第3節

種群基因組成的變化與物種的形成探究自然選擇對種群基因頻率變化的影響英國曼徹斯特地區有一種樺尺蛾（其幼蟲叫樺尺蠖）。它們夜間活動，白天棲息在樹干上。其體色受一對等位基因控制，黑色（S）對淺色（s）是顯性的。19世紀中葉以前，樺尺蛾幾乎都是淺色型，該種群中S基因的頻率很低，在5%以下。到了20世紀中葉，黑色型的樺尺蛾卻成了常見的類型，S基因的頻率上升到95%以上。長滿地衣的樹干上的樺尺蛾黑色樹干上的樺尺蛾樺尺蛾種群中S基因的頻率為什么越來越高？由于環境變化導致樹干變黑，黑色樺尺蛾更易生存，黑色（S）基因頻率不斷上升。因此，環境的選擇作用（自然選擇）使種群的基因頻率發生定向改變，導致生物朝著一定的方向不斷進化。第1年第2年第3年第4年……基因型個體SS10Ss20ss70基因型頻率SS10%Ss20%ss70%基因頻率S20%s80%假設：1870年，樺尺蛾種群基因型頻率為SS10%,Ss20%,ss70%,S基因的頻率為20%。11226311.5%22.9%65.6%23%77%25.8%61.3%25.8%74.2%12.9%12245771.1%28.9%14.4%56.7%28.9%132651

假如樹干變黑不利于淺色樺尺蛾的生存，使種群中淺色個體每年減少10%,黑色個體每年增加10%。第2~10年間，該種群每年的基因型頻率、S和s的基因頻率是多少？969390直接受選擇的是表型，不是基因型。因為天敵看到的是樺尺蛾的體色(表型)而不是控制體色的基因。自然選擇。因為在自然選擇作用下，具有有利變異的個體有更多機會產生后代，種群中相應基因的頻率會不斷提高；相反，具有不利變異的個體留下后代的機會少，相應基因的頻率會下降。(2)在自然選擇過程中，直接受選擇的是基因型還是表型（體色）？(1)根據資料分析，決定樺尺蛾進化方向的是什么？結果：

在自然選擇的作用下，種群的基因頻率發生定向改變，

導致生物朝著一定的方向不斷進化。新性狀種群中的不定向變異（可遺傳）突變基因重組不利變異淘汰有利變異積累加強自然選擇：直接選擇:根本選擇:個體的表型基因多次選擇和積累，通過遺傳種群基因頻率定向改變生物定向進化定向核心歸納：

生物進化的基本單位是

；

生物進化的實質是

；

生物進化的原材料是

；

決定生物進化方向的是

。種群種群基因頻率的定向改變突變和基因重組自然選擇1.某地區紅綠色盲患者在男性中約占8%，在女性中約占0.64%，由此可知，紅綠色盲基因Xb的基因頻率約為8%。（

）2.基因頻率變化是由基因突變和基因重組引起的，不受環境的影響。（

）3.生物進化的實質是種群基因頻率在自然選擇作用下的定向改變。（

）4.從根本上講，沒有突變，就沒有生物的進化。（

）5.有害突變不能成為生物進化的原材料。（

）6.所有變異都不能決定生物進化的方向，但都能提供進化的原材料。（

）7.生物進化的實質是種群基因型頻率的改變。（

）

√√×√×××三、探究抗生素對細菌的選擇作用一般情況下，一定濃度的抗生素會殺死細菌，但變異的細菌可能產生耐藥性。在實驗室連續培養細菌時，如果向培養基中添加抗生素，耐藥菌有可能存活。【實驗原理】通過觀察細菌在含有抗生素的培養基上的生長狀況，探究抗生素對細菌的選擇作用。【實驗目的】抑菌圈注：培養基上有細菌生長，但在含抗生素的圓紙片及周圍，細菌不能生長從而形成透明抑菌圈。直徑越大，抗生素的作用越強步驟：①②③④1.用記號筆在培養皿的底部畫相互垂直的兩條線，將培養基分為4個區并標號。2.用無菌涂布器將細菌涂布在培養基平板上。3.用無菌鑷子在①號區域中央放置不含抗生素紙片，在②③④號區域中央放置含抗生素的紙片。步驟：4.將培養皿倒置于37℃的恒溫箱中培養12~16h。5.觀察并測量抑菌圈直徑，并取平均值。6.從抑菌圈邊緣的菌落上挑取細菌培養，重復以上步驟。觀察有無抑菌圈：測量抑菌圈直徑：有抑菌圈→抗生素抑菌越大→抑菌性越強；越小→抑菌性越弱組別抑菌圈直徑/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結果：有抑菌圈：抑菌圈越來越小：說明抗生素對細菌有選擇作用；說明抗生素對細菌抑制作用越來越弱。1.為什么要從抑菌圈邊緣的菌落上挑取細菌？抗生素能夠殺死細菌，在抑菌圈邊緣抗生素濃度較低，可能存在具有耐藥性的細菌，因此要從抑菌圈邊緣的菌落上挑取細菌。2.在本實驗條件下，耐藥菌所產生的變異是有利的還是有害的？有利或有害取決于所處的環境條件。本實驗條件下，耐藥菌產生的變異有利于其在特定環境中生存和繁殖，在此環境中是有利變異。核心：①細菌抗藥性的出現來源于

。②在細菌菌群中天然存在

，但是使用抗生素仍可治療由細菌引起的感染，原因在于菌群中

。③細菌耐藥性的形成原因抗生素對細菌進行

的結果，其內在實質是

。抗藥性基因可遺傳變異有抗藥性的細菌占少數定向選擇菌群中抗藥性基因頻率增大3.濫用抗生素的現象十分普遍。會有什么后果？濫用抗生素會使病菌的抗藥基因不斷積累，抗藥性不斷增強，導致抗生素藥物失效。四、隔離在物種形成中的作用1、物種：能夠在自然狀態下相互交配并產生可育后代的一群生物稱為一個物種。Q1.世界上不同膚色的人

同個物種。Q2.馬和驢

同個物種。Q3.獅子和老虎

同個物種。Q4.金魚和野生鯽魚

同個物種。不是，因為后代三倍體西瓜不可育。（同一物種可以分布在不同區域）是不是不是是Q5.三倍體西瓜

一個新物種。Q6.二倍體西瓜和四倍體西瓜

同個物種。任何一種金魚都可以與野生鯽魚雜交，并產生可育后代。不是不是騾子（2n=63）馬（2n=64）驢（2n=62）四、隔離在物種形成中的作用2、隔離：不同群體的個體，自然條件下基因不能自由交流的現象。地理隔離：由于地理阻隔而不能發生基因交流的現象生殖隔離：無法交配或交配后不能產生可育后代的現象獅虎獸（不可育）生殖隔離東北虎華南虎分析圖6-11，思考地理隔離和生殖隔離有沒有什么聯系？思考在一個山谷中，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。后來一條大河出現。鼠種群的個體一半在河這邊，一半在河那邊。就這樣過了幾千年。1.當這群鼠被大河分開后它們是一個種群還是兩個種群？2.若幾千年后，大河才干涸，兩個鼠種群彼此大不相同，相遇后還能繁殖后代嗎？為什么？這說明什么？有可能形成了生殖隔離，不能繁衍后代。說明地理隔離可能導致生殖隔離。四、隔離在物種形成中的作用

加拉帕戈斯群島（南美洲附近的太平洋中）上生活著13種地雀。這些地雀的喙差別很大，不同種之間存在生殖隔離。而在南美洲大陸上卻看不到這13種地雀的蹤影。不同島嶼的環境有較大差別，比如島的低洼地帶，布滿棘刺狀的灌叢；而在只有大島上才有的高地，則生長著茂密的森林。

這些島嶼是500萬年前由海底的火山噴發后形成的，比南美洲大陸的形成晚得多。因此，可推測這些地雀的共同祖先來自南美洲大陸，以后在各個島嶼上形成了不同的種群。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，種群個體數量都不多。它們的基因頻率一樣嗎?由于種群的個體數量都不多，因此兩個種群的基因頻率可能不同。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。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？不同島嶼的自然環境條件不一樣，因此環境的作用會有差別，最終導致不同種群的基因頻率朝著不同的方向改變。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。分析13種地雀的形成過程，說明物種形成需要哪些環節？變異、自然選擇1地理隔離原物種基因頻率的定向改變變異類型1變異類型2新物種1新物種2生殖隔離種群1種群2變異、自然選擇2基因庫1基因庫23.物種形成的方式：（物種形成的主要方式）需經過長期的地理隔離達到生殖隔離①漸變式：突變和基因重組自然選擇隔離生殖隔離

為生物的進化提供原材料。

導致種群基因頻率定向改變，決定生物進化的方向。

是物種形成的必要條件。

是新物種形成的標志。物種形成的條件：(多見于植物，如自然界中的多倍體）②驟變式：主要通過染色體變異的方式形成新物種，一旦出現就可以很快形成生殖隔離，不需要地理隔離。通過植物體細胞雜交(如番茄—馬鈴薯)、多倍體育種(如八倍體小黑麥)等方式。③人工創造新物種：Q：物種的形成必須經過隔離嗎？新物種的形成不一定要經過地理隔離，但一定要形成生殖隔離。二倍體幼苗四倍體西瓜比較內容生物進化物種形成標志原生物和變化后生物的關系二者聯系生殖隔離出現種群基因頻率改變屬于不同物種可能屬于同一物種，也可能屬于不同物種①進化的實質是種群基因頻率改變，這種改變可大可小，

因此，進化不一定產生新物種；②進化是新物種形成的前提，即新物種產生的過程中一定存在進化。1.只有地理隔離而沒有形成生殖隔離，可能產生亞種，

但沒有產生新物種。2.生殖隔離有三種情況：不能雜交；雜交后代不活；雜交后代不可育。19世紀70年代，10對原產于美國的灰松鼠被引入英國，結果在英國大量繁殖、泛濫成災。對生活在兩國的灰松鼠種群，可以作出的判斷是（

）A．兩者尚未形成兩個物種B．兩者的外部形態有明顯差別C．兩者之間