现代生物进化理论简介课件.ppt

1、现代生物进化理论简介现代生物进化理论简介(一一)自然选择学说的主要内容自然选择学说的主要内容 生物的变异有的是有利于生存的，生物的变异有的是有利于生存的，有的是不利于生存的。有的是不利于生存的。生物个体之间的相互斗争，以及生生物个体之间的相互斗争，以及生物与无机自然条件之间的斗争的现象；物与无机自然条件之间的斗争的现象；生物的繁殖能力总是大大地超过环生物的繁殖能力总是大大地超过环境的承载能力；境的承载能力；一、达尔文的自然选择学说一、达尔文的自然选择学说（1）、过度繁殖）、过度繁殖（2）、生存斗争）、生存斗争（3）、遗传和变异）、遗传和变异 达尔文把在生存斗争中，适者生存，达尔文把在生存斗争中

2、，适者生存，不适者被淘汰的过程叫做自然选择。不适者被淘汰的过程叫做自然选择。经生存斗争，凡是生存下来的生物经生存斗争，凡是生存下来的生物个体都是对环境能适应的，而被淘汰的生个体都是对环境能适应的，而被淘汰的生物都是对环境不适应的。物都是对环境不适应的。（4）、适者生存）、适者生存（二）、自然选择的概念（二）、自然选择的概念(三三)、对长颈鹿的进化过程的解释、对长颈鹿的进化过程的解释 长颈鹿的祖先存在的长颈鹿的祖先存在的个体差异个体差异，有的长颈鹿的颈和前肢长一些，有的长颈鹿的颈和前肢长一些，有的长颈鹿的颈和前肢短一些。有的长颈鹿的颈和前肢短一些。在缺乏青草的环境中，颈和前肢在缺乏青草的环境中，

3、颈和前肢长一些的长颈鹿由于能够吃到高处长一些的长颈鹿由于能够吃到高处的树叶而得以生存，而颈和前肢较的树叶而得以生存，而颈和前肢较短的个体则遭淘汰。短的个体则遭淘汰。颈和前肢较长的变异，通过自颈和前肢较长的变异，通过自然环境的然环境的定向选择定向选择而得到逐代的而得到逐代的积累和加强积累和加强，逐渐进化成现在的，逐渐进化成现在的长颈鹿。长颈鹿。(四四)、有关自然选择学说的几个结论、有关自然选择学说的几个结论遗传和变异是生物进化的内在因素遗传和变异是生物进化的内在因素 生物的变生物的变异为生物进化提供了原始的选择材料；生物的异为生物进化提供了原始的选择材料；生物的遗传使有利的变异在后代里得到积累和

4、加强。遗传使有利的变异在后代里得到积累和加强。生存斗争推动着生物的进化，它是生物进化生存斗争推动着生物的进化，它是生物进化的动力。的动力。自然选择是通过自然选择是通过生存斗争生存斗争来实现的。来实现的。生物的变异是生物的变异是不定向的不定向的，而自然选择是，而自然选择是定向定向的的。定向的自然选择决定着生物进化的方向。定向的自然选择决定着生物进化的方向。适者生存是自然选择的结果。适者生存是自然选择的结果。过度繁殖为自然选择提供了更多的材料，并过度繁殖为自然选择提供了更多的材料，并且加剧了生存斗争。同时过度繁殖本身也是自且加剧了生存斗争。同时过度繁殖本身也是自然选择的结果。然选择的结果。人工选择

5、人工选择与自然选与自然选择相比有择相比有何不同？何不同？(五五)、对自然选择学说的评价、对自然选择学说的评价能够科学的解释能够科学的解释生物进化的原因，以及生物进化的原因，以及生物的多样性和适应性。生物的多样性和适应性。达尔文发表达尔文发表物种起源物种起源时，还没有遗时，还没有遗传学的理论。因此，他对于传学的理论。因此，他对于遗传和变异的遗传和变异的性质，自然选择对遗传和变异如何起作用性质，自然选择对遗传和变异如何起作用等问题，不可能做出本质上的阐述。等问题，不可能做出本质上的阐述。(六六)、生物进化理论的发展、生物进化理论的发展遗传和变异的研究遗传和变异的研究性状水平性状水平分子水平分子水平

6、自然选择作用等问题自然选择作用等问题 个体为单位个体为单位群体为单位群体为单位二、现代生物进化理论二、现代生物进化理论(一一)种群是生物进化的基本单位种群是生物进化的基本单位1 1、种群、基因库、基因频率、种群、基因库、基因频率种群：种群：生活在同一地点的同种生物的生活在同一地点的同种生物的 一一 群个体。群个体。种群的基因库：种群的基因库：一个种群的全部个体所一个种群的全部个体所 含有的全部基因。含有的全部基因。种群是生物繁殖的基本单位。种群是生物繁殖的基本单位。请举几个种群的实例。请举几个种群的实例。每一个种群都有它自己的基因库，种群每一个种群都有它自己的基因库，种群中的个体一代一代地死亡

7、，但基因库却在代中的个体一代一代地死亡，但基因库却在代代相传的过程中保持和发展。所以，生物进代相传的过程中保持和发展。所以，生物进化的单位不是个体，而是种群。化的单位不是个体，而是种群。种群是生物进化的基本单位。种群是生物进化的基本单位。基因频率：基因频率：某种基因在某种群中出现的比例。某种基因在某种群中出现的比例。从某个种群中随机抽出从某个种群中随机抽出100100个个体，测知基个个体，测知基因型为因型为AAAA、AaAa和和aaaa的个体分别是的个体分别是3030、6060和和1010个，求基因个，求基因A A和和a a的基因频率。的基因频率。表面看，自然选择是对一个个生物个体表面看，自然

8、选择是对一个个生物个体的选择，实质上是对个体所包含的变异进行的选择，实质上是对个体所包含的变异进行选择。从现代分子遗传水平看，自然选择实选择。从现代分子遗传水平看，自然选择实质上是对变异所对应的基因的选择，从而改质上是对变异所对应的基因的选择，从而改变着群体中不同基因的基因频率。变着群体中不同基因的基因频率。生物进化的生物进化的过程的实质过程的实质是种群基因是种群基因频率发生变频率发生变化的过程。化的过程。哈迪哈迪-温伯格定律温伯格定律19081908年，英国数学家哈迪和德国医生温伯年，英国数学家哈迪和德国医生温伯格分别提出关于基因稳定性的见解。他们指出，格分别提出关于基因稳定性的见解。他们指

9、出，一个有性生殖的自然种群中，在符合以下五个一个有性生殖的自然种群中，在符合以下五个条件的情况下，条件的情况下，各等位基因的频率和等位基因各等位基因的频率和等位基因的基因型频率在一代一代的遗传中是稳定不变的基因型频率在一代一代的遗传中是稳定不变的。的。或者说是保持着基因平衡的。或者说是保持着基因平衡的。这五个条件是：这五个条件是：1)1)种群很大种群很大 2)2)随机交配随机交配 3)3)没有突变没有突变 4)4)没有个体迁入迁出没有个体迁入迁出 5)5)没有选择没有选择基因频率与基因型频率的关系基因频率与基因型频率的关系一对等位基因一对等位基因AaAa，A A的频率为的频率为p p，a a的

10、的频率为频率为q q，则：，则：AAAA的机率为的机率为p p2 2；AaAa的机率为的机率为2pq2pq；aaaa的机率为的机率为q q2 2即即:(:(A+a)A+a)2 2=A=A2 2+2Aa+a+2Aa+a2 2=AA+2Aa+aa=AA+2Aa+aa =p =p2 2+2pq+q+2pq+q2 2例例1 1、中心血防站调查了、中心血防站调查了17881788个个MNMN血型其中血型其中397397人是人是MM型（型（L LMML LMM），），861861人是人是MNMN型型（L LMML LN N），），530530人是人是NNNN（L LN NL LN N），请分别计），请分别

11、计算算L LMM和和L LN N的基因频率。的基因频率。L LM M _ L LN N_例例2 2、据调查得知，某小学的学生中基因型、据调查得知，某小学的学生中基因型比率为：比率为：X XB BX XB B：X XB BX Xb b：X Xb bX Xb b：X XB BY Y：X Xb bY Y=44%=44%：5%5%：1%1%：43%43%：7%7%，则，则X Xb b的基因的基因频率是频率是_例例3 3、在一个处于遗传平衡的种群中，有、在一个处于遗传平衡的种群中，有AAAA个个体体400400只，只，AaAa的个体的个体500500只，只，aaaa的个体的个体100100只，只，则三年

12、后，该种群中则三年后，该种群中AAAA基因型和基因型和aaaa基因型个体基因型个体各占各占_和和_。46.3%9.3%42.25%12.25%例四、人类的血型有例四、人类的血型有A A、B B、ABAB、OO四种，它们四种，它们的基因型分别是的基因型分别是_,_,又已知又已知人群中的人群中的I IA A、I IB B、i i基因频率分别为基因频率分别为0.40.4、0.40.4、0.20.2，则人群中，则人群中A A型血、型血、B B型血、型血、ABAB型血、型血、OO型型血的出现的比例分别为血的出现的比例分别为_。即即:(:(I IA A+I+IB B+i)+i)2 2=(I=(IA A)2

13、 2+(I+(IB B)2 2+i+i2 2+2I+2IA Ai+2Ii+2IB Bi+2Ii+2IA AI IB BA A型型A A型型B B型型B B型型OO型型ABAB型型影响基因频率的因素影响基因频率的因素 在自然条件下，在自然条件下，哈迪哈迪-温伯格定律温伯格定律所需的五个条件是所需的五个条件是难以满足的，因而难以满足的，因而基因频率总是要发基因频率总是要发生改变，也就是说生改变，也就是说进化在任何种群中进化在任何种群中都是必然要发生的。都是必然要发生的。突变和基因重组突变和基因重组自然选择自然选择遗传漂变和迁移遗传漂变和迁移(二二)突变和基因重组产生生物进化的原材料突变和基因重组产

14、生生物进化的原材料(三三)自然选择使种群的基因频率定向改变自然选择使种群的基因频率定向改变并决定生物进化的方向并决定生物进化的方向1 1、物种的概念物种的概念 不同物种间存在生殖隔离不同物种间存在生殖隔离 (四四)隔离和物种形成隔离和物种形成地理隔离地理隔离生殖隔离生殖隔离3 3、物种的形成、物种的形成2 2、隔离的类型、隔离的类型1)1)地理隔离导致生殖隔离地理隔离导致生殖隔离例：达尔文地雀例：达尔文地雀种群种群小种群小种群自然选择自然选择基因频率发生改变基因频率发生改变生殖隔离生殖隔离新物种新物种地理隔离地理隔离基因库的差异基因库的差异2)2)有时无需地理隔离也能形成新物种有时无需地理隔离

15、也能形成新物种 在自然界里还存在自然界里还存在另一种物种形成方在另一种物种形成方式，它往往只需要几式，它往往只需要几代甚至一代就完成了，代甚至一代就完成了，而且不需经过地理隔而且不需经过地理隔离。例如，多倍体植离。例如，多倍体植物的形成就是如此。物的形成就是如此。自然界里几平将近一自然界里几平将近一半的被子植物和某些半的被子植物和某些栽培作物就是这样形栽培作物就是这样形成的。成的。AABBCC（普通小麦普通小麦）DD（黑麦黑麦）ABC配子配子D配子配子ABCD（不育不育）AABBCCDD（八倍体小黑麦八倍体小黑麦）（可育）（可育）秋水仙素处理秋水仙素处理例：八倍体小黑麦的培育例：八倍体小黑麦的

16、培育例：例：不同人种不同人种 世界各世界各地的人虽然地的人虽然各有不同，各有不同，但他们之间但他们之间可以彼此通可以彼此通婚，并且产婚，并且产生可育的后生可育的后代。因此，代。因此，全世界的人全世界的人在生物学上在生物学上属于同一个属于同一个物种物种智智人。人。例：例：东北虎与华南虎东北虎与华南虎 东北虎和华南虎东北虎和华南虎分别生活在我国的东分别生活在我国的东北地区和华南地区，北地区和华南地区，这两个地区之间的辽这两个地区之间的辽阔地带就起到了地理阔地带就起到了地理隔离的作用。经过长隔离的作用。经过长期的地理隔离，这两期的地理隔离，这两个种群之间产生了明个种群之间产生了明显的差异，成为两个显

17、的差异，成为两个不同的虎亚种。不同的虎亚种。例：例：马与驴的生殖隔离马与驴的生殖隔离马马驴驴骡骡种群是生物进化的基本单位种群是生物进化的基本单位突变和基因重组、自然选择及隔离是物种突变和基因重组、自然选择及隔离是物种形成过程的三个基本环节（突变和基因重形成过程的三个基本环节（突变和基因重组产生生物进化的原材料，自然选择使种组产生生物进化的原材料，自然选择使种群的基因频率定向改变并决定生物进化的群的基因频率定向改变并决定生物进化的方向，隔离是新物种形成的必要条件）。方向，隔离是新物种形成的必要条件）。生物进化的实质在于种群基因频率的改变。生物进化的实质在于种群基因频率的改变。以自然选择学说为核心

18、的现代生物进化以自然选择学说为核心的现代生物进化理论的基本观点是：理论的基本观点是：人工选择和自然选择的比较，我们可以比较人工选择和自然选择的比较，我们可以比较它们的不同点、相同点和二者的联系。它们的不它们的不同点、相同点和二者的联系。它们的不同点主要是人工选择起选择作用的是人，自然选同点主要是人工选择起选择作用的是人，自然选择起选择作用的是环境，人工选择创造品种，自择起选择作用的是环境，人工选择创造品种，自然选择创造物种，人工选择所用的时间比较短，然选择创造物种，人工选择所用的时间比较短，自然选择用的时间是及其漫长的。人工选择是对自然选择用的时间是及其漫长的。人工选择是对人有利，自然选择是对

19、生物的生存有利。人有利，自然选择是对生物的生存有利。再比较他们的相同点，人工选择和自然选择再比较他们的相同点，人工选择和自然选择都要利用生物的遗传和变异。第二点人工选择和都要利用生物的遗传和变异。第二点人工选择和自然选择都有创造力，都是定向的，他们都能定自然选择都有创造力，都是定向的，他们都能定向改变种群的基因频率。向改变种群的基因频率。人工选择创造品种必须建立在自然选择创造人工选择创造品种必须建立在自然选择创造物种的基础上。物种的基础上。练习练习:1、用达尔文进化论学说的观点来判断下列叙述，、用达尔文进化论学说的观点来判断下列叙述，其中正确的是其中正确的是 （）A.长颈鹿经常努力伸长颈和前肢

20、去吃树上的叶长颈鹿经常努力伸长颈和前肢去吃树上的叶子，因此颈和前肢都变得很长子，因此颈和前肢都变得很长 B.北极熊生活在冰天雪地的环境里，它们的身北极熊生活在冰天雪地的环境里，它们的身体就产生了定向的白色变异体就产生了定向的白色变异 C.野兔的保护色和鹰锐利的目光是它们长期相野兔的保护色和鹰锐利的目光是它们长期相互选择的结果互选择的结果 D.在长期有毒农药的作用下，农田害虫产生抗在长期有毒农药的作用下，农田害虫产生抗药性药性C2、用生物进化论的观点解释病菌抗药性不断增、用生物进化论的观点解释病菌抗药性不断增强的原因是强的原因是 （）A.使用抗菌素的剂量不断加大，病菌向抗药能力使用抗菌素的剂量不

21、断加大，病菌向抗药能力增强方向变异增强方向变异 B.抗菌素对病菌进行人工选择，生存下来的病菌抗菌素对病菌进行人工选择，生存下来的病菌都是抗药能力强的都是抗药能力强的 C.抗菌素对病菌进行自然选择，生存下来的病菌抗菌素对病菌进行自然选择，生存下来的病菌都是抗药能力强的都是抗药能力强的 D.病菌中原来就有抗药性强的个体，在使用抗菌病菌中原来就有抗药性强的个体，在使用抗菌素的过程中淘汰了抗药性弱的个体素的过程中淘汰了抗药性弱的个体C、D3、下列关于隔离的叙述正确的是、下列关于隔离的叙述正确的是 （）A.阻止了种群间的基因交流阻止了种群间的基因交流 B.对所有的物种来说，地理隔离必然导致对所有的物种来

22、说，地理隔离必然导致生殖隔离生殖隔离 C.种群基因库间的差异是产生生殖隔离的种群基因库间的差异是产生生殖隔离的根本原因根本原因 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A、C、D4、果蝇是常用的遗传学研究的实验材料，据资料、果蝇是常用的遗传学研究的实验材料，据资料显示，果蝇约有显示，果蝇约有104对基因，现有一黑腹果蝇的野对基因，现有一黑腹果蝇的野生种群，约有生种群，约有107个个体，请分析回答以下问题个个体，请分析回答以下问题 （1）该种群的全部个体所含有的全部基因统称为）该种群的全部个体所含有的全部基因统称为种群的种群的_，经观察，该种群果蝇有多种多样，经观察，

23、该种群果蝇有多种多样的基因型，分析其产生原因，是在突变过程中产生的基因型，分析其产生原因，是在突变过程中产生的的_，通过有性生殖中的，通过有性生殖中的_而产生的，而产生的，使种群中产生了大量的可遗传的使种群中产生了大量的可遗传的_，其产生，其产生的方向是的方向是_,其来源包括其来源包括_、_和和_。它们都能为生物进化提供。它们都能为生物进化提供_，但，但不能决定生物进化的不能决定生物进化的_。（2）假定该种群中每个基因的突变率都是）假定该种群中每个基因的突变率都是10-5，那么在该种群中每一代出现的基因突变数是那么在该种群中每一代出现的基因突变数是_。（3）随机从该种群抽出）随机从该种群抽出1

24、00只果蝇，测知基因型只果蝇，测知基因型AA或或Aa（灰身）（灰身）96只，只，aa（黑身）（黑身）4只，请问只，请问A基基因的基因频率为因的基因频率为_，a的基因频率为的基因频率为_。杂。杂合子果蝇有合子果蝇有_只。只。（4）已知果蝇白眼（）已知果蝇白眼（b）为隐性基因，在该种群中）为隐性基因，在该种群中每每2500只果蝇中才有一只白眼果蝇，那么白眼只果蝇中才有一只白眼果蝇，那么白眼b基基因的基因频率为因的基因频率为_。（5）假定残翅（）假定残翅（v）的基因突变率为）的基因突变率为10-5，由于在，由于在正常环境条件下，残翅果蝇难以生存，结果长翅正常环境条件下，残翅果蝇难以生存，结果长翅（V）果蝇类型个体逐渐增多，）果蝇类型个体逐渐增多，V基因频率也随之基因频率也随之升高，经过许多代后，长翅类型成为种群中常见类升高，经过许多代后，长翅类型成为种群中常见类型。其他突变类型相比，残翅个体数要少得多，这型。其他突变类型相比，残翅个体数要少得多，这一现象说明一现象说明_.