6.3 种群基因组成的变化与物种的形成(共25张PPT)

(共25张PPT)
第3节 种群基因组成的变化与物种的形成
种群和种群基因库
1
遗传平衡定律
2
物种的形成
3
现代生物进化理论
4
人工选择
人工选择是人们根据自己的需要,把某些比较合乎要求的鸡的变异个体挑选出来,让它们保留后代,把其他变异个体淘汰掉,不让它们保留后代。经过连续数代的选择,人类所需要的变异被保存下来,微小变异因此积累成为显著变异,从而培育出新的品种。
一、种群基因组成的变化
第3节
种群基因组成的变化与物种的形成
自然选择的实例
英国的曼彻斯特地区有一种桦尺蛾（其幼虫叫桦尺蠖）。它们夜间活动，白天栖息在树干上。杂交实验表明，桦尺蛾
的体色受一对等位基因S和s控制，
黑色(S)对浅色(s)是显性的。在
19世纪中叶以前，桦尺蛾几乎都是
浅色型的，该种群中S基因的频率
很低，在5%以下。到了20世纪中叶，黑色型的桦尺蛾却成了常见的类型，S基因的频率上升到95%以上。19世纪时，曼彻斯特地区的树干上长满了浅色的地衣。后来，随着工业的发展，工厂排出的煤烟使地衣不能生存，结果树皮裸露并被熏成黑褐色。
一、种群基因组成的变化
第3节
种群基因组成的变化与物种的形成
自然选择的实例
（1）为何桦尺蛾的体色有不同的颜色？
（2）在天然状态下哪种桦尺蛾较多？这是为什么？
（3）工业污染后，决定桦尺蛾体色的基因频率如何变化？
一、种群基因组成的变化
第3节
种群基因组成的变化与物种的形成
自然选择与人工选择
自然选择 人工选择
选择对象
选择次数
结果
有利生存和繁殖的变异
人们需要的性状
数代选择，所需变异被保存积累
产生新物种（适应环境的）
产生新品种（人类所需要的）
一、种群基因组成的变化
第3节
种群基因组成的变化与物种的形成
种群
生活在一定区域的同种生物的全部个体叫做种群
1. 种群
2. 种群是生物进化和繁殖的基本单位
思考？
1.一片草地上的全部蛇。
2.我国长江流域的全部白鳍豚。
一个非洲象种群的部分个体
一、种群基因组成的变化
第3节
种群基因组成的变化与物种的形成
基因型频率和基因频率
基因库：一个种群中全部个体所含有的全部基因
基因频率：某个基因占全部等位基因数的比值
aa
AA
Aa
种群是生物进化的基本单位
生物进化的实质是基因频率改变
一、种群基因组成的变化
第3节
种群基因组成的变化与物种的形成
例：某昆虫种群中，绿色翅的基因为A, 褐色翅的基因位a，调查发现AA、Aa、aa的个体分别占30%、60%、10%、那么A、a的基因频率是多少？
假设该种群数量为100，基因型AA的个体为30，Aa个体为60，aa个体为10，那么控制此性状的等位基因总数200个。
A基因数=2×30﹢60=120个
a基因数=60﹢2×10=80个
A的频率=
=
60%
a的频率=
=
40%
基因型频率和基因频率
一、种群基因组成的变化
第3节
种群基因组成的变化与物种的形成
遗传平衡定律——哈代-温伯格定律
假设上述昆虫种群数量非常大，所有的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代，没有迁入和迁出，不同翅色的个体生存和繁殖的机会是均等的，基因A和a都不产突变，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？
用数学方法讨论基因频率的改变
亲代基因型比值 AA(30%) Aa(60%) aa(10%)
配子的比值 A( ) A( ) a( ) a( )
子代基因型频率 AA( ) Aa( ) aa( )
子代基因频率 A( ) a( )
一、种群基因组成的变化
第3节
种群基因组成的变化与物种的形成
遗传平衡定律——哈代-温伯格定律
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%
16%
60%
40%
36%
16%
48%
60%
60%
40%
40%
36%
48%
16%
一、种群基因组成的变化
第3节
种群基因组成的变化与物种的形成
当群体满足以下五个条件： ①昆虫群体数量足够大； 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自然选择对翅型性状没有作用； ⑤基因A和a都不产生突变，种群的基因频率将不会改变。
设A的基因频率为p，a的基因频率为q；则有p+q=1，那么
(p+q)2 = p2 + 2pq + q2 ，其中P2的值就是AA基因型的频率， 2pq的值就是Aa基因型的频率，q2的值就是aa基因型的频率。
遗传平衡定律——哈代-温伯格定律
一、种群基因组成的变化
第3节
种群基因组成的变化与物种的形成
丈夫的基因型为Aa
该地区：aa = 16%
a = 40%
妻子的基因型是Aa的概率：Aa/(AA+Aa) = 4/7
则：AA = 36%
Aa = 48%
子女患病，基因型为aa的概率：4/7×1/4 = 1/7
经过调查，某地区隐性遗传病白化病的发病率是16%，一对表型正常的夫妇在进行遗传咨询时，发现丈夫的母亲是白化病患者，那么请估算该对夫妇所生子女患病的概率是多少？
2.上述计算结果是建立在5个假设条件基础上的。5个条件为：①昆虫群体数量足够大； 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说自然选择对翅型性状没有作用 ⑤基因A和a都不产生突变。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？
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？
用数学方法讨论基因频率的改变
遗传平衡定律——哈代-温伯格定律
一、种群基因组成的变化
第3节
种群基因组成的变化与物种的形成
打破遗传平衡定律的因素
1. 基因突变
2. 基因迁移
3. 遗传漂变
4. 非随机交配
5. 自然选择
这些因素都将导致种群基因频率的改变
一、种群基因组成的变化
第3节
种群基因组成的变化与物种的形成
种群基因频率的变化
1. 原因：基因突变产生新的等位基因；染色体变异；种群中个体的迁入和迁出；自然对种群中生物个体的选择；种群中雌雄个体之间不能自由交配或交配后不能产生后代等。
2. 突变（基因突变和染色体变异）和基因重组产生进化的原材料。
一、种群基因组成的变化
第3节
种群基因组成的变化与物种的形成
自然选择对种群基因频率变化的影响
思考：
1.突变型个体是在使用青霉素前还是合用后产生的？
2.自然选择是对个体进行的还是对基因进行的？
3.自然选择的结果是什么？
一、种群基因组成的变化
第3节
种群基因组成的变化与物种的形成
自然选择对种群基因频率变化的影响
变异是不定向的
自然选择定向
不利变异被淘汰,有利变异逐渐积累
种群的基因频率发生定向改变
生物朝一定方向缓慢进化
生物进化的实质是种群基因频率的定向改变。
一、种群基因组成的变化
第3节
种群基因组成的变化与物种的形成
种群规模小
非自由交配
自然选择
最终导致基因频率改变
基因频率随机变化
出现基因交流
基因频率不定向改变
迁入和迁出
突变和基因重组
有偏好的基因频率改变
基因频率定向改变
种群基因频率的改变
一、种群基因组成的变化
第3节
种群基因组成的变化与物种的形成
突变
新的等位基因
多种多样的基因型
基因重组
种群中出现大量随机的、不定向的可遗传变异
形成生物进化丰富的材料
突变（基因突变和染色体变异）和基因重组为进化提供原材料
一、种群基因组成的变化
第3节
种群基因组成的变化与物种的形成
种群中存在各种可遗传变异
自然选择将不利变异淘汰，有利变异积累
基因频率定向改变，生物朝一定方向不断进化
自然选择通过定向改变基因频率，决定进化的方向
一、种群基因组成的变化
第3节
种群基因组成的变化与物种的形成
二、隔离在物种形成中的作用
1. 物种是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。
2. 生殖隔离：不同物种之间一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能产生可育的后代，这种现象叫作生殖隔离。
+
隔离包括地理隔离和生殖隔离
隔离是物种形成的必要条件
生殖隔离是物种形成的标志
二、隔离在物种形成中的作用
第3节
种群基因组成的变化与物种的形成
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
新物种的形成是生物与环境相互影响相互作用的结果。
物种形成的方式
二、隔离在物种形成中的作用
第3节
种群基因组成的变化与物种的形成
二、隔离在物种形成中的作用
第3节
种群基因组成的变化与物种的形成