遗传和进化

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第十五章 遗传和进化
群体遗传学
第一节 进化概说
达尔文和华莱士
分子水平的进化
1 蛋白质的进化
（1）氨基酸种类的进化
（2）蛋白质分子的进化
2 和酸的进化
（1）DNA量的进化
（2）DNA质的进化
蛋白质的进化
四种蛋白质的进化速率
不同动物类群的DNA含量
进化中核苷酸的替换速率
遗传体系的进化
1 遗传物质的进化(RNA→DNA)
2 遗传密码的进化
(单核苷酸→二联体→三联体→稳定三联体）
3 基因组的进化
（无调控→有调控→复杂的调控）
4 染色体组的进化
（通过染色体畸变，产生新的染色体组）
线粒体的遗传密码
染色体组的进化
五个果蝇物种的单倍体核型
果蝇的五个种
D.melanigaster
D.subobscula
D.pseudoobscura
D.ananassae
D.willistoni
麂(鹿属动物中具有极大染色体不对称性的几个物种)
赤麂
小麂
赤鹿
赤鹿和小麂的染色体不对称性
月见草及其染色体组型 (几乎波及整个染色体组的 易位保证永久杂种的维持)
第二节 进化理论
一 拉马克的获得性遗传学说
1 生物生长的环境，使它产生某些欲求。
2 生物改变旧的器官，或产生新的痕迹器官,以适应这些欲求。
3 继续使用这些痕迹器官，使这些器官的体积增大，功能增进，但不用时可以退化或消失。
4 环境引起的性状改变是会遗传的，从而把这些改变了的性状传递给下一代。
拉马克对于生物进化的解释
二 达尔文的自然选择学说
1 生物个体之间存在变异,其变异有一部分由遗传引起。
2 生物的繁殖潜力过剩，繁育能力不同，自然资源有限。
3 不同个体对环境变化的适合度不同，由遗传决定的适合度在竞争中获得优势。
4 适者生存使物种得到进化。
通过自然选择的进化学说
突变为进化提供原料
蓝贻贝在美国东海岸不同地区的遗传多样性
新基因的起源
1 突变
通过错义突变和无义突变改变蛋白质的功能,形成新基因。
2 基因移位
将原来等位的基因变成不等位的基因，使基因的数量增加。
群体的遗传平衡
群体(Mendelian population)：在各个体间有相互交配关系并共享有一整套基因的集和体。通过个体间相互交配的结果，孟德尔德遗传因子以各种不同的方式从一代传递到下一代。
孟德尔群体就叫基因库，也即一个群体所包含的基因总数。
群体的遗传结构
基因频率
群体中和某基因相关的所有位点中，某特定的等位基因所占的比例。
基因型频率
群体的所有个体中，某特定基因型的个体所占的比例。
在英国的一个小镇：BB 452, Bb 43, bb 2
f(BB) = 452/497= 0.909…………D
f(Bb) = 43/497 = 0.087…………H
f(bb) = 2/497 = 0.004…………R
总数 1.000
p = f(B) = 0.909+1/2 0.087=0.9525
q = f(b) = 0.04+ 1/2 0.087=0.0475
Or
p=f(B)=(452 2+43)/((452+43+2) 2)=0.9529
q = f(b) = (43+2 2)/994=0.0475
哈代－范堡定律
在随机交配的大群体中，如果没有其他
因素的干扰，则各代基因频率保持不变。
2. 在任何一个大群体内，不论其基因频率和基因型频率如何，只要一代的随机交配，这个群体就可达到遗传平衡。
3. 一个群体在平衡状态时，基因频率和基因型频率的关系是：D＝p2, H=2pq, R=q2； p2 + 2pq + q2 =1
伴性遗传基因在群体中的平衡趋势
改变基因频率的因素
突变
选择
迁移
遗传漂变
突变影响下基因频率的变化
(1-q)u=qv
u-qu=qv
选择对基因频率的影响
1 适合度
某一基因型跟其他基因型相比时,能够存活并留下后代的相对能力。记作W
2选择系数
在选择作用下降低的适合度，记作s
s+1-W
选择对隐性个体不利
选择对显性个体不利
突变和选择联合作用下的群体平衡
美国王蝶及在迁移后的聚集群体
遗传漂变
因遗传漂变引起基因频率改变的标准差:
基因频率的随机漂变(p=0.50)
群体大小
10 50 100 200
0.11 0.05 0.04 0.03
群体中遗传多态性现象
选择对杂合体有利,维持遗传多态性
选择的创造性作用
1 自然选择
动物的人工选择
植物的人工选择
自然选择还是定向突变
第三节 物种的形成
一、隔离
1 地理隔离
生态隔离 季节隔离
2 生殖隔离
受精前隔离
心理隔离 受精隔离
受精后隔离
杂种不活 杂种不育 杂种衰退
由隔离所导致的生物性状分化
加拉帕戈斯群岛的地雀（莺鸟）
渐变式新种形成
爆发式新种形成
第四节 育种实践中的人工选择
1 环境条件的作用
环境条件提供选择手段
环境条件提供选择背景
2 遗传变异的作用
遗传变异提供选择的原材料
杂交提供更丰富的遗传重组合
转基因技术引入定向突变材料
转基因猪
转基因番茄
第五节 育种实践中的远缘杂交