现代生物进化理论的主要内容

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现代生物进化理论的主要内容
生物《必修2》
问题探讨
情景：如果在灰色翅(基因型为aa)昆虫的群体中偶然出现一只绿色翅(Aa)的变异个体，且绿色比灰色更不容易被敌害发现。
讨论：
1.根据达尔文“适者生存”的观点，该绿色个体一定能被选择下来吗？为什么？
2.如果该绿色个体能很好的生活下来，它体内的A基因怎样才能传递给后代呢？
3.如果Aa变异个体与其他个体交配繁殖，后代都会是绿色的吗？
个体的有利变异基因只有在群体中，通过有性繁殖才能世代相传。有利变异个体（Aa）的有性繁殖的后代，还会出现aa的个体。因此，研究生物的进化，仅仅研究个体的表现型是否与环境相适应是不够的，还需要研究群体的基因组成的变化。
一、种群基因频率的改变与生物进化
自学思考：
1、什么是种群？种群有什么特点？
2、什么是种群的基因库？
3、基因频率的含义是什么？怎样计算基因频率？
二、现代生物进化理论
　
实例分析：
（1）一个池塘中的全部鲤鱼； 　　（2）一片草地上的全部蒲公英;　　 （3）一片草地上的全部植物； 　　（4）一个池塘中的全部鱼;
1.种群：指生活在一定地域的同种生物的全部个体的总和。
特点：彼此可以交配实现基因交流。
（一）种群是生物进化的基本单位
2．基因库：
种群全部个体所含有的全部基因。
3．基因频率：
（一）种群是生物进化的基本单位
在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率，叫做基因频率。
在一个种群中，某种基因型个体数占该种群个体总数的比率。
基因型频率：
4.基因频率的计算
某昆虫种群中，绿色翅的基因为A, 褐色翅的基因为a，调查发现AA、Aa、aa的个体分别占30%、60%、10%、那么A、a的基因频率各是多少？
基因频率=
该基因的总数
该等位基因的总数
基因频率=
纯合体基因型频率+杂合子基因型频率的一半
用数学方法讨论基因频率的变化
这一种群繁殖若干代后，其基因频率会不会发生变化呢？
问题：
探讨：
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%
从子代的基因型频率和基因频率的计算结果中，发现了什么现象？
亲代与子代的基因频率与基因型频率
(1)理想条件下：
种群非常大
所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后代
没有迁入和迁出
没有自然选择
基因都不产生突变
种群的基因频率保持不变
(2)自然条件下：
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？
会。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。
在自然界中，由于存在突变、基因重组、自然选择等因素，种群的基因频率总是在不断变化着,生物也就在不断向前进化。
什么叫种群？种群基因频率在什么条件下不会改变？
温故知新
基因突变的的特点和意义分别是什么
①普遍存在
②随机发生、不定向的
③频率很低
意义： ①是新基因产生的途径；
②是生物变异根本来源；
③是生物进化的原始材料。
温故知新
特点：
质疑
基因突变的频率很低，为什么能够作为生物进化的原材料？
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
× 108
=2 ×107
算一算
基因突变
染色体变异
基因重组
突变
可遗传的变异
—产生新的等位基因，这就可能使种群的基因频率改变。
（二）突变和基因重组产生进化的原材料
（二）突变和基因重组产生进化的原材料
1、突变指基因突变和染色体变异。
2、突变的有害和有利并不是绝对的,它取决于生物的生存环境。
3、突变和基因重组只产生生物进化的原材料,不能决定生物进化的方向。
自然选择对种群基因频率的影响
19世纪,桦尺蠖种群中黑色基因(S)频率为5%,浅灰色基因(s)频率为95%
20世纪,桦尺蠖种群中黑色基因(S)频率为95%,浅灰色基因(s)频率为5%
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%
70.7%
26%
29.2%
14.7%
56.1%
60.9%
26.1%
73.9%
29.3%
13.1%
(1) 变黑的环境对桦尺蠖浅色个体的出生率有影响吗？为什么？
(2)在自然选择中，直接受选择的是基因型还是表现型
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%
70.7%
26%
29.2%
14.7%
56.1%
60.9%
26.1%
73.9%
29.3%
13.1%
(3)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？
用现代生物进化理论分析英国工业区桦尺蠖体色的进化。
(1)在19世纪中叶以前，浅色的桦尺蠖在长满地衣的树干上不易发现，因此容易生存繁殖，因而种群中S（黑色）基因频率低。
(2)随着环境的改变（煤烟污染），浅色个体容易被发现，而黑色个体则容易生存。这样，在通过有性生殖产生的后代中，浅色个体数逐渐减少，s基因频率也随之降低；而黑色个体数数逐渐增加，S基因频率也随之增加。经过多代以后，黑色个体就成了常见的类型，S基因频率也达到95%以上。
表达
在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变,导致生物朝着一定的方向不断进化。
（三）自然选择决定生物进化的方向
种群中产生的变异是不定向的，而选择是定向的。自然选择淘汰不利变异基因、积累有利变异基因，使基因频率定向改变。
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除了自然选择以外，还有一些因素也会影响基因频率的变化。
例如，在一个种群中，某种基因的频率为2％，如果这个种群有50万个个体，含这种基因的个体就有1万个。如果这个种群只有50个个体，那么就只有1个个体具有这种基因。在这种情况下，可能会由于这个个体偶然死亡或没有交配，而使这种基因在种群中消失。这种现象叫做遗传漂变。一般种群越小，遗传漂变越显著。
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又如，在一个种群中，如果含有A基因的个体比含有a基因的个体更多地迁移到另一个地区，那么，这个种群中A基因和a基因的频率就会发生相应的变化。
可见，遗传漂变和迁移也是造成种群基因频率发生变化的重要原因。
1. AA、Aa、aa的个体分别占24%、72%、4%，那么A、a的基因频率是多少？( )
A. 36%和64% B. 57%和43%
C. 24%和72% D. 60%和40%
D
2．已知人眼的褐色(A)对蓝色(a)是显性。在一个有30000人的人群中，蓝眼的人3600人;褐眼的有26400人，其中纯合体有12000人。那么，在这一个人群中A和a的基因频率分别为 ( )
A 0.64和0.36 B 0.36和0.64
C 0.50和0.50 D 0.82和0.18
A
动动脑？
3、抽样调查某地100位女性和100位男性发现：女性中有5位色盲患者和20位携带者，男性中有15位色盲患者，则该地色盲基因的频率约是多少？
5×2 + 20 + 15
100×2 + 100
× 100% = 15%