人教版高中生物 必修2 生物 第七章 现代生物进化理论 第2节 现代生物进化理论的主要内容（95张）

(共96张PPT)
幼 虎
孔雀
鲸鱼
远古时代的霸主恐龙为何会灭绝？？？
现代的生物是如何进化来的？？
人类又是怎样解放了双手，成为了统治者？
带着疑问，欢迎大家学习本节的内容！！
新课导入
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
1.解释种群、种群基因库、基因频率等概念。
2.运用数学方法讨论种群基因频率的变化。
3.说明现代生物进化理论的主要内容。
4.举例说明共同进化和生物多样性形成的原因。
5.形成生物进化的观点和生物进化理论在发展的观念。
教学目标
知识目标
1.了解自然选择学说以及对学说的评价，培养学生分析综合的思维能力。
2.解释生物界的现象，培养学生理论联系实际，正确认识自然的能力以及分析问题和解决问题能力。
3.基因频率的计算，掌握运用具体科学方法的能力。
能力目标
1.通过引导学生分析调查或实验所取的数据，培养学生以事实或实验结果为依据得出结论的科学态度。
2.通过教学活动，培养学生“生物是进化来的”、“生物的进化与环境密切相关”的思想观念，帮助学生树立辩证唯物主义的认识观。
情感态度与价值观目标
1.种群、基因库、基因频率。
2.突变和基因重组、自然选择在进化中的作用。
3.自然选择对种群基因频率的影响。
1.基因频率的概念。
2.自然选择对种群基因频率的影响。
3.隔离在物种形成中的作用。
教学重难点
重点
难点
一.种群基因频率的改变与生物进化
达尔文的自然选择学说指出，在一种生物的群体中，出现有利变异的个体能存活，并且有机会留下自己的后代。

但是，研究生物的进化，仅研究个体的表现型是否与环境相适应是不够的，还必须研究种群基因组成的变化。
1.种群的定义
生活在一定区域的同种生物的全部个体叫做种群.
（一）种群是生物进化的基本单位
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？
性状是由基因控制的，因此研究生物的进化必须研究种群的基因组成和变化。由此人们提出基因库和基因频率的概念。
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

昆虫决定翅色的基因频率
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（1）A、a的基因频率是多少？
30×2+60
=
A=
_______________________
200
60%
200

a=
10×2+60
________________________
=
40%
此种基因的个数=纯合子个体数×2＋杂合子个体数。
种群中该对等位基因的总数=个体总数×2
小练习
假设课本思考与讨论题目中的种群满足以下五个条件：
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，④AA、Aa、aa三种基因型昆虫的生存能力完全相同（也就是说自然选择对A、a控制的翅型性状没有作用）⑤A和a都不产生突变,即没有基因突变和染色体变异。
(1)该种群产生的A配子和a配子的比率各是多少?



A 60%
a 40%
卵细胞
精子
A 60%
a 40%
36%
24%
16%
AA
Aa
Aa
24%
aa
(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?
30%
30%
30%
10%
36%
48%
60%
40%
16%
亲代基因型的频率 AA
(30%) Aa(60%) aa
(10%)
配子的比率 A( ) A( ) a( ) a( )
子代基因型的频率 AA( ) Aa( ) aa( )
子代种群的基因频率 A ( ) a( )

AA 30%
Aa 60%
aa 10%
A 60%
a 40%
36%
48%
16%

60%
40%
36%
16%
48%
60%
40%
60%
40%
36%
48%
16%
(4)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？
基因型频率
基因频率
亲代
子一代
子二代
子三代
（5）上述计算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？特别是如果第⑤点假设（⑤基因A和a都不产生突变,即没有基因突变和染色体变异。）成立，这与前面我们所学的基因突变的哪个特性相违背？
满足五个假设条件的种群是理想的种群,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。
与基因突变的普遍性相违背。
（二）突变和基因重组产生生物
进化的原材料
基因突变
基因突变在自然界是普遍存在的，因此基因突变产生新的等位基因,这就可能使种群的基因频率发生变化。
1.什么是突变？
生物学上的含义是指细胞中的遗传基因（一般指DNA或RNA，对动物而言包括细胞核与线粒体中的，植物则还包括叶绿体中的）发生永久的改变。
2.影响种群基因频率变化的根本原因是什么？
变异
3.变异的类型有哪些？

不能遗传的变异
可遗传的变异

基因突变
基因重组
染色体变异
变异
所有的变异都能导致基因频率的变化吗？
在三种可遗传的变异来源中，基因突变和染色体变异可以统称为突变。突变和基因重组对于种群遗传组成的改变一样吗？为什么？
不一样。因为只有基因发生改变才能出现新基因，才能丰富基因库，改变基因频率。重组可以增加基因型的种类。
意义:基因突变尽管是随机的、不定向的，在自然状态下，突变频率很低，但却是普遍存在的，它是新基因产生的途径；是生物变异的根本来源；是生物进化的原始材料。
4.基因突变的意义





人类把鲫鱼的后代培育成金鱼，实质就是通过选择改变基因频率。从图中看显然红色基因的频率显著提高了。
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？
某海岛上的无翅或残翅昆虫
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。此外，突变的有害还是有利也不是绝对的，这往往取决于生物的生存环境。

（三）自然选择决定生物进化的方向
探究:自然选择对种群基因频率的影响
黑褐色树干上的桦尺蠖 英20世纪曼彻斯特
长满地衣的树干上的桦尺蠖 英19世纪曼彻斯特
自然选择可以使种群的基因频率定向改变。
问题
桦尺蠖种群中s基因的频率为什么越来越低？
根据前面所学的你能做出假设吗？
假设
用数学方法来讨论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？
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%
26%
60.9%
26.1%
73.9%
14.6%
29.3%
56.1%
29.3%
70.7%
升高
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浅色个体的出生率有影响吗？
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。
结论:自然选择使基因频率发生定向改变。
(2)在自然选择中，直接受选择的是基因型还是表现型？
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
二.隔离与物种的形成
一.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 “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，只有在可以发生随即交配、繁衍，使基因能够世代传在一定区域内的同种全部个体的集合才是一个种群。
因为马与驴交配产生的后代-骡没有生殖能力。
马和驴是不是一个物种？
马
驴
NO
骡子
地理隔离
分布在不同自然区域的种群，由于高山、河流和沙漠等地理上的障碍，使彼此间无法相遇而不能交配。
东北虎
华南虎
二.隔离在物种形成中的作用
生殖隔离：
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。
　 如麻鸭(左)和孚鸭(右)都是大雁的后代，由于长期地理隔离而没有相互交配，没有基因交流，形成了生殖隔离，现在即使人为让它们交配，也不能产生可育的后代了。也就是说，它们形成了两个不同的物种。





：
加拉帕戈斯群岛的几种地雀
南 美 洲 地 雀
因地理隔离导致生殖隔离比较常见。
新物种形
成的标志：
生殖隔离
其过程十分缓慢!
自然选择2
自然选择1
地理隔离
物种形成的比较常见的方式：
原种物种


变异1
变异2


变异类型1
变异类型2
新物种
新物种
生殖隔离



基因频率的定向改变


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
基因频率向不同方向发生改变
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







三.共同进化与生物多样性的形成
１.共同进化
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？
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。
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？
捕食
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。
捕食者的存在是否对被捕食者有害无益？
不同物种间的共同进化
海葵与寄居蟹
大豆与根瘤菌
表现1：
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。
生物和无机环境间也存在共同进化
表现2：
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：
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
生态系统多样性

基因多样性
生态系统多样性
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。
化石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
最早出现的生物是哪一类生物？它们生活在什么环境中？
1.最早的生物化石－－古细菌（距今35亿年）
厌氧的单细胞生物，它们生活海洋中。
2.在此之后的大约20亿年的漫长岁月中,地球上的生物主要是细菌和蓝藻。他们都是原核生物。
细菌
寒武纪之前(前寒武纪)，地球上的生命都是非常低级的，主要是一些单细胞生物、环节动物、节肢动物等。
3.前寒武纪生物
前寒武纪地层
在距今15亿年前，真核生物出现之后，有性生殖作为一种新的繁殖方式出现了。生物通过有性生殖，实现了基因的重组，增强了生物变异的多样性，生物进化的速度明显加快。
4.早古生代生物 （寒武纪）
进入寒武纪，一些大型的古生物相继出现，如三叶虫、鹦鹉螺等。出现了生命演化史上的第一次繁荣景象。在中国云南澄江发现的寒武纪古生物是最有代表性的寒武纪生物群。
云南虫
鹦鹉螺
三叶虫
微网虫
寒武纪早期地下生物
奇虾是寒武纪早期最重要的巨型食肉类动物。
寒武纪地下生物群
寒武纪地下生物群
5.中生代生物

中生代三叠纪生物复苏,开始出现水生爬行动物，如鱼龙、蛇颈龙等；侏罗纪是恐龙的天下，发现始祖鸟、中华龙鸟等，昆虫类也开始繁盛；白垩纪末期也是生物的灭绝时期，但开始出现被子植物?。?
中生代陆地
中生代海洋
恐龙是什么时候灭绝的？恐龙的灭绝对生物多样性会产生怎样的影响？
在白垩纪全部绝灭。恐龙的绝灭有利于哺乳动物的繁盛，使生物进化翻开了崭新的一页。
想一想
最早登陆的生物是植物还是动物？为什么？
一些海洋植物开始适应陆地生活，主要是蕨类植物和藓类植物。
植物，否则动物登陆后就会饿死。
两栖类动物
两栖类动物
爬行类动物
始祖鸟
3.生物进化理论的不断发展
中性进化理论：
决定生物进化方向的是中性突变的逐渐积累，而不是自然选择。
“间断平衡学”理论：
认为基因突变并不都是中性的,有些基因突变反映在个体的性状上,不否认自然选择的作用。
生物进化是如此的复杂，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。
现代生物进化理论的主要内容

种群基因频率的改变与生物进化
隔离与物种的形成
共同进化与生物多样性的进化

种群是生物进化的基本单位
突变和基因重组产生生物进化的原材料
自然选择决定生物进化的方向

物种的概念
隔离在物种形成中的作用

共同进化
生物多样性的形成
生物进化理论在发展
课堂小结
2.在一个基因库中，显性基因和隐性基因的比例相等，如果每一代隐性基因型的个体都不能产生后代，则( )
A.对基因型的比例影响很小
B.会降低隐性基因的比例
C.会使隐性基因灭绝
D.会提高杂合的比例
1.现代生物进化理论认为生物进化的基本单位是( )
A.种群 B.群落
C. 物种 D. 个体
A
B
课堂练习
3.若一个种群中,某一性状出现的频率增高,从根本上说,很可能是( )
A
A.该性状对环境有很大的适应性
B.该种群中具有此性状的纯合体多
C.该变异性状是由环境条件引起的
D.控制该性状的基因是隐性的
A.18%、82% B.36%、64%
C.57%、43% D.92%、8%
4.一个种群所含有的全部基因,叫做这个种群的基因库。某种基因在这个种群基因库中所占的比例，称为基因频率。基因频率要采用抽样调杳的方法获得。在一个种群中随机抽出一定数量的个体，其中基因型为A a的个体占78%，a a的个体占4%。基因A和a的频率分别是( )
C
A．这些物种不会发生变异
B．恐龙与环境斗争的结果使恐龙发生了变化
C．环境变化导致这些物种的灭绝
D．这些物种缺乏具有适应环境的可遗传的变异
5.通过化石的研究表明，恐龙等生物曾在地球上生存过较长一段时期，但后来灭绝了，能够理解这些物种短暂生存的最充分理由是（ ）
D
6.下列实例中不属于生殖隔离的是（ ）
A．玉米的花粉落在大豆柱头上不能萌发
B．东北虎和华南虎由于地理原因不能交配
C．马和驴杂交所生的骡高度不育
D．不同种类的昆虫雌雄个体之间通常不能交配
B
基础题
1.C。2.C。3.C。
4.突变和基因重组产生进化的原材料。如果没有突变，就不可能产生新的等位基因，基因重组也就没有意义，生物就不可能产生可遗传的变异，也就不可能进化。
拓展题
1.提示：如选择育种和杂交育种。
2.提示：如果气候等其他条件也合适，并且这个种群具有一定的繁殖能力，该种群的个体数会迅速增加。否则，也可能仍然处于濒危状态甚至绝灭。
习题答案
第一小节答案
技能训练答案
1.假说甲：红褐色鱼和金黄色鱼起源于同一种灰色鱼。假说乙：湖Ⅰ中原来只有红褐色鱼，湖Ⅱ中原来只有金黄色鱼，发洪水时，这两个湖中的鱼发生混杂在一起。
2.假说甲没有考虑到隔离在物种形成中的作用，也没有考虑洪水的作用。
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。
基础题
1.（1）√；（2） √；（3） √。
2. 2.生活在峡谷北侧的种群发生了突变，由于突变的随机性，同样的突变没有发生在峡谷南侧的种群中。由于这两个种群被河流隔开，彼此没有交配的机会，也就是没有基因的交流，所以两个种群发生明显的分化，有可能演变成两个物种。
拓展题
1.雄虎和雌狮杂交生出的后代是虎狮兽，雄狮和雌虎杂交生出的后代是狮虎兽。目前还没有虎狮兽和狮虎兽交配并生出可育后代的证据。

第二小节答案
基础题
1.（1）√；（2）×；（3）×。
2.C。
3.有性生殖的出现，使基因重组得以实现，增加了生物变异的多样性，因而使生物进化的速度明显加快。
拓展题
1.假如那样，生物界纷繁复杂的现象就很难用统一的观点和理论来解释，作为生物学基本观点之一的进化观点将难以建立，生物学就不可能形成现在这样一个科学的框架体系，学习生物学将缺少基本观点和方法的指导和统领。
第三小节答案
2.生态指的是生物与环境的相互关系，进化指的是生物界的历史演变；如果把进化看做由各种生物表演的一部历史剧，那么，上演这部历史剧的舞台就是生物与环境之间复杂的相互关系。物种进化的表演受舞台背景的制约，舞台背景也要与上演的内容相协调。
寒武纪生命大爆发
课外扩展
被称为古生物学和地质学上的一大悬案——寒武纪生命大爆发，自达尔文以来就一直困扰着进化论等学术界。“寒武纪”是地质史上的一个年代，因英国的一座小山而得名，期间大约是五亿四千万年前至五亿一千万年前。它的名称并不含有特殊的意义，但它却是一个特殊的时代。
地球大约是在46亿年前诞生的。在地球诞生后的40亿年时间里，地球上的生命，包括植物和动物，几乎没留下任何实质性的痕迹。

然而，在此后不超过500万至1000万年的这段短短的时间里，即大约6亿年前，在地质学上称做寒武纪的开始，绝大多数无脊椎动物们在这几百万年的很短时间内出现了。这种几乎是“同时”地、“突然”地出现在寒武纪地层中门类众多的无脊椎动物化石(节肢动物、软体动物、腕足动物和环节动物等)，而在寒武纪之前更为古老的地层中长期以来却找不到动物化石的现象，被古生物学家称作“寒武纪生命大爆发”，简称“寒武爆发”。
达尔文在其《物种起源》的著作中提到了这一事实，并大感迷惑。他认为这一事实会被用做反对其进化论的有力证据。但他同时解释到，寒武纪的动物一定是来自前寒武纪动物的祖先，是经过很长时间的进化过程产生的；寒武纪动物化石出现的“突然性”和前寒武纪动物化石的缺乏，是由于地质记录的不完全或是由于老地层淹没在海洋中的缘故。