1、LOGO第一节 生物进化的理论第四章生物的进化女娲造人“创世说”认为：生物是由上帝创造的，物种是不变的。神创论新课导入 拉马克不相信“创世说”并提出了生物进化理论。19世纪中叶，达尔文在拉马克生物进化理论的基础上，提出了比较完整的生物进化理论。生物进化理论是生命科学的核心理论。世界上第一位比较系统地阐明生物进化理论的是法国著名科学家拉马克。拉马克 历史贡献一、达尔文生物进化理论的基础1 积极思维环境发生变化，使得原先生活在这个环境中的生物发生了某些变异，环境多样性是生物多样性原因。生物有的器官由于经常使用而发达，有的器官由于不使用而退化，即“用进废退”。由于适应环境的变化而引起的能够遗传的性状
2、变异称为“获得性遗传”。鼹鼠穴居，视觉明显退化，前足适宜挖掘。白鹭的腿特别长一、达尔文生物进化理论的基础拉马克生物进化理论主要观点2生物是由上帝创造的，物种是不变的。“用进废退”“获得性遗传”阅读课本106页找出英国科学家达尔文的生物进化理论提出了哪些基本观点？一、达尔文生物进化理论的基础贝格尔号贝格尔号达尔文历时5年的时间，观察和记录了许多生物，收集了大量动植物标本。提出了以“自然选择”学说为核心的生物进化理论。二、达尔文生物进化理论犰狳南美草原一种动物化石复原图物种是可变的，生物进化通过物种的演变而进行，地球上现今生存的物种，都是曾经存在过的物种的后代，源于共同的原始祖先。达尔文生物进化理
3、论的内容二、达尔文生物进化理论1基本观点一：“物种演变和共同起源”生存斗争包含了生物与同种或异种生物以及与无机环境之间的斗争。生存斗争是由生物的过度繁殖引起的。生存斗争的结果是“适者生存，不适者被淘汰”，这一过程就是自然选择。二、达尔文生物进化理论达尔文生物进化理论的内容2基本观点二：“生存斗争和自然选择”u 在马德拉群岛的克格伦岛上，达尔文观察了50多种甲虫，其中有200种甲虫的翅明显退化或无翅，而另一些甲虫的翅则非常发达。u 达尔文的解释：强烈的海风对甲虫翅的多种性状进行了选择。在连续的世代中，翅非常发达和翅明显退化的甲虫获得了最好的生存机会，而那些翅较弱、飞行能力不强的甲虫常常被海风吹落
4、到海水里。翅非常发达和翅明显退化的甲虫能适应海岛的海风环境，并世代繁衍。二、达尔文生物进化理论达尔文生物进化理论的内容3基本观点三：“适应是自然选择的结果”情境：情境：如果在灰色翅的（基因型为如果在灰色翅的（基因型为aa）昆虫群体中偶）昆虫群体中偶然出现了一只绿色翅（基因型为然出现了一只绿色翅（基因型为Aa）的变异个体）的变异个体,且绿色且绿色比灰色更不容易被天敌发现。比灰色更不容易被天敌发现。1.1.根据达尔文的根据达尔文的“适者生存适者生存”观点，该绿色个体一观点，该绿色个体一定能被选择下来吗？定能被选择下来吗？2.2.如果该个体能够很好的活下来，它体内的如果该个体能够很好的活下来，它体内
5、的A A基因怎基因怎样才能遗传给它的下一代呢？样才能遗传给它的下一代呢？出现有利变异个体内的有利基因只有在群体中，通过有性生殖才能世代延续现代综合进化论种群是生物进化的基本单位，突变（基因突变和染色体变异）和基因重组提供进化的原材料，自然选择决定生物进化的方向，隔离是物种形成的必要条件。生物学家杜布赞斯基n 提出者：n 内容：三、现代生物进化理论以自然选择学说为核心1.种群是生物进化的基本单位种群：指生活在一定区域的同种生物的全部个体的集合。三、现代生物进化理论以自然选择学说为核心判断下列是否属于种群判断下列是否属于种群（1）一个池塘中的全部鱼）一个池塘中的全部鱼 （2）一个池塘中的全部鲤鱼）
6、一个池塘中的全部鲤鱼（3）两个池塘内的全部青蛙）两个池塘内的全部青蛙（4）一片草地上的全部植物）一片草地上的全部植物（5）一片树林中的全部猕猴）一片树林中的全部猕猴否否是是否否否否是是1.种群是生物进化的基本单位种群基因库：一个种群中全部个体所含有的基因总和。种群基因库的组成是不断变化的，主要体现在基因频率和基因型频率的改变上。三、现代生物进化理论以自然选择学说为核心 这些金鱼各自有自这些金鱼各自有自己的基因，共同构成了己的基因，共同构成了种群的基因库。种群的基因库。它们各它们各自的基因都是基因库的自的基因都是基因库的一部分一部分。个体数目越多，。个体数目越多，个体间的差异越大，基个体间的差异
7、越大，基因库也就越大。因库也就越大。基因频率基因频率 是指在一个是指在一个种群基因库种群基因库中，中，某个基因某个基因占全占全部部等位基因数等位基因数的比率。的比率。基因频率基因频率 100%100%基因型频率基因型频率 是指某种是指某种特定基因型的个体特定基因型的个体占占种群中全部个种群中全部个体体的比率。的比率。基因型频率基因型频率 100%100%3.基因频率和基因型频率基因频率和基因型频率A a c b B D C da c B.基因库:一个种群中全部个体所含有的全部基因叫做这个种群的基因库。aAAA%例：绿色：A，褐色：a。随机抽取100个体,其中AA30个，Aa60个，aa10个,
8、求该种群基因A和基因型AA的频率。20060230%A=60%a%=1-A%=40%分子分母同除分子分母同除221100601003020060230%AAA%1/2Aa%=AA%+1/2Aa%100%10030%AA三、现代生物进化理论以自然选择学说为核心应用概念（总个体数）的个体数aaAaAAAAAA%解解:基因频率基因频率 =种群中该基因的数目种群中该基因的数目 全部等位基因的总数全部等位基因的总数 100%100%基因型频率基因型频率 =该基因型个体数该基因型个体数 该种群个体总数该种群个体总数 100%100%=纯合子基因型频率纯合子基因型频率 +1/2+1/2杂合子基因型频率杂合子
9、基因型频率二二、突变和基因重组产生进化的原材料、突变和基因重组产生进化的原材料突变、基因重组和染色体变异突变、基因重组和染色体变异可以形成可以形成可遗传的变异，其中，把可遗传的变异，其中，把基因突变和染基因突变和染色体变异色体变异统称为统称为突变突变（1 1）可遗传的变异的来源）可遗传的变异的来源:（2 2）自然界中突变的频率很低，能作为进）自然界中突变的频率很低，能作为进化的原材料吗？化的原材料吗？果蝇约有2.0 104 个基因，假定每个基因的突变频率都是1.0 10-5，对于一个约有1.0 107 个个体的种群来说，这样该种群每一代出现的基因突变数是：2.0 104 10-5 107=2.
10、0 107(个个)2.突变和基因重组产生进化的原材料大量的突变基因重组多种多样的基因型多种多样可遗传的变异类型自然突变的频率很低三、现代生物进化理论以自然选择学说为核心（1）在自然界中，由突变和基因重组产生的可遗传的变异，为生物进化提供原材料。（2）基因突变产生新的等位基因，是影响基因频率变化的主要原因。在生殖过程中，等位基因通过基因重组形成不同的基因型，产生可遗传变异。只是提供生物进化的原材料，不能决定生物进化的方向。三、现代生物进化理论以自然选择学说为核心2.突变和基因重组产生进化的原材料三三、自然选择决定生物进化的方向。、自然选择决定生物进化的方向。1919世纪世纪2020世纪世纪 积极
11、思维未污染区未污染区污染区污染区桦桦尺尺蛾蛾桦桦尺尺蛾蛾不同体色的桦尺蛾数量为什么会变化？三、现代生物进化理论以自然选择学说为核心(1)在这个探究实验中变黑的环境对桦尺蛾蛾产生了什么样的影响？变黑的环境对桦尺蛾蛾浅色个体的出生率有影响吗？(2)(2)在自然选择中，直接受选择的是基因型还是表现型？在自然选择中，直接受选择的是基因型还是表现型？变黑的环境使控制浅色的变黑的环境使控制浅色的s基因频率基因频率减少减少，S基因频率基因频率增加增加许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食敌捕食天敌看到的是天敌看到的是桦尺蛾的桦尺蛾的体色（表现型）体色（表现
12、型）而不是控制体色而不是控制体色的的基因基因原因：3.自然选择决定生物进化的方向在特定环境中，种群内可遗传的变异将赋予某些个体生存和繁殖的优势，经过自然选择，具有有利变异的个体更好地适应这种特定的生存环境，有更多机会繁衍后代，相应的基因频率会不断提高；相反，具有不利变异的个体较难生存下去，留下后代的机会更少，相应的基因频率会不断下降。自然选择的作用可以使种群的基因频率发生定向改变，最终导致生物朝着一定的方向不断进化。三、现代生物进化理论以自然选择学说为核心4隔离是物种形成的必要条件地理隔离生殖隔离隔离：物种：指具有一定的形态结构和生理功能特征，在自然状态下能够相互交配并能繁殖可育后代的一群生物
13、个体，简称“种”。三、现代生物进化理论以自然选择学说为核心指同种生物中不同种群的个体在自然条件下不能自由交流基因的现象。隔离主要包括地理隔离和生殖隔离。地理隔离指同一种生物由于地理屏障而被分隔成不同的种群，各种群之间不发生基因交流的现象。三、现代生物进化理论以自然选择学说为核心生殖隔离长期的地理隔离，同一物种可能演化为不同的物种，这些物种的个体之间不能自由交配或交配后不能产生可育后代的现象。加拉帕戈斯群岛上地雀的喙形进化示意图三、现代生物进化理论以自然选择学说为核心地理隔离如东北虎和华南虎长期的地理隔离变为两个不同的虎亚种。三、现代生物进化理论以自然选择学说为核心地理隔离荇菜与梅花因花期不同而
14、出现生殖隔离三、现代生物进化理论以自然选择学说为核心生殖隔离曼陀罗的花粉在其他植物的花的柱头上不能完全萌发成为花粉管，使得两性生殖细胞不能融合而形成生殖隔离。三、现代生物进化理论以自然选择学说为核心生殖隔离孔雀与巨嘴鸟因求偶方式不同而出现生殖隔离三、现代生物进化理论以自然选择学说为核心生殖隔离马和驴因后代骡子不育而表现生殖隔离三、现代生物进化理论以自然选择学说为核心生殖隔离动物因求偶方式、繁殖期不同造成不能交配。植物因开花季节、花的形态不同。动物胚胎发育早期死亡。产生的杂种后代没有生育能力。生殖隔离虽然阻断了不同物种之间遗传物质的自由交流，但是保证了物种的遗传稳定性。生殖隔离意义三、现代生物进
15、化理论以自然选择学说为核心归纳整理某物种地理 隔离变异后改变的基因频率互不影响某物种种群间的基因频率向不同的方向发展不同环境的不同自然选择种群间的基因库明显不同生殖隔离新物种三、现代生物进化理论以自然选择学说为核心4隔离是物种形成的必要条件自然自然选择选择1 1例：加拉帕例：加拉帕戈斯群岛上戈斯群岛上几种地雀几种地雀地理地理隔离隔离生殖生殖隔离隔离原原种种变异1变异2变异类型1新种1自然自然选择选择2 2变异类型2新种2基因频率的定向改变物种的形成物种的形成 长期的地理隔离而达到生殖隔离。长期的地理隔离而达到生殖隔离。生殖隔离一旦形成生殖隔离一旦形成，原来属于同一物种的生，原来属于同一物种的生
16、物就成了物就成了不同不同的物种。的物种。一个物种地理隔离生殖隔离新物种物种形成过程：隔离隔离形成新物种形成新物种的原因：的原因：（1）、不同的的种群出现不同的突变和基因）、不同的的种群出现不同的突变和基因重组，使不同种群基因频率的变化不同。重组，使不同种群基因频率的变化不同。（2）、生存的环境不同，选择的基因不同，）、生存的环境不同，选择的基因不同，使不同种群的基因频率的变化不同。使不同种群的基因频率的变化不同。因此，因此，隔离是物种形成的必要条件。隔离是物种形成的必要条件。注意注意：有时无需地理隔离也能形成：有时无需地理隔离也能形成新物种新物种 在自然界里还在自然界里还存在另一种物种形存在另
17、一种物种形成方式，它往往只成方式，它往往只需要几代甚至一代需要几代甚至一代就完成了，而且不就完成了，而且不需经过地理隔离。需经过地理隔离。例如，多倍体植物例如，多倍体植物的形成就是如此。的形成就是如此。自然界里几平将近自然界里几平将近一半的被子植物和一半的被子植物和某些栽培作物就是某些栽培作物就是这样形成的。这样形成的。AABBCC（普通小麦）（普通小麦）DD（黑麦）（黑麦）ABC配子D配子ABCD（不育）AABBCCDD（八倍体小黑麦）（八倍体小黑麦）（可育）秋水仙素处理例：八倍体小黑麦的培育1 1、突变和基因重组突变和基因重组产生进化的原材料产生进化的原材料2 2、自然选择自然选择决定生物
18、进化的方向决定生物进化的方向(定向定向)3 3、隔离是隔离是物种的形成必要条件物种的形成必要条件1、马（、马（2N64）和驴（）和驴（2N62）杂交能产）杂交能产生后代称骡子，能够正常发育，但不能生育，生后代称骡子，能够正常发育，但不能生育，这种情况称之为这种情况称之为 （）A、杂交育种、杂交育种 B、人工诱变、人工诱变 C、基因重组、基因重组 D、生殖隔离、生殖隔离2、产生上述情况的原因主要是产生上述情况的原因主要是 （）A、染色体结构发生了变化、染色体结构发生了变化 B、马和驴的遗传物质有本质区别、马和驴的遗传物质有本质区别 C、发生突变、发生突变 D、减数分裂过程中联会紊乱、减数分裂过程
19、中联会紊乱DD练习练习3 3、以自然选择学说为核心的现代生物进化理论认为、以自然选择学说为核心的现代生物进化理论认为,新物新物种的形成是种的形成是 A A、自然选择的结果、自然选择的结果B B、突变，选择和遗传的综合作用、突变，选择和遗传的综合作用C C、用进废退的结果、用进废退的结果D D、突变和基因重组，自然选择及隔离的综合作用、突变和基因重组，自然选择及隔离的综合作用4 4、下列关于隔离的叙述，不正确的是、下列关于隔离的叙述，不正确的是 A A、阻止了种群间的基因交流、阻止了种群间的基因交流B B、对所有的物种来说、对所有的物种来说,地理隔离必然导致生殖隔离地理隔离必然导致生殖隔离C C
20、、种群基因库间的差异是产生生殖隔离的根本原因、种群基因库间的差异是产生生殖隔离的根本原因D D、不同的物种之间必然存在着生殖隔离、不同的物种之间必然存在着生殖隔离（D）（B）(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？思考与讨论1.假设上述昆虫种群非常大，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，不同翅色的个体生存和繁殖的机会是均等的，基因A和a都不产生突变，根据孟德尔的分离定律计算。亲代基因型的比值亲代基因型的比值AAAA(30%)(30%)Aa(60%)Aa(60%)aa(10%)aa(10%)亲代的配子的
21、比值亲代的配子的比值A A()()a()a()子一代基因型频率AAAA()Aa()aa()子一代基因频率A()A()a()a()(4)将计算结果填入上表，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？60%60%40%40%36%36%48%48%24%24%60%60%40%40%理想种群自由交配时，无论交配多少代，其基因频率和基因型频率均不发生改变。思考与讨论1.假设上述昆虫种群非常大，所有的个体都是自交并产生后代，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都不产生突变，根据孟德尔的分离定律计算。种群的基因频率和基因型频率会变化吗？亲代基因型
22、的比值亲代基因型的比值AA(30%)AA(30%)Aa(60%)Aa(60%)aa(10%)aa(10%)亲代的配子的比值亲代的配子的比值A A()()a()a()子一代基因型频率AAAA()Aa()aa()子一代基因频率A()A()a()a()理想种群自交时，其基因频率会发生改变，而基因型频率不变。当等位基因只有一对（当等位基因只有一对（A、a）时，设）时，设p代表代表A基因的频率，基因的频率，q代表代表a基基因的频率，则：因的频率，则：若干代以后，该种群的基因频率会不会发生改变？那么，这个种群的基因频率就保持稳定不变，保持平衡；就称为遗传平衡定律，也叫哈迪-温伯格定律。三、现代生物进化理论以自然选择学说为核心在一个进行有性生殖的理想种群中（种群是种群是极大极大的。的。种群中个体间的是种群中个体间的是自由交配自由交配并能产生可育后代的。并能产生可育后代的。没有没有突突变变发生。发生。没有没有迁入和迁出迁入和迁出。没有没有自然选择自然选择。）pq1雄配子雌配子A(p)a(q)A(p)AA(p2)Aa(pq)a(q)Aa(pq)aa(q2)即：AA（显性纯合子）的基因型频率p2，Aa（杂合子）的基因型频率2pq，aa的基因型频率q2。实例：若已知实例：若已知AA的基因型频率为的基因型频率为m，则，则A的基因频率为的基因频率为 。m1.种群是生物进化和繁殖的基本单位
