(共24张PPT)
第3节 种群基因组成的变化与物种形成(2)
隔离在物种形成中的作用
高一—人教版—生物学必修2—第6章
突变和基因重组是随机的，不定向的。
自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变。
怎样判断两个种群是不是同一个物种呢？
骡
物种的概念
骡是马和驴的后代，骡是不育的。马和驴属于同一个物种么？为什么？
物种的概念
在遗传学和生物进化论的研究中，把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（species）。
由于马和驴的后代——骡是不育的，因此，它们属于不同物种。
物种的概念
在遗传学和生物进化论的研究中，把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（species）。
生殖隔离（reproductive isolation）：不同物种之间一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能产生可育后代的现象。
生殖隔离
种群间个体不能自由交配
有些能交配，但胚胎期致死
能交配并成功繁殖出子代，但其后代无生育能力
物种的概念
地理隔离（geographical isolation）：同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。
例如：东北虎和华南虎由于长期地理隔离而没有相互交配，没有基因交流，产生了明显的遗传差异，它们形成两个不同的亚种。
东北虎
华南虎
隔离及其在物种形成中的作用
隔离（isolation）：不同群体间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。包括生殖隔离和地理隔离。
隔离的实质：
阻止群体间的基因交流
隔离及其在物种形成中的作用
地理隔离和生殖隔离有没有什么联系呢？对生物的进化有何作用呢？
隔离及其在物种形成中的作用
在一个山谷中,有一个鼠种群“快乐”地生活着。雌鼠和雄鼠之间可以自由交配,繁衍后代。后来由于地质和气候的变化,山谷中形成一条汹涌的大河。鼠种群的个体,一半在河这边,一半在河那边。就这样过了几千年。
后来,河流干涸了,两个鼠种群又相遇了。它们发现彼此大不相同。它们之间还能繁殖后代吗
加拉帕戈斯群岛的地雀
书本P117
思考 讨论
隔离及其在物种形成中的作用
1831年，22岁的生物学家达尔文搭乘贝格尔号军舰前往南美洲考察，在考察中他发现加拉帕戈斯群岛由13个主要岛屿组成，不同岛屿的环境有较大差别。这些岛屿上生活着13种地雀。这些地雀的喙差别很大，不同种之间存在生殖隔离。
加拉帕戈斯群岛是500万年前海底的火山喷发后形成的位于南美洲附近，但比南美洲大陆的形成晚的多。然而在辽阔的南美洲大陆上
却看不到这13种地雀的踪影。
因此，可以推测这些地雀的共同祖先来自南美洲大陆，以后在各个岛屿上形成了不同的种群。
1.设想南美洲大陆的一种地雀来到加拉帕戈斯群岛后，先在两个岛屿上形成两个初始种群。这两个种群的个体数量都不多。它们的基因频率一样吗？
由于这两个种群的个体数量都不够多，基因频率可能是不一样的。
2.不同岛屿上的地雀种群，产生突变的情况一样吗？
不一样。因为突变是随机发生的。
加拉帕戈斯群岛的地雀
书本P117
思考 讨论
隔离及其在物种形成中的作用
3.对不同岛屿上的地雀种群来说，环境的作用有没有差别？这对种群基因频率的变化会产生什么影响？
不同岛屿的自然环境条件不一样，因此环境的作用会有差别，导致种群基因频率朝不同的方向改变。
4.如果这片海域只有一个小岛，还会形成这么多种地雀吗？
不会。因为个体间有基因的交流。
加拉帕戈斯群岛的地雀
书本P117
思考 讨论
隔离及其在物种形成中的作用
加拉帕戈斯群岛的地雀的形成过程
同一物种
地理隔离
不同的突变、
基因重组
种群基因库出现明显差异，出现生殖隔离
种群1
种群2
基因频率发生不同变化
不同的
自然选择
物种1
物种2
隔离及其在物种形成中的作用
生殖隔离是新物种形成的标志
加拉帕戈斯群岛的地雀的形成过程
同一物种
地理隔离
不同的突变、
基因重组
种群基因库出现明显差异，出现生殖隔离
种群1
种群2
基因频率发生不同变化
不同的
自然选择
物种1
物种2
隔离及其在物种形成中的作用
地理隔离条件下物种形成的基本环节
①突变和基因重组产生进化的原材料
②自然选择导致种群基因频率的定向改变
③隔离是物种形成的必要条件
思考：新物种的形成是不是必须要经过地理隔离呢？
不一定，如四倍体西瓜的形成。
总结：隔离是物种形成的必要条件
隔离及其在物种形成中的作用
物种形成的意义:物种形成本身表示生物类型的增加。同时，它也意味着生物能够以新的方式利用环境条件，从而为生物的进一步发展开辟新的前景。
课堂小结
隔离在物种形成中的作用
隔离
物种的形成
隔离是物种形成的必要条件
生殖隔离
地理隔离
物种的概念
物种形成的一般过程
课堂练习
1.判断下列表述是否正确。
(1)能相互交配产生可育后代的生物是一个物种。( )
(2)不同物种的生物一定不能产生后代。 ( )
(3)不同种群的基因库产生了明显差异,就一定产生新物种( )
(4)在曼彻斯特的桦尺娥种群中，黑色个体与浅色个体之间未出现生殖隔离。 ( )
(5)加拉帕戈斯群岛不同岛屿上的地雀种群之间由于地理隔离而逐渐形成了生殖隔离。 ( )
×
×
√
√
√
2．19世纪70年代，10对原产于美国的灰松鼠被引入英国，结果在英国大量繁殖、泛滥成灾。对生活在两国的灰松鼠种群，可以作出的判断是（ ）
A．两者尚未形成两个物种
B．两者的外部形态有明显差别
C．两者之间已经出现生殖隔离
D．两者的基因库向不同方向改变
D
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课堂练习
3．下列关于生物进化的表述，错误的是（ ）
A．隔离是物种形成的必要条件
B．突变和基因重组都具有随机性
C．自然选择决定生物进化的方向
D．只有有利变异才是进化的原材料
D
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课堂练习
4．斑马的染色体数为22对，驴的染色体数为31对，斑马和驴杂交产生的后代兼具斑马和驴的特征，称为斑马兽或驴斑兽，俗称“斑驴”。斑马和驴杂交产生的后代是可育的么？你能从染色体组的角度作出解释么？
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拓展应用
斑马和驴杂交产生的后代是不育的。由题中给出的斑马和驴的染色体数可知，其杂交后代的染色体数为53条（不是偶数），杂交后代无法通过减数分裂产生正常的配子。
（1）图解：
比较项目 地理隔离 生殖隔离
特点 一旦发生某种地质变化，两个分开的小种群重新相遇，可以再进行基因交流。 一旦形成就保持物种间基因的不可交流性，从而保证了物种的相对稳定。
联系 地理隔离是物种形成的量变阶段；生殖隔离是物种形成的质变阶段，是形成新物种的标志。
长期的地理隔离不一定形成生殖隔离，生殖隔离的形成也不一定经过地理隔离。
（2）表解：
一、地理隔离和生殖隔离的比较
项目 种群 物种
概念 生活在一定区域的同种生物全部个体的集合 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
范围 较小范围内的同种生物的所有个体 由分布在不同区域内的同种生物的许多种群组成
判断 标准 ①同一时间、同一地点、同一物种; ②同一物种的不同种群不存在生殖隔离,相互交配能够产生可育后代 ①主要是具有一定的形态结构、生理功能和在自然条件下能自由交配并且产生可育后代;
②不同物种之间存在生殖隔离
联系 (1)一个物种可以包括许多种群; (2)同一个物种的多个种群之间存在着地理隔离,长期发展下去可成为不同的亚种,进而可能形成生殖隔离而产生多个新物种
人教版《隔离在物种形成中的作用》精美课件1
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二、种群和物种的比较
易错题：下图表示渐进式新物种形成的基本环节，对图示的相关分析正确的是（ ）
A．图中①表示基因突变和基因重组，为进化提供了原材料
B．图中②表示地理隔离，地理隔离使种群间基因交流受阻
C．图中③表示生殖隔离，指两种生物不能交配且不能产生可育后代
D．种群基因型频率的改变一定会导致新物种形成
B
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种群基因组成的变化
第一课时
问题探讨
先有鸡还是先有蛋？
甲同学说：当然是先有鸡蛋了，因为只有生殖细胞产生的基因突变才能遗传给后代，体细胞即使发生了基因突变，也不能影响后代的性状。
乙同学说：不对，人们在养鸡过程中，是根据鸡的性状来选择的，只让符合人类需求的鸡繁殖后代，因此是先有鸡后有蛋。
讨论：你同意哪位同学的观点？
你的答案和理由是什么？
问题探讨
先有鸡还是先有蛋？
甲同学说：当然是先有鸡蛋了，因为只有生殖细胞产生的基因突变才能遗传给后代，体细胞即使发生了基因突变，也不能影响后代的性状。
乙同学说：不对，人们在养鸡过程中，是根据鸡的性状来选择的，只让符合人类需求的鸡繁殖后代，因此是先有鸡后有蛋。
都有一定的道理，但都不全面。因为他们忽视了鸡和蛋在基因组成上的一致性，也忽视了生物的进化是以种群为单位而不是以个体为单位这一重要观点。
一片树林中的全部猕猴
一片草地上的所有蒲公英
生活在一定区域的同种生物的全部个体的集合。
（一）种群概念
一、种群基因组成的变化
判断下列是否属于种群
（1）一个池塘中的全部鱼
（2）一片草地上的成年梅花鹿
（3）一个菜市场中的所有鲤鱼
否
否
否
种群特点：种群内雌雄个体可通过繁殖将各自的基因遗传给后代。
种群是繁殖的基本单位。
生活在一定区域的同种生物的全部个体的集合。
（一）种群概念
一、种群基因组成的变化
生活在一定区域的同种生物的全部个体的集合。
（一）种群概念
一、种群基因组成的变化
蝗虫产卵
种群特点：种群内雌雄个体可通过繁殖将各自的基因遗传给后代。
(二) 种群基因库
在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因的比率。
某种基因型个体占种群总数的比例。
基因型频率=
某基因型的个体数
种群总数
×100%
一个种群中全部个体所含有的全部基因。
2.基因频率：
3.基因型频率：
1.基因库：
基因频率=
某基因的总数
×100%
控制该性状的等位基因总数
例：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？
A基因频率为:
A%=
×100%
2×AA＋Aa
2(AA＋Aa＋aa)
= 60%
某昆虫决定翅色的基因频率
（1）概念法:
基因频率=
某基因的总数
×100%
控制该性状的等位基因总数
×100%
2×30＋60
2x100
=
例：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？
a基因频率为：
= 40%
a%=
2×aa＋Aa
2(AA＋Aa＋aa)
×100%
某昆虫决定翅色的基因频率
（1）概念法:
基因频率=
某基因的总数
×100%
控制该性状的等位基因总数
2×10＋60
2x100
×100%
=
或者：1-A%=1-60%=40%
A%=
2×AA＋Aa
2(AA＋Aa＋aa)
=
2×AA
2(AA＋Aa＋aa)
＋
Aa
AA＋Aa＋aa
=
AA%+1/2Aa%
=纯合子基因型频率+1/2杂合子基因型频率
基因频率
例：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？
（2）根据基因型频率计算基因频率:
1/2x
=纯合体基因型频率+1/2杂合子基因型频率
基因频率
例：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？
（2）根据基因型频率计算基因频率:
A%=30%+1/2x60%=60%
AA%=30%，Aa=60%，aa=10%
思考·讨论 用数学方法讨论基因频率的改变
1. 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不同翅色的个体生存和繁殖的机会是均等的（自然选择对A、a控制的翅型性状没作用）⑤基因A和a都不产生突变。根据孟德尔的分离定律计算。
(1)该种群产生的A配子和a配子的比值各是多少？
(2)子代基因型的频率各是多少？
(3)子代种群的基因频率各是多少？
(4)将计算结果填入下表，想一想，子二代、子三代以及若干代以后，种群的基因频率会同子一代一样吗？
亲代基因型的频率 AA（30%） Aa（60%） aa（10%）
配子的比率 A（ ） A( ) a( ) a( )
A（ ） a( )
30%
30%
30%
10%
自由交配产生后代：
雌配子
雄配子
后代
A(60%)
a(40%)
A(60%)
a(40%)
AA(36%)
Aa(24%)
Aa(24%)
aa(16%)
思考·讨论 用数学方法讨论基因频率的改变
60%
40%
子一代基因型及其比例：
AA=36%
Aa=24%+24%=48%
aa=16%
亲代基因型的频率 AA（30%） Aa（60%） aa（10%）
配子的比率 A（ ） A( ) a( ) a( )
子一代基因型频率 AA（ ） Aa( ) aa( )
子一代基因频率 A（ ） a( )
子二代基因型频率 AA（ ） Aa( ) aa( )
子二代基因频率 A（ ） a( )
30%
30%
30%
10%
36%
48%
16%
60%
40%
36%
48%
16%
60%
40%
种群的基因频率和基因型频率可以世代相传不发生变化，保持平衡。
思考·讨论 用数学方法讨论基因频率的改变
2.上述计算结果是建立在5个假设条件基础上的。对自然界的种群来说，这5个条件都成立吗？你能举出哪些实例？
第一：部分种群个体数量不一定足够大；
第二：种群中雌雄个体间充分的随机交配是不现实的；
第三：由于各种原因，种群中有的个体会迁出该群体，或迁入该种群；
第四：在自然界中，自然选择是不可抗拒的，始终对种群发挥作用。
第五：基因突变每时每刻都有可能发生。
种群的基因频率一定会发生变化，生物的进化是必然的。
种群的基因频率发生变化标志着生物发生进化。
思考·讨论 用数学方法讨论基因频率的改变
3.如果该种群出现新的突变型（基因型为A2a或A2A2),也就是产生新的等位基因A2,种群的基因频率会发生变化吗？基因A2的频率可能会怎样变化？
基因突变产生的新基因会使种群的基因频率发生变化。
基因A2的频率是增加还是减少，要看这一突变对生物体是有益还是有害的，这取决于生物生存的环境。
思考·讨论 用数学方法讨论基因频率的改变
课堂小结：
1.重点概念：
种群：生活在一定区域的同种生物的全部个体的集合。
在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因的比率。
一个种群中全部个体所含有的全部基因。
基因频率：
基因库：
2.基因频率的计算方法：
（一）概念法：
基因频率 =
某基因的总数
×100%
控制该性状的等位基因总数
（二）利用基因型频率：
=纯合体基因型频率+1/2杂合子基因型频率
基因频率
课堂练习：
1.种群是物种在自然界的存在形式，也是一个繁殖单位。下列生物群体中属于种群的是（ ）
A.一个湖泊中的全部鱼
B.一片森林中的全部蛇
C.一间屋中的全部蟑螂
D.卧龙自然保护区中的全部大熊猫
答案：D
课堂练习：
2.某一瓢虫种群中有黑色和红色两种体色的个体，这一性状由一对等位基因控制，黑色（B）对红色（b）为显性。如果基因型为BB的个体占18%，基因型为Bb的个体占78%，基因型为bb的个体占4%。基因B和b的频率分别为( )
A.18%、82% B.36%、64% C.57%、43% D.92%、8%
答案：C
问题1：为什么说个体不是生物进化的基本单位？
解析：个体的基因型是终身不变的，无论它在自然选择中具有多大优势，其基因型也不可能一成不变地传给下一代个体，这是因为个体的基因组成来自父母双方。但是就一个种群来说，种群中全部基因的总和（基因库）却可以在传种接代过程中维持相对稳定，因此，自然选择作用的是种群，本质上是种群基因库。
问题2：如何理解：“种群中的个体不是机械地集合在一起”？
解析：种群中的个体不是机械地集合在一起，而是雌雄个体间可以通过繁殖将各自的基因遗传给后代。如：“一个菜市场中的所有鲤鱼”不属于种群，因为菜市场的鲤鱼只是人为地、机械地集合在一起，无法通过相互繁殖把基因遗传给后代，因此，种群应是繁殖的单位，个体间应能自由交配产生后代。
问题3：X染色体上基因频率如何计算？
例：在调查红绿色盲时，随机抽查了200人，其中男女各100人。女性患者1人，携带者3人，男性患者4人。色盲基因的频率为多少？
=
1×2+3+4
100×2+100
×100% =
3%
基因频率=
某基因的数目
控制该性状的等位基因总数
× 100%
概念法：
Xb基因频率=
色盲基因的总数
2×女性个体数+男性个体数
×100%
注意：Y染色体上没有等位基因！
