2020——2021学年高一下学期 生物人教版 必修2 7.2 现代生物进化理论的主要内容 课件(80张PPT）

(共80张PPT)
第2节 现代生物进化理论的主要内容
达尔文的自然选择学说：生存斗争中有利变异的个体容易活下来并留下后代。
可见，自然选择作用于个体，且是个体的表现型，而个体表现性随个体的死亡而消失，但是决定表现型的基因随生殖而延续，并在群体中扩散。
所以现代生物进化理论研究群体的基因组成。
一、种群基因频率的改变与生物进化
1．自然选择的对象
(1)直接对象是生物的表现型。
(2)间接对象是相关的基因型。
(3)根本对象是相关的基因。
即自然选择的实质是环境对变异所对应的基因的选择，因而可以改变种群的基因频率。
2．自然选择的因素
对生物的变异起选择作用的是个体所处的自然环境。
（一）种群是生物进化的基本单位：
1、种群概念：
生活在一定区域的同种生物的全部个体。
卧龙自然保护区 猕猴
判断下列是否属于种群
（1）一个池塘中的全部鱼
（2）一个池塘中的全部鲤鱼
（3）两个池塘内的全部青蛙
（4）一片草地上的全部植物
（5）一片草地上的成年梅花鹿
否
是
否
否
否
2、种群的特点：
种群中的个体并不是机械地集合在一起，而是彼此可以交配，并通过繁殖将各自的基因传给后代。
3、基因库：
一个种群中全部个体所含有的全部基因。
4、基因频率：
在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率。
概念：
5.基因型频率＝特定基因型的个体∕种群总个体数
例:如某昆虫种群中决定翅色为绿色的基因为A，决定翅色为褐色的基因为a，从种群中随机抽出100个个体，测知基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个。那么A和a的基因频率是多少
基因频率=
某基因的数目
该基因的等位基因的总数
=纯合子频率+1/2杂合子频率
种群中一对等位基因基因频率之和等于1，基因型频率之和也等于1。
伴性遗传中的基因频率计算：
某学校男女各有100人，其中XBXB占50人，XBXb占30人，XbXb占20人，XBY占80人，XbY占20人，求XB、Xb的基因频率。
基因频率=
某基因的数目
该基因的等位基因的总数
亲代基因型
的频率 AA(30%) Aa(60%) aa(10%)
配子的比率 A( ) A( ) a( ) a( )
子代基因型
频率 AA( ) Aa( ) aa( )
子代基因频率 A ( ) a( )
30%
30%
30%
10%
36%
48%
16%
60%
40%
思考讨论：用数学方法讨论基因频率的变化
若亲代昆虫中的种群满足以下五个条件：
①昆虫种群数量足够大，②全部的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代，③没有迁入与迁出，④自然选择对A、a控制的翅型性状没有作用⑤也没有基因突变和染色体变异。
亲代 子一代 子二代 子三代
基因型频率 AA 30%
Aa 60%
aa 10%
基因频率 A
a
36%
48%
16%
60%
40%
36%
16%
48%
60%
60%
40%
40%
36%
48%
16%
60%
40%
哈迪——温伯格定律：(遗传平衡定律)
1908年，英国数学家哈迪和德国医生温伯格分别提出关于基因频率稳定性的见解。他们指出，一个有性生殖的自然种群中，在符合以下5个条件的情况下，各等位基因的频率和等位基因的基因型频率在一代一代的遗传中是稳定不变的，或者说，是保持着基因平衡的。这5个条件是：
①种群大；
②种群中个体间的交配是随机的；
③没有突变发生；
④没有个体的迁入和迁出
⑤没有自然选择。
这就是哈迪-温伯格定律。
哈迪-温伯格定律
处于平衡状态的种群，一对等位基因Aa，A的频率为p，a的频率为q，则：
哈迪-温伯格定律可用数学方程式表示为：
(p+q)2=p2+2pq+q2=1
AA的概率为p2；
Aa的概率为2pq；
aa的概率为q2
影响基因频率的因素
在自然条件下，哈迪-温伯格定律所需的五个条件是难以满足的，因而基因频率总是要发生改变，也就是说进化在任何种群中都是必然要发生的。
生物进化的实质：
种群基因频率发生变化的过程。
1．现在许多学者认为，生物进化的基本单位是 （ ）
A．生物个体　　 B．同种生物的全部个体
C．种群　　　 D．生活在一起的全部生物
2．根据现代生物进化理论,下列符合种群概念的是 （ ）
A. 太平洋里全部的鱼　　 B. 中华人民共和国国土上的所有人
C. 稻田里全部的蛇 　　 D. 草原上的灰仓鼠
3．下列有关种群基因库的叙述中，不正确的是 （ ）
A. 一个种群的基因库包括这个种群所含有的全部基因
B. 生物的个体总是要死亡的，但基因库却因种群个体的繁殖而
代代相传
C. 种群中每个个体含有种群基因库的全部基因
D. 基因突变可改变基因库的组成
4.以下属于种群范畴的是：
A．一座山上所有的马尾松 B．一块草地上所有的昆虫
C．一个池塘内所有的鱼类 D．一个公园内所有的树木
C
B
C
A
练习
5．已知人眼的褐色（A）对蓝色（a）是显性。在一个有30000
人的人群中，蓝眼的人3600人，褐眼的有26400人，其中纯合体
有12000人。那么，在这一个人群中A和a的基因频率分别为
A 0.64和0.36 B 0.36和0.64
C 0.50和0.50 D 0.82和0.18
6．在某一个人群中，已调查得知，隐性性状者为16％，问该性
状不同类型的基因型频率是多少？（按AA、Aa、aa顺序排列答案）
A 0.36 0.48 0.16 B 0.48 0.36 0.16
C 0.16 0.48 0.36 D 0.16 0.36 0.48
（A）
（A）
7.某工厂有男女职工各200名，对他们进行调查时发现，女性色盲基因携带者为15人，女性患者1人，男性患者14人，这个群体中色盲基因的频率应为（ ）。
A、15% B、3.88% C、5.17% D、10.3%
色盲（b）基因频率＝
15＋2＋14
200×2＋200
＝5.17％
C
× 100%
（二）突变和基因重组产生进化的原材料
(1)可遗传的变异来源于基因突变、基因重组以及染色体变异。其中染色体变异和基因突变统称为突变。
注意:突变的有利和有害也不是绝对的，这往往取决于生物的生存环境。
(2)变异是随机的、不定向的，只为进化提供原材料，而不能决定生物进化的方向。
19世纪，桦尺蠖种群中黑色基
因（S）频率为5%，浅灰色基因
（s）频率为95%
20世纪，桦尺蠖种群中黑色
基因（S）频率为95%，浅灰色
基因（s）频率为5%
资料展示：
95%（S）
5%（s）
95%
（s）
5%
（S）
19世纪的变化过程：
探究：自然选择对基因频率变化的影响
第1年 第2年 第3年 第4年 ……
基因型频率 SS 10% 11.5% 13% 14.6%
Ss 20% 22.9% 26% 29.3%
ss 70% 65.6% 61% 56.1%
基因频率 S 20% 23% 26% 29.3%
s 80% 77% 74% 70.7%
升高
降低
讨论：
1、树干变黑会影响桦尺蠖中浅色个体的出生率 吗？为什么？
2.在自然选择的过程中，直接受作用的是基因型还是表现型？为什么？
原因：淘汰不利变异基因， 积累有利变异基因。
结果：自然选择使基因频率定向改变。
（三）自然选择决定生物进化的方向
在自然选择的作用下，具有有利变异的个体有更多的机会产生后代，基因频率会不断提高，相反，不利变异的个体留下后代的机会少，因此，种群的基因频率会发生定向改变，导致生物朝着一定的方向不断进化。
变异
（不定向）
自然选择
（定向）
有利变异积累
不利变异淘汰
基因频率定向改变
(生物进化的实质)
生物朝向一定方向进化
小结
种群是生物进化的单位；指生活在同一地点的同种生物个体的总和 。
种群基因库：一个种群所含有的全部基因 。
基因频率＝某基因的数目∕该基因的等位基因的总数
基因型频率＝特定基因型的个体∕总个体数
遗传平衡时，基因频率和基因型频率有如下关系：即遗传平衡公式。
〔p（A）＋ q（a）〕2 ＝p2（AA）＋2pq（Aa）＋q2（aa）=1
生物进化的实质：种群的基因频率发生变化的过程
二、隔离与物种的形成
1、物种的概念
两个组合是否为同一个物种，判断的依据是什么？
驴
马
虎
狮
物种的概念： 在遗传学和进化论中，把能够在自然状态下相互交配，并能够产生出可育后代的一群生物称为一个物种，简称“种”。
如：全世界的人都是一个物种，无论白人黑人黄种人结婚，都能产生具有生殖能力的后代。
再如：所有的马是一个物种，所有的驴也是一个物种。但马和驴不是一个物种，因为马与驴交配产生的后代骡没有生殖能力。
2.隔离概念及类型
概念：不同种群间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。
隔离的类型
生殖隔离
地理隔离
生殖隔离：不同物种之间的个体不能自由交配或交配后不能产生可育的后代的现象。
（动物因求偶方式不同、繁殖期不同，植物因开花季节、花的形态不同，而造成的不能交配等都属于生殖隔离 ）
生殖隔离
受精前的生殖隔离
生态隔离
季节隔离
行为隔离
机械隔离（形态隔离）
配子隔离
受精后的生殖隔离
杂种不活:山羊和绵羊的杂种
杂种不育：马和驴的后代
杂种败育：树棉和草棉能杂交，且F1可育，但F2则十分少见。F1的种子通常不能萌发。
驴(2N=62)
马（2N=64）
骡(2N=32+31)
雌虎（2N=38）
狮虎兽(2N=19+19)
雄狮
(2N=38)
例：不同“人种”
世界各地的人虽然各有不同，但他们之间可以彼此通婚，并且产生可育的后代。因此，全世界的人在生物学上属于同一个物种——智人。
地理隔离：同一种生物由于地理上的障碍而分成不同的种群，使得种群间不能发生基因交流的现象。
东北虎
华南虎
隔离和物种的形成又有何关系呢？
3、隔离在物种形成中的作用
在一个山谷中，生活着一个鼠种群。雌鼠和雄鼠之间可以自由交配，繁衍后代。后来山洪爆发，在山谷中形成了一条汹涌的大河。将整个鼠种群分成了两个部分，一半在河这边，一半在那边。就这样过了几千年。
后来，河流干涸了，两个鼠种群又会合在一起。它们发现彼此大不相同，它们为什么会大不相同？还能算是同一个物种吗？
加拉帕戈斯群岛的地雀
加拉帕格斯群岛不同种地雀形成图解
原始地雀
分布于不同岛屿上（地理隔离）
各地雀种群出现不同突变和基因重组
不同种群间无基因交流
不同种群基因频率发生不同变化
各岛屿环境不同，自然选择导致不同种群的基因频率改变有所差异
长此以往，不同种群基因库形成明显差异
最终产生生殖隔离，物种形成
地雀
甲岛地雀
乙岛地雀
丙岛地雀
丁岛地雀
……
突变和基因重组
自然选择
甲岛地雀1
乙岛地雀2
丙岛地雀3
丁岛地雀4
种群基因库改变
……
地理隔离
生殖隔离
4、物种的形成方式
①物种形成的方式有多种，经过长期地理隔离而达到生殖隔离是比较常见的方式。
（渐变式）
原种
变
异
1
变
异
2
变异
类型1
变异
类型2
新种1
新种2
生殖
隔离
自然
选择1
自然
选择2
基因频率定向改变
地 理
隔 离
②多倍体的形成不需经地理隔离。（骤变式）
物种的形成方式
如：二倍体西瓜和四倍体西瓜
因此隔离是物种形成的必要条件。
物种形成的三个基本环节:
①突变和基因重组
②自然选择
③隔离
物种形成的标志：生殖隔离的形成
生物的进化不一定形成新物种，新物种的形成，生物一定进化
物种形成与生物进化
内容 物种形成 生物进化
标志 生殖隔离出现 基因频率改变
变化后生物与原生物关系 属于不同物种 可能属于一个物种
二者联系 ①生物进化的实质是基因频率改变，这种改变可大可小，不一定会突破物种的界限，即生物进化不一定导致新物种的形成
②新物种的形成是生物长期进化的结果
物种和种群间存在什么样的联系呢？
种群 物种
概念
范围
联系
能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物称为一个物种，简称“种”。
生活在一定区域的同种生物的全部个体。种群是生物进化和繁殖的单位同一种群内的个体之间可以进行基因交流。
较小范围内生物的个体
分布在不同区域内的同种生物的许多种群组成
1.一个物种可以包括许多种群，如同一种鲫鱼可以生活在不同的池塘，湖泊，形成一个个被陆地隔离的种群。
2.同一物种的多个种群之间存在地理隔离，长期发展下去可能成为不同的亚种（或品种）进而形成多个新物种。
【技能训练】某研究小组研究某地的两个湖泊，这一地区有时会发洪水，每个湖中生活着两种相似的鱼：红褐色和金黄色的。他们不清楚这两种鱼之间的关系，于是作出两种假设，如图所示。
(1)在假说甲和假说乙中，湖泊Ⅰ和湖泊Ⅱ中的两种鱼的祖先各是哪种鱼？
________________________________________________________________________。
(2)假说甲是否符合当地实际情况？为什么？
________________________________________________________________________。
(3)DNA分析表明，湖泊Ⅰ中红褐色鱼与湖泊Ⅱ中红褐色鱼亲缘关系最近，这一证据支持哪个假说？
________________________________________________________________________。
(4)什么证据可以帮助你确定湖泊Ⅰ中红褐色鱼和金黄色鱼不是一个物种？
________________________________________________________________________。
答案　(1)假说甲中：红褐色鱼和金黄色鱼起源于同一种灰色鱼；假说乙中：湖Ⅰ中原来只有红褐色鱼，湖Ⅱ中原来只有金黄色鱼，发生洪水时，这两个湖中的鱼发生了混杂在一起。
(2)不符合。因为假说没考虑当地“有时会发洪水”这一实际情况
(3)这一证据支持假说乙
(4)如果红褐色鱼和金黄色鱼不能杂交，或杂交后不能产生可育后代，说明它们不是一个物种(或若两种鱼杂交，存在生殖隔离，说明它们不是同一物种)
1.下列说法正确的（ ）
A、地理隔离一旦形成，原来属于同一物种的个体就成了不同物种
B、生殖隔离一旦形成，原来属于同一物种的个体就成了不同物种
C、地理隔离是形成新物种的必然经历
D、每个新物种的形成都必定经历从地理隔离达到生殖隔离的过程
B
2．关于在自然条件下，某随机交配种群中等位基因A、a频率的叙述，错误的是(　　)
A．在某种条件下两种基因的频率可以相等
B．该种群基因频率的变化只与环境的选择作用有关
C．一般来说，频率高的基因所控制的性状更适应环境
D．持续选择条件下，一种基因的频率可以降为零
答案　B
解析　本题考查了基因频率的概念及影响因素。种群在自交的情况下，两种基因的频率可以相等，A项的叙述是正确的；通过自然选择，有利的变异会被保留，不利于生存的基因会被逐渐淘汰，有的基因(如某显性基因)甚至全部淘汰；自然界中种群的基因频率总是在不断变化着，因为，种群中的个体组成在不断发生变化更新，这会引起遗传漂变和迁移现象，导致基因频率改变，还有基因突变、染色体变异和基因重组的发生，以及自然选择均会引发基因频率的改变，从中可以看出，影响种群基因频率不单是环境的选择作用，因此B项的叙述是不正确的。
3．下列符合现代生物进化理论叙述的是(　　)
A．物种的形成可以不经过隔离
B．生物进化过程的实质在于有利变异的保存
C．基因突变产生的有利变异决定生物进化的方向
D．自然选择通过作用于个体而影响种群的基因频率
答案　D
解析　本题考查了现代生物进化理论的主要观点。物种的形成在特殊情况下可以不经过地理隔离，但一定要经过生殖隔离，如高原低温导致形成的四倍体植物与原二倍体植物之间可以不经过地理隔离而形成生殖隔离；生物进化的实质是种群基因频率发生变化的过程；自然选择决定生物进化的方向；现代进化论强调群体的进化，认为种群是生物进化的基本单位，具体来说自然选择过程中作用的是个体，因此选D。
3．根据现代生物进化理论，下列观点中正确的是(　　)
A．人工培育的新物种只能生活在人工环境中
B．生物进化的方向与基因突变的方向一致
C．冬季来临时植物叶中可溶性糖含量增高是为了更好地防止冻害
D．受农药处理后种群中抗药性强的个体有更多机会将基因传递给后代
答案　D
解析　A项中人工培育的新品种要看具体情况，有的也可以生活在野外中如杂交水稻等；基因突变是不定向的，生物进化的方向取决于自然选择的方向，故B项叙述错。C项中冬季来临时，植物体内可溶性糖含量增加，增大了细胞内溶液的浓度，降低了凝固点，有利于适应寒冷环境，而不是为了适应寒冷环境，在进化理论叙述中不可以说生物具备某种特征是为了达到某种目的，这种“目的论”的观点与现代生物进化理论不符，故C项叙述错。农药处理后选择了具有抗药性的个体，淘汰了没有抗药性的，因此抗药性强的个体生存下来并繁殖产生子代的机会大大增加，故D项叙述正确。
4．某自花传粉植物种群中，亲代中AA基因型个体占30%，aa基因型个体占20%，则亲代A的基因频率和F1中AA的基因型频率分别是
(　　)
A．55%和32.5%　 B．55%和42.5%
C．45%和42.5% D．45%和32.5%
答案　B
5.现代生物进化理论认为，种群是生物进化的基本单位，突变和基因重组、自然选择、隔离是新物种形成的基本环节，其中新物种形成的必要条件是 (　　)
A．基因突变　　　 B．选择
C．生殖隔离 D．物种分化
解析　隔离是新物种形成的必要条件，包括地理隔离和生殖隔离，两个种群经过长期的地理隔离，一旦出现生殖隔离，就说明两个物种已经形成了。
答案　C
6.现代生物进化理论是在达尔文自然选择学说的基础上发展起来的，现代生物进化理论的观点，对自然选择学说的完善和发展表现在 (　　)
①突变和基因重组产生进化的原材料
②种群是进化的基本单位
③自然选择是通过生存斗争实现的
④自然选择决定生物进化的方向
⑤生物进化的实质是基因频率的改变
⑥隔离导致物种形成
⑦适者生存，不适者被淘汰
A．②④⑤⑥⑦ B．②③④⑥
C．①②⑤⑥ D．①②③⑤⑦
答案　C
解析　本题综合考查了达尔文自然选择学说、现代生物进化理论。现代生物进化理论认为：种群是生物进化和繁殖的基本单位；生物进化的实质在于种群基因频率的改变；突变和基因重组产生生物进化的原材料；隔离导致新物种的形成，形成新物种的标志是产生生殖隔离。
三、共同进化与生物多样性的形成
三、共同进化与生物多样性的形成
1.共同进化
任何一个物种都不是单独进化的。
不同物种之间，生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展，这就是共同进化。
捕食者与被捕食者的相互选择
开花植物与传粉动物的互助互利
共同进化的含义1：
不同物种间的共同进化
根瘤菌：
与豆科植物共生，形成根瘤并固定空气中的氮气供植物营养的一类杆状细菌。
地球形成时原始大气中是没有氧气的，但是随着光合细菌的出现，使得大气中有了氧气
共同进化的含义2：
生物和无机环境间也存在共同进化。
生物进化与无机环境变化的关系
例：
生物的新陈代谢类型由原始异养厌氧→自养厌氧→自养需氧。
2.生物多样性的形成
基因多样性
物种多样性
生态系统多样性
生物多样性
地球上所有的植物、动物和微生物，它们所拥有的全部基因以及各种各样的生态系统，共同构成了生物多样性。
简单→复杂
低等→高等
原核细胞→真核细胞
单细胞→多细胞
无性生殖→有性生殖
原始异养厌氧→自养厌氧→自养需氧
水生→水陆两栖→陆生
生物多样性的形成历程
总结
●种群是生物进化的基本单位
●突变和基因重组、自然选择及隔离是物种形成过程的三个基本环节（突变和基因重组产生生物进化的原材料，自然选择使种群的基因频率定向改变并决定生物进化的方向，隔离是新物种形成的必要条件）。
●生物进化的实质在于种群基因频率的改变。
以自然选择学说为核心的现代生物进化理论的基本观点是：
（三）生物进化理论的不断发展
生物进化是如此复杂的，现有的进化理论所不能解释的问题比已经解释的问题还要多，因此现代生物进化理论是不断发展的。
中性进化理论：
“间断平衡学”理论：
……
1.下列有关生物进化的论述中,不符合达尔文进化学说基本观点的是( )
A.遗传和变异是自然选择发生作用的基础
B.生物的变异是不定向的,自然选择是定向的
C.变异经过长期的自然选择和积累,就可能产生出生物的新类型
D.环境改变使生物产生定向变异,以适应变化的环境
答案:D
2.对某校学生进行色盲遗传病调查研究后发现:780名女生中有患者23人,携带者52人;820名男生中有患者65人 那么该群体中色盲基因的频率是( )
A.4.4% B.5.1%
C.6.8% D.10.2%
答案:C
3.下列为现代生物进化理论的概念图,以下说法正确的是( )
A.①是生物的突变和重组 B.②是自然选择 C.③是自然选择学说 D.④是物种多样性
答案:C
4.在一个含有A和a的自然种群中,AA个体很容易被淘汰,那么按现代生物进化论,该物种将( )
A.不断衰退 B.不断进化
C.产生新物种 D.丧失基因库
答案:B
5.由于某种原因使某森林中几乎所有树木的树皮颜色变成了灰白色 多年以后,使该森林中不同颜色蛾的数量发生了变化 下图中能恰当表达这一变化的是( )
答案:D
6.某种群产生了一个突变基因S,其基因频率在种群中的变化如下图所示 对于这个突变基因,以下叙述错误的是( )
A.S的等位基因在自然选择中被逐渐淘汰 B.S纯合子的存活率可能高于s纯合子 C.S纯合子的生育率不一定高于杂合子 D.该种群基因库中S频率的变化表示新物种将产生
答案:D
7.不同植物间远缘杂交不亲和现象普遍存在 有的是由于不同植物的花粉与柱头组织细胞之间相互拒绝不能认可,花粉管生长受阻,不能到达子房,这一现象最可能与柱头细胞的哪种物质有关 这种现象在现代生物进化理论上称作什么( )
A.纤维素、自然选择 B.磷脂、地理隔离
C.糖蛋白、生殖隔离 D.酶、生存斗争
答案:C