的基因頻率與子一代一樣。活動1：用數(shù)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%）配子的比率A（

）A()a()a()子一代基因型頻率AA（

）Aa()aa()子一代基因頻率A（

）a(

)子二代基因型頻率AA（）Aa()aa()子二代基因頻率A（）a()60%40%36%48%16%60%40%30%30%30%10%36%48%16%一種群和種群基因庫設A的基因頻率為p，a的基因頻率為q；則有p+q=1，那么種群的基因頻率將不會改變A(p)a(q)A(p)AA(p2)Aa(pq)a(q)Aa(pq)aa(q2)aa基因型的頻率AA基因型的頻率Aa基因型的頻率

(p+q)2=p2+2pq+q2

當群體滿足以下五個條件：

①昆蟲群體數(shù)量足夠大

②全部的雌雄個體間都能自由交配并能產(chǎn)生后代；

③沒有遷入與遷出④自然選擇對性狀沒有作用

⑤基因A和a都不產(chǎn)生突變遺傳平衡定律（哈代—溫伯格定律）：歸納基因頻率的計算方法：1.通過基因型個體數(shù)量計算：A%=a%=×100%aA+a×100%AA+a2.通過基因型頻率計算：基因頻率=純合子基因型頻率+1/2雜合子基因型頻率3.基因和基因型頻率互算：在符合遺傳平衡的某種群中，若A的基因頻率為P，a的基因頻率為q=p2+2pq+q2=1Aa

AAAaaa(p+q)2A基因頻率

=AA的基因型頻率+1/2Aa基因型頻率a基因頻率=aa的基因型頻率+1/2Aa基因型頻率（適用位于常染色體上的基因）在種群中，一對等位基因基因頻率之和等于1，基因型頻率之和也等于1一種群和種群基因庫2.上述計算結果是建立在5個假設條件基礎上的。對自然界的種群來說，這5個條件都成立嗎？你能舉出哪些事例？活動1：用數(shù)學方法討論基因頻率的變化2.如果該種群出現(xiàn)新的突變型（基因型為A2a或A2A2），也就是產(chǎn)生新的等位基因A2，種群的基因頻率會發(fā)生變化嗎？基因A2的頻率可能會怎樣變化？對自然界的種群來說，這5個條件不可能同時都成立。例如，翅色與環(huán)境色彩較一致的，被天敵發(fā)現(xiàn)的機會就少些。突變產(chǎn)生的新基因會使種群的基因頻率發(fā)生變化。基因A2的頻率是上升還是下降，要看這一突變對生物體是有益的還是有害的。種群基因頻率的變化一種群和種群基因庫目錄CONTENTS二探究抗生素對細菌的選擇作用二遺傳平衡群體先打破平衡無法進化怎樣進化?種群規(guī)模小基因頻率隨機變化出現(xiàn)基因交流遷入和遷出基因頻率不定向改變突變和基因重組不自由交配有偏好的基因頻率改變自然選擇基因頻率定向改變最終導致基因頻率改變導致基因頻率改變的原因：基因突變在自然界普遍存在。基因突變產(chǎn)生新等位基因，就可使種群基因頻率發(fā)生變化。二種群基因頻率的變化1種群基因頻率的變化變異不可遺傳的變異可遺傳的變異突變基因突變染色體變異基因重組自然情況下，突變頻率很低，且多數(shù)有害，對生物進化有重要意義嗎？二種群基因頻率的變化1種群基因頻率的變化2×1.3×104

×108種群=2.6×107（個）個體×10-5例果蠅一組染色體上約有1.3×104基因，假定每個基因的突變率都是10-5，若有一個中等數(shù)量的果蠅種群（約有108個個體），那么每一代出現(xiàn)基因突變數(shù)是多少呢？2可遺傳變異的形成、特點和作用二種群基因頻率的變化例如，有翅的昆蟲，有時候會出現(xiàn)殘翅和無翅的突變類型，這類昆蟲在正常情況下很難生存下去。但是在經(jīng)常刮大風的海島上，這里昆蟲卻因為不能飛行而避免了被海風吹到海里淹死突變的有利和有害也不是絕對的，往往取決于生物的生存環(huán)境。長翅殘翅更適應風小環(huán)境更適應大風環(huán)境基因突變基因重組新的等位基因多種多樣的基因型突變（基因突變和染色體變異）和基因重組產(chǎn)生進化的原材料形成了進化的原材料,不能決定生物進化的方向作用種群中出現(xiàn)大量可遺傳的變異形成變異是隨機的、不定向的特點2可遺傳變異的形成、特點和作用二種群基因頻率的變化那么種群基因頻率的改變是否也是不定向的？二種群基因頻率的變化3自然選擇對種群基因頻率變化的影響19世紀時，曼徹斯特地區(qū)的樹干上長滿了淺色的地衣。后來，隨著工業(yè)的發(fā)展，工廠排出的煤煙使地衣不能生存，結果樹皮裸露并被熏成黑褐色。基因類型黑色（S）淺色（s）

工業(yè)革命前（19世紀中葉）5%95%

工業(yè)革命后（20世紀中葉）95%5%長滿地衣的樹干上的樺尺蠖黑色樹干上的樺尺蠖樺尺蛾種群中s基因（決定淺色性狀）頻率為什么越來越低?提出問題作出假設討論探究思路黑褐色生活環(huán)境，不利于淺色樺尺蛾生存，對黑色的生存有利，這種環(huán)境的選擇作用使該種群s基因頻率越來越低，即自然選擇可使種群基因頻率發(fā)生定向改變。假設1870年，樺尺蛾種群基因型頻率為：SS10%，Ss20%，ss70%，S基因頻率為20%。假如樹干變黑使淺色型個體每年減少10%，黑色個體增加10%。在第2～10年間，該種群基因型頻率是？每年基因頻率是？4探究自然選擇對種群基因頻率變化的影響二種群基因頻率的變化二種群基因頻率的變化1.創(chuàng)設數(shù)字化的問題情境。2.計算，將計算結果填入表中。

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%26.0%29.3%14.6%56.1%60.9%26.1%73.9%29.3%13.1%升高降低假如樹干變黑使得淺色型個體每年減少10%，黑色個體每年增加10%。制定并實施研究方案4探究自然選擇對種群基因頻率變化的影響假設種群共100個體，則第一年SS：10個Ss：20個ss:70個第二年時：SS：10x（1+10%）=11個

Ss：20x（1+10%）=22個

ss:70x（1-10%）=63個SS+Ss+ss=96個SS：11/96=11.5%

Ss：22/96=22.9%

ss:63/96=65.6%S=SS+1/2Sss=ss+1/2Ss二種群基因頻率的變化4探究自然選擇對種群基因頻率變化的影響討論：1.樹干變黑會影響樺尺蛾種群中淺色個體的出生率嗎？為什么？會影響。樹干變黑后，許多淺色個體可能在沒有交配、產(chǎn)卵前就已被天敵捕食，導致其個體數(shù)減少，影響出生率。2.在自然選擇過程中，直接受選擇的是基因型還是表型？為什么？表型。天敵看到的是樺尺蛾的體色(表型)而不是控制體色的基因。二種群基因頻率的變化4探究自然選擇對種群基因頻率變化的影響S（深色）基因頻率逐漸上升，s（淺色）基因頻率逐漸下降；黑色背景下，淺色樺尺蛾被天敵發(fā)現(xiàn)和捕食幾率大于黑色樺尺蛾，但不影響樺尺蛾生存和繁殖，直接受選擇的是表型。分析結果得出結論自然選擇作用下，可使基因頻率發(fā)生定向改變，使生物朝一定方向緩慢進化。不定向變異不利變異（基因）有利變異（基因）淘汰種群的基因頻率定向改變生物定向進化多次選擇和積累，通過遺傳自然選擇小結：在自然選擇的作用下，種群的基因頻率會發(fā)生定向改變，導致生物朝著一定的方向不斷進化決定生物進化的方向生物進化的實質：種群基因頻率的定向改變【注意：不是基因型頻率】自然選擇決定生物進化方向適應環(huán)境的方向環(huán)境練習與應用P114DCC???如選擇育種，雜交育種

若氣候等其他條件也合適，且這個種群具有一定繁殖能力，該種群個體總數(shù)會迅速增加，否則，也可能仍然處于瀕危狀態(tài)甚至滅絕（1）這種細菌耐藥率的變化與抗生素的使用量之間是否存在關聯(lián)？依據(jù)是什么？二者存在正相關的關系。依據(jù)是調查數(shù)據(jù)。（2）試從進化角度解釋耐藥率升高原因。隨抗生素人均使用量增加，不耐藥細菌生存和繁殖機會減少，耐藥菌生存和繁殖機會增加，耐藥性基因在細菌種群中基因頻率逐年上升。（3）我國衛(wèi)生部門建立了全國抗菌藥物臨床應用監(jiān)測網(wǎng)和細菌耐藥監(jiān)測網(wǎng)，并要求醫(yī)療機構開展細菌耐藥監(jiān)測工作，建立細菌耐藥預警機制。例如，當某抗菌藥物的主要目標細菌耐藥率超過30%時，醫(yī)療機構應及時將這一預警信息進行通報。請分析這一要求的合理性。由于細菌繁殖很快，耐藥率上升速度也較快，因此需加強監(jiān)控。我國衛(wèi)生部門建立相關檢測機制，說明黨和政府關注民生。醫(yī)療機構及時通報預警信息，有利于全國各醫(yī)院機構共同及時采取措施，如更換新抗生素類藥物將細菌耐藥率控制在低水平。（4）人類不斷研發(fā)和使用新抗生素，細菌對新藥耐藥性也在不斷提高，二者之間仿佛發(fā)生了一場競賽。作為這場競賽的參與者，你可以做些什么呢?合理使用抗生素，防止濫用抗生素種群基因頻率的變化一種群和種群基因庫目錄CONTENTS二探究抗生素對細菌的選擇作用三——探究抗生素對細菌的選擇作用探究抗生素對細菌的選擇作用三實驗原理一般情況下，一定濃度的抗生素會殺死細菌，但變異的細菌可能產(chǎn)生耐藥性。在實驗室連續(xù)培養(yǎng)細菌時，如果向培養(yǎng)基中添加抗生素，耐藥菌有可能存活下來。目的要求通過觀察細菌在含有抗生素的培養(yǎng)基上的生長狀況，探究抗生素對細菌的選擇作用。材料用具經(jīng)高溫滅菌的牛肉膏蛋白胨液體培養(yǎng)基及固體培養(yǎng)基平板，細菌菌株（如大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等），含有抗生素（如青霉素、卡那霉素等）的圓形濾紙片（以下簡稱“抗生素紙片”），不含抗生素的紙片，鑷子，涂布器，無菌棉簽，酒精燈，記號筆，直尺等。——探究抗生素對細菌的選擇作用探究抗生素對細菌的選擇作用三——探究抗生素對細菌的選擇作用探究抗生素對細菌的選擇作用三0102將細菌涂布在培養(yǎng)基平板上03①號區(qū)域的中央放置不含抗生素紙片和②③④號區(qū)域的中央分別放置含有抗生素的紙片04將培養(yǎng)皿倒置于37℃的恒溫箱中培養(yǎng)12~16h用記號筆在培養(yǎng)皿的底部畫線，將培養(yǎng)基分為四個區(qū)，標號——探究抗生素對細菌的選擇作用探究抗生素對細菌的選擇作用三0506觀察并測量抑菌圈直徑,并取平均值從抑菌圈邊緣的菌落上挑取細菌培養(yǎng)，并重復以上步驟抑菌圈直徑/cm第一代第二代第三代12.261.891.6222.411.911.6732.421.871.69平均值2.361.891.66組別