6.3 种群基因组成的变化与物种的形成 课件(共19张PPT)

(共19张PPT)
第6章 第3节
种群基因组成的变化与物种的形成
1、通过对桦尺蠖的案例分析，感性认识种群中普遍存在的变异是适应与进化的前提、自然选择使有利表型积累，让生物更好地适应环境的观点。
2、通过运用数学方法计算种群中基因频率的改变，说出自然选择的影响和进化的本质，并树立用数学方法解决生物学问题的科学探究意识。
3、初次得到的数学公式结果与现实形成认知冲突，尝试对模型修正和检验，进一步提升科学探究能力，总结影响生物进化的因素。
【探究·实践】探究自然选择对种群基因频率变化的影响
工业革命前：浅色个体多
工业革命后：黑色个体多
ss
SS、Ss
自然选择对种群基因频率变化的影响
自然选择对种群基因频率变化的影响
情境一：假设1870年，桦尺蛾种群的基因型频率为SS10%,Ss 20%,ss 70%,S基因的频率为20%。
（1）在亲本种群中，S和s的基因频率各是多少？
（2）该桦尺娥种群自由交配产子代的基因型频率分别是多少？S和s的基因频率各是多少？
（3）该桦尺娥种群需要满足什么条件才能得到上述计算结果？现实是否能满足这些条件？
第1年 第2年 第3年 第4年 ……
基因型频率 SS 10% 4% 4% 4% 4%
Ss 20% 32% 32% 32% 32%
ss 70% 64% 64% 64% 64%
基因频率 S 20% 20% 20% 20% 20%
s 80% 80% 80% 80% 80%
该种群不满足“不同表型的个体生存和繁殖的机会是均等的”
长满地衣的灰色树干
工业革命前
工业革命后
环境污染的黑色树干
自然选择对种群基因频率变化的影响
表 1 桦尺蠖标记释放与回收实验结果
思考1.树干变黑会影响桦尺蠖种群中浅色个体的出生率吗？为什么？
思考2.在自然选择过程中，直接受选择的是基因型还是表型？为什么？
会，因为树干变黑后，浅色个体容易被发现，被捕食的概率增加，许多个体可能没有交配、产卵前就被天敌捕食，导致其个体数减少，影响出生率。
表现型，基因型并不能在自然选择中起直接作用，因为天敌在捕食桦尺蠖时，看到的是桦尺蠖的体色而不是控制体色的基因。
自然选择对种群基因频率变化的影响
①现象
长满地衣的灰色树干
工业革命前
灰色(ss)桦尺蛾多
工业革命后
环境污染的黑色树干
黑色(S_)桦尺蛾多
S频率低，s频率高
S频率高，s频率低
自然选择可以使种群的基因频率定向改变
桦尺蠖种群中的S基因为什么越来越高？
②提出问题
③作出假设
自然选择对种群基因频率变化的影响
情境二：假设1870年，桦尺蛾种群的基因型频率为SS10%,Ss 20%,ss 70%,S基因的频率为20%。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蛾的生存，使得种群中浅色个体每年减少10%，黑色个体每年增加10%。
第2~10年间，该种群每年的基因型频率各是多少？每年的基因频率是多少？
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%
自然选择对种群基因频率变化的影响
70.7%
26%
29.2%
14.7%
56.1%
60.9%
26.1%
73.9%
29.3%
13.1%
升高
降低
自然选择对种群基因频率变化的影响
请总结后代基因型频率与基因频率的通项公式
经自然选择后子代基因型频率与基因频率的通项公式
自然选择对种群基因频率变化的影响
种群基因频率发生定向改变
不利变异被淘汰，有利变异逐渐积累
自然选择
生物朝一定方向缓慢进化
（定向）
结论：自然选择决定生物进化的方向
请预测1950年，即70年后的S基因频率。
自然选择对种群基因频率变化的影响
年份 1905 1906 1907 1908 1909
基因型频率 SS 33.3% 33.3% 33.3% 33.3% 33.3%
Ss 66.5% 66.6% 66.6% 66.6% 66.6%
ss 0.2% 0.2% 0.1% 0.1% 0.1%
基因频率 S 66.5% 66.6% 66.6% 66.6% 66.6%
s 33.5% 33.4% 33.4% 33.4% 33.4%
与实际95%不相符！
自然选择对种群基因频率变化的影响
请思考影响种群基因型频率变化的因素。
自然选择
基因重组
突变
迁入、迁出
遗传漂变
情境三：假设1870年，桦尺蛾种群的基因型频率为SS10%,Ss 20%,ss 70%,S基因的频率为20%。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蛾的生存，使得种群中浅色个体每年减少10%，黑色个体每年增加10%。
第2~10年间，该种群经过自然选择后，自由交配产生后代的每年基因型频率各是多少？每年的基因频率是多少？
自然选择对种群基因频率变化的影响
计算自然选择后的亲本基因型频率
计算自然选择后的亲本基因频率
利用哈代—温伯格公式计算自由交配后的子代基因型频率
计算子代基因频率
自然选择对种群基因频率变化的影响
请总结后代基因型频率与基因频率的通项公式
自然选择后的亲本基因型频率、基因频率
自然选择对种群基因频率变化的影响
请总结后代基因型频率与基因频率的通项公式
自由交配后的子代基因型频率、基因频率
自然选择对种群基因频率变化的影响
年份 1946 1947 1948 1949 1950
基因型频率 SS 83.9% 84.1% 84.3% 84.5% 84.7%
Ss 15.4% 15.2% 15.0% 14.8% 14.7%
ss 0.7% 0.7% 0.7% 0.7% 0.6%
基因频率 S 91.6% 91.7% 91.8% 91.9% 92.0%
s 8.4% 8.3% 8.2% 8.1% 8.0%
自然选择对种群基因频率变化的影响
科学家对工业革命前后曼彻斯特地区的桦尺蠖种群数量的研究成果
年份 1870 1950
基因型频率 SS 10% 84.7%
Ss 20% 14.7%
ss 70% 0.6%
基因频率 S 20% 92.0%
s 80% 8.0%
年份 1870 1950
基因型频率 SS 10% 33.3%
Ss 20% 66.7%
ss 70% 0.0%
基因频率 S 20% 66.7%
s 80% 33.3%
修正前的种群基因型频率、基因频率预期
修正后的种群基因型频率、基因频率预期
突变、迁入、迁出、遗传漂变
种群基因频率发生定向改变
不利变异被淘汰，有利变异逐渐积累
变异
自然选择
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在自然选择作用下的定向改变。
（不定向）
（定向）
在自然选择的作用下，有利变异的基因频率不断增大，有害变异的基因频率逐渐减小。
自然选择对种群基因频率变化的影响