(共21张PPT)
第2节 现代生物进化理论的主要内容
一、种群基因频率的改变与生物进化
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（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
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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
4
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。
思考：同前一年的蝗虫种群相比，新形成的蝗虫种群在基因组成上会有什么变化吗？
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种群是生物繁殖、进化的基本单位。
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。
基因频率＝
该基因的总数
该等位基因的总数
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5、基因型频率：
基因型频率＝
该基因型个体数
该种群个体总数
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
=纯合子基因型频率+1/2杂合子基因型频率
× 100%
注意：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。
常染色体遗传：
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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
× 100%
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伴X基因频率在男女（群体）中相等！
（前提：随机的大的种群中）
XB=70%、Xb=30%
伴性遗传中的基因频率计算：
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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%
P表示基因A的频率，q表示基因a的频率在“自由交配”的情况下：
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p+q = 1
(p+q )2
=p2+2pq+q2
= 1
AA= p2 Aa= 2pq aa=q2
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 60%
a 40%
36%
48%
40%
在讨论题2中的群体满足五个条件的情况下,计算子二代、子三代的基因频率与基因型频率 ; 分析一下各代基因频率与基因型频率相同吗？
16%
60%
36%
48%
40%
16%
60%
36%
48%
40%
16%
60%
由此可见，如果满足上述五个条件，则亲代和子代每一种基因的频率都不会改变，到再下一代也是如此，也就是说基因频率可以代代保持稳定不变。这就是哈代－温伯格平衡，也叫遗传平衡定律。它是指在一个极大的随机交配的种群中，在没有突变、选择和迁移的条件下，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：
1、上述结果是在满足五个假设条件的基础上计算的，对自然界的种群来说，这五个条件都能成立吗？
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在自然条件下,这样的种群是不存在的。这也从反面说明了在自然界中，种群的基因频率迟早要发生变化，也就是说种群的进化是必然的。
2、 如果该种群出现新的突变型，也就是产生新的等位基因（A2），种群的基因频率会变化吗？基因A2的频率可能会怎样变化？
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，这往往取决于生物生存的环境。
可遗传的变异、自然选择、迁入迁出等
想一想，导致基因频率变化的因素有哪些？
生物进化的实质：
种群基因频率发生变化。
影响种群基因频率变化的根本原因是什么？
可遗传的变异
可遗传的变异有哪些类型？
可遗传的变异
基因突变
染色体变异
基因重组
突变
“达尔文——
可遗传的变异是生物进化的原材料”
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自然界中生物的自然突变频率很低，而且一般对生物体是有害的。为什么还能够改变种群中的基因频率呢？
例1：一个果蝇约有104对基因，假定每个基因的突变率都是10－5，若有一个中等数量的果蝇种群（约有108个个体），那么每一代出现基因突变数是多少呢？
2× 104 × 10－5
个体
× 108
种群
= 2 ×107
（二）突变和基因重组产生生物进化的原材料
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种群是由许多个体组成的，每个个体的每一个细胞内都有成千上万个基因，这样，每一代就会产生大量的突变。
突变的有害还是有利不是绝对的，这往往取决于生物的生存环境。
例2：
自然界中生物的自然突变频率很低，而且一般对生物体是有害的。为什么还能够改变种群中的基因频率呢？
（二）突变和基因重组产生生物进化的原材料
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基因 重组
基因突变
新的等位基因
多种多样的基因型
种群中出现大量可遗传的变异
变异是不定向的
形成了进化的原材料,不能决定生物进化的方向
（二）突变和基因重组产生生物进化的原材料
那由谁来决定生物进化的方向呢？
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探究：自然选择对种群基因频率的影响
英19世纪曼彻斯特
英20世纪曼彻斯特
长满地衣的树干上的桦尺蠖
黑褐色树干上的桦尺蠖
问题：桦尺蠖种群中s基因的频率为什么越来越低？
假设：
自然选择使种群的基因频率发生定向改变。
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现在我们用数学方法来讨论一下桦尺蠖基因频率变化的原因。1870年桦尺蠖的基因型频率为SS 10% ； Ss 20%； ss 70%，在树干变黑这一环境条件下假如树干变黑不利于浅色桦尺蠖的生存，使得种群中浅色个体每年减少10%，黑色个体每年增加10%，以后的几年内，桦尺蠖种群每年的基因型频率与基因频率是多少呢？
第1年 第2年 第3年 第4年 ……
基因型频率 SS 10% 11.5%
Ss 20% 22.9%
ss 70% 65.6%
基因频率 S 20% 23%
s 80% 77%
13.1%
升高
26%
60.9%
26.1%
73.9%
14.6%
29.3%
56.1%
29.3%
70.7%
降低
(1)在这个探究实验中根据上面的数据分析，变黑的环境对桦尺蠖产生了什么样的影响？变黑的环境对桦尺蠖浅色个体的出生率有影响吗？
(2)在自然选择中，直接受选择的是基因型还是表现型？
变黑的环境使控制浅色的s基因频率减少,S基因频率增加
许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食
天敌看到的是桦尺蠖的体色（表现型）而不是控制体色的基因
结论：自然选择决定生物进化的方向
自然选择使基因频率定向改变。
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反思：(共25张PPT)
第2节 现代生物进化理论的主要内容
一、种群基因频率的改变与生物进化
二、隔离与物种的形成
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1、物种的概念：
指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”。
一个生物“种”或“物种”与种群有何区别？
物种可以分布在不同的自然界的不同区域，只有在可以发生随机交配、繁衍，使基因能够世代传得一定区域内的同种全部个体的集合才是一个种群。
自然界的物种实际上是以一个个种群存在的，种群是物种繁衍、进化的基本单位。
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。
同样，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。
全世界的人都是一个物种吗？
马跟驴是一个物种吗？
3、地理隔离:
不同物种之间一般是不能够相互交配的，即使交配成功，也不能够产生可育的后代，这种现象叫生殖隔离。如季节隔离；不亲合性；杂种不活；杂种不育等。
2、生殖隔离：
东北虎和华南虎之间存在什么隔离？
由于地理上的障碍使得同种生物的不同种群间不能够发生基因交流的现象。
不同物种之间一般是不能够相互交配的，即使交配成功，也不能产生可育的后代，这种现象叫做生殖隔离。
生殖隔离
4、隔离在物种形成中的作用
隔离
不同种群间的个体，在自然条件下不能发生基因交流的现象。
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资料分析：
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地理隔离
生殖隔离
长期
物种形成的比较常见的方式：
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自然选择2
自然选择1
地理隔离
原种
变异1
变异2
基因频率的定向改变
变异类型1
变异类型2
新物种
新物种
生殖 隔离
物种形成过程：
地理隔离
阻断基因交流
在不同的突变、基因重组和自然选择作用下
基因频率发生定向改变
种群的基因库出现差异
差异进一步加大
生殖隔离
新物种形成
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1、种群是生物进化的基本单位；
2、突变和基因重组产生进化的原材料；
3、自然选择决定生物进化的方向；
现代生物进化理论的内容：
4、隔离导致物种的形成。
现代生物进化理论解释物种形成的基本环节
物种的形成必须经过生殖隔离，但不一定要经过地理隔离
三、共同进化与生物多样性的形成
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在自然界，一种植物专门由一种昆虫传粉的情形很常见，昆虫传粉的专门化对植物繁衍后代有什么意义？
１.共同进化
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提高繁殖后代时的效率和数量；减少物种之间的无效传效。
资料：
动物学家对生活在非洲大草原奥兰治河两岸的羚羊进行研究时发现，东岸的羚羊群的奔跑速度比西岸的羚羊每分钟竟快13米。为何差距如此之大？
经过观察和科学实验，动物学家终于明白，东岸的羚羊之所以强健，是因为它们附近有一个狼群，生存时时处于危险之中。
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捕食者的存在是不是对被捕食者有害无益呢？
捕食
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捕食者的存在是否对被捕食者有害无益？
捕食者所捕食的大多是被捕食者中年老、病弱或年幼的个体，客观上起到促进种群发展的作用。
“精明的捕食者”策略：
捕食者一般不能将所有的猎物吃掉，否则自己也无法生存。
“收割理论”：
捕食者往往捕食个体数量多的物种，这样就会避免出现一种或几种生物在生态系统中占绝对优势的局面，为其他物种的形成腾出空间有利于增加物种的多样性。
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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。
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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。
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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。
通过漫长的共同进化过程，地球上不仅出现了千姿百态的物种，而且形成了多种多样的生态系统，也就是形成了生物的多样性．
综上所述：
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2、生物多样性的形成
（1）生物多样性的内容：
物种多样性
基因多样性
生态系多样性
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化石——埋藏在地层中的古代生物的遗体、遗迹和遗物，石化后形成的。
是研究生物进化最直接的证据
（2）生物多样性的形成的进化历程
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生物的进化历程可概括为：
从原核生物到真核生物，从无性生殖到有性生殖，由简单到复杂，由水生到陆生，由低等到高等。
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3、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：
……
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反思：
