种群基因组成的变化课件.pptx

1、 适应是自然选择的结果适应是自然选择的结果拉马克的进化学说观点1：当今所有的生物都是由更古老的生物进化来的（不是神创的），各种生物的适应性特征是在进化过程中逐渐形成的（是可变的）；观点2：适应的形成都是由于“用进废退”和“获得性遗传”。用进废退：器官越用越发达，废而不用就会造成形态上的退化；获得性遗传：这些因用进废退而获得的性状是可以遗传给后代的。物种不变物种不变论论：认为各种生物都是自古以来就如此的。食蚁兽舌头之所以细长，是长期舔食蚂蚁的结果鼹鼠长期生活在地下，视觉派不上用场，眼睛就萎缩、退化拉马克是历史上第一个系统提出进化理论的学者，这一理论否定了生命世界中某种神秘力量的存在，使人们认识到

2、物种是可变的，而且是由低等向高等不断进化的，这对于进化论的发展乃至整个生物科学的发展都起到了重要作用。适应是自然选择的结果适应是自然选择的结果拉马克的进化学说有什么进步意义？拉马克的进化学说有哪些局限性？你能举例反驳用进废退、获得性遗传的观点吗？用进废退和获得性遗传的观点，缺少科学证据的支持，过于强调环境的变化直接导致物种的改变，实际上环境的变化如果未引起遗传物质环境的变化如果未引起遗传物质的改变，就不会使生物发生可遗传的变异的改变，就不会使生物发生可遗传的变异。年轻时的斯瓦辛格和他的儿子 适应是自然选择的结果适应是自然选择的结果达尔文提出的自然选择学说，对生物的进化和适应的形成做出了合理的解

3、释，他认为适适应的来源是可遗传的变异，适应是自然选择的结果应的来源是可遗传的变异，适应是自然选择的结果。事实2：物种内的个体 数能保持稳定事实3：资源是有限的事实1：生物都有过度 繁殖的倾向推论推论1：个体间存在着：个体间存在着 生存斗争生存斗争事实4：同种个体间普 遍存在着变异事实5：许多变异是可 以遗传的推论推论2：具有有利变异的个：具有有利变异的个 体生存并留下后代体生存并留下后代 的机会多的机会多推论推论3：有利变异经逐代积有利变异经逐代积累，具有有利变异累，具有有利变异的个体数越来越多，的个体数越来越多，形成新的适应特征形成新的适应特征的生物新类型的生物新类型【达尔文自然选择学说的解

4、释模型达尔文自然选择学说的解释模型】适应是自然选择的结果适应是自然选择的结果【过度繁殖过度繁殖】：一般来说，种群都会繁殖出很多后代，而由于生存斗争的存在，自然种群通常都会维持在一个较为稳定的数量上，所以其中必然会有部分个体死亡。【变异变异】：种群中的个体都会出现变异，有些变异的个体会比其他个体更能适应当前的环境，从而更容易生存和繁殖。【自然选择自然选择】：在生存斗争中，大自然会青睐那些优势变异个体，从而产生了适者生存的结果，但这并不意味着在生存斗争中失败的个体一定就会死亡，它们会处于比较劣势的地位。【遗传遗传】：变异的特性会代代相传，最适应环境的变异个体会繁衍出更多的后代。长颈鹿的适应性特征示

5、意图 运用自然选择学说解释适应的形成运用自然选择学说解释适应的形成长颈鹿主要以树叶为食，而在漫长的干早季节，食物的缺乏是经常发生的。设想在某个历史时期，长颈鹿的祖先群体中出现了颈长的个体，这一变异是可以遗传的。这样的个体在生存和繁殖上具有什么优势？经过若干代的繁殖，长颈鹿祖先群体中颈长的个体所占的比例将会怎么变化？基于以上分析，请你用自己的话概括长颈鹿“长颈”的这一适应性特征是如何形成的。这样的个体更容易得到食物而生存下来，产生后代的概率更大。经过若干代的繁殖，群体中颈长的个体所占的比例会逐渐增加。在一定环境的选择作用下，可遗传的有利变异会赋予某些个体生存和繁殖的优势，经过代代繁殖，群体中这样

6、的个体会越来越多，有利变异通过逐代积累而成为显著的适应性特征。适应是自然选择的结果适应是自然选择的结果适应形成的必要条件适应形成的必要条件可遗传的有利变异环境的定向选择【判断正误判断正误】：适应的形成离不开生物的遗传和变异（内因）与环境（外因）的相互适应的形成离不开生物的遗传和变异（内因）与环境（外因）的相互作用作用。判断下列应适应及其形成相关的表述是否正确。适应不仅是指生物与环境的适应，也包括生物的结构与功能相适应。（）具有有利变异的个体都能成功的生存和繁殖后代，具有不利变异的个体会过早死亡，不能留下后代。（）适应相对性的根本原因是遗传的稳定性与环境不断变化之间的矛盾。（）使生物学摆脱神创论

7、（神创论认为生物是神创造的，物种是永恒不变的）的束缚，成为一门名副其实的科学；评述达尔文的自然选择学说的贡献评述达尔文的自然选择学说的贡献达尔文的生物进化论在与神创论和物种不变论的斗争中传遍了全世界。马克思和恩格达尔文的生物进化论在与神创论和物种不变论的斗争中传遍了全世界。马克思和恩格斯对达尔文的理论给予了高度评价斯对达尔文的理论给予了高度评价，认为，认为达尔文的进化论是科学史上的一次革命，极达尔文的进化论是科学史上的一次革命，极大地推动了大地推动了1919世纪自然科学的发展。世纪自然科学的发展。恩格斯将其誉为恩格斯将其誉为1919世纪自然科学的三大发现之一。世纪自然科学的三大发现之一。：达尔

8、文的自然选择学说的贡献：达尔文的自然选择学说的贡献：揭示了生物界的统一性是由于所有的生物都有共同祖先，而生物的多样性和适应性是进化的结果。生物界千差万别的种类之间有一定的内在联系，从而大大促进了生物学各个分支学科的发展。达尔文的自然选择学说的局限性达尔文的自然选择学说的局限性 ：限于当时的科学发展水平，达尔文对遗传和变异的认识还局限于性状性状水平，不能科学地解释遗传和变异的本质；达尔文的自然选择学说的局限性：达尔文的自然选择学说的局限性：达尔文强调物种是通过微小变异的逐渐积累而渐变的，多次强调“自然界没有飞跃”的观点，其实骤变也是物种形成的重要方式。达尔文主要是从个体个体水平上用“生存斗争、适

9、者生存”的观点来解释进化的原因，过于注重个体存活的进化价值，实际上进化是群体在长期繁衍过程中遗传上的变化，适者生存主要是为了产生更多的后代，而不是杀死竞争对手。分析生物进化观点对人们思想观念的影响分析生物进化观点对人们思想观念的影响达尔文的生物进化论和神创论的主要冲突是什么？达尔文提出生物进化论之后，为什么遭到许多人的攻击、谩骂和讥讽？：在西方国家，当时“神创论”和“物种不变论”占统治地位，人们普遍认为所有的物种都是神创造的，自古以来既没有物种的灭绝，也没有新物种的产生。而达尔文认为所有的生物都是由原始的共同祖先进化来的，生物界通过自然选择而不断进化，这一观点否定了“神创论”，不能为当时的宗教

10、观念所容，因此，遭到许多人的攻击、谩骂和讥讽。19世纪末，严复、梁启超等以自然选择学说中“物竞天择，适者生存”的观点，作为唤起同胞救国图强的警钟。这一做法在当时起到了什么作用？1898年严复把达尔文学说引入我国，当时正值西方列强欺压，甚至要瓜分中国之际，将“生存斗争、适者生存”的观点当做唤起国人“自强保种”的警钟，激励国人奋发图强，在客观上对中国社会带来了积极影响。分析生物进化观点对人们思想观念的影响分析生物进化观点对人们思想观念的影响马克思读了达尔文的物种起源后，在写给恩格斯的一封信中说：“虽然这本书用英文写得很粗略，但是它为我们的观点提供了自然史的基础。”马克思所说的“我们的观点”是指什么

11、观点？：达尔文的生物进化论对于人们正确认识人类在自然界的地位有什么启示？对人类正确认识自身在自然界的地位有重要意义。按照传统的宗教观点，人们是不可能接受人与猴有亲缘关系的，人是凌驾于万千物种之上的万物之灵，具有无上的优越地位。而按照达尔文的生物进化论，人和猴以及其他更低等的生物都具有原始的共同祖先，都是生物界长期进化的产物，人类同其他物种一样都是大自然的一员，这样的思想观念对人类的影响是非常深刻而长远的。马克思在这封信中所说的“我们的观点”是指辩证唯物主义观点。在生物进化论中，达尔文否认了自然界有非物质的、超自然的、特殊力量的存在，系统地揭示了各种生物之间、生物与无机环境之间的普遍联系。种群是

12、生物进化的基本单位种群是生物进化的基本单位 ：生物的基本特征体现在个体个体上，达尔文在解释长颈鹿的“长颈”的适应性特征时，将个体视为生物进化的基本单个体视为生物进化的基本单位位，认为自然选择作用的是个体，而且是个体的表型，进认为自然选择作用的是个体，而且是个体的表型，进化表现为个体在遗传组成和性状上的改变。化表现为个体在遗传组成和性状上的改变。如果非常不巧，有只变异成脖子很长的长颈鹿，由于过于高调，被它的天敌盯上而英年早逝，或者由于与其他短脖子的长颈鹿格格不入而被剩下，无法完成鹿生大事，那这种情况下，能说明长颈鹿进化了吗？通过以上分析可知：一个个体的适应能力无论有多强，但如果它的基因不能传给后

13、代，那么它在进化上就没有意义。因此个体不是生物进化的基本单位个体不是生物进化的基本单位。种群和种群基因库种群和种群基因库 ：在自然界，个体都会死亡，个体的表型会随着个体的死亡而消失，而决定表型的基因却可以随着生殖而世代延续，并且在群体中扩散。因此研究生物的进化，仅研究个体和表型是不够的，还须研究群体群体中基因组成基因组成的变化。为什么说种群才是生物进化的基本单位呢？为什么说种群才是生物进化的基本单位呢？（1）定义：生活在一定区域的同种生物全部个体的集合叫做种群。（2）特点：种群中的个体并不是机械地集合在一起，而是彼此间可以交配并通过繁殖将各自的基因传给后代，因此种群也是生物繁殖的基本单位；种群

14、的定义及特点：种群的定义及特点：（3）举例：一片树林中的全部猕猴 （）；一个草地上的所有蒲公英 （）；一个湖泊中的全部鱼（）；卧龙自然保护区中的全部大熊猫（）；（1）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；（2）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值；基因库、基因频率和基因型频率的定义：基因库、基因频率和基因型频率的定义：某昆虫种群中，绿色翅的基因为某昆虫种群中，绿色翅的基因为A A，褐色翅的基因位，褐色翅的基因位a a，从这个种群中随机抽取从这个种群中随机抽取100100个个体，测得个个体，测得基因型为基因型为AAAA、AaAa和和aaaa的个体

15、分别是的个体分别是3030、6060和和1010个。个。AAAA、AaAa和和aaaa的基因型频率分别是多少？的基因型频率分别是多少？A A、a a的基因频率又各是多少？的基因频率又各是多少？注：注：就这对等位基因来说，每个个体可以看作含有就这对等位基因来说，每个个体可以看作含有2 2个基因，这个基因，这100100个个体共有个个体共有200200个基因个基因。（3）基因型频率：在一个种群中，某基因型的个体数占该种群个体总数的比值；种群和种群基因库种群和种群基因库 ：基因型频率和基因频率的相关计算：基因型频率和基因频率的相关计算：A基因的频率为：（230+60）200=60%AA的基因型频率为

16、：30100=30%A基因的频率=AA基因型频率+1/2Aa基因型频率基因型频率=该基因型个体数该种群个体总数100%Aa的基因型频率为：60100=60%aa的基因型频率为：10100=10%a基因的频率为：（210+60）200=40%a基因的频率=aa基因型频率+1/2Aa基因型频率A/a基因频率=A/a基因的个数A和a的总数100%=30%+1/260%=60%=10%+1/260%=40%种群和种群基因库种群和种群基因库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

17、算。用数学方法讨论基因频率的变化用数学方法讨论基因频率的变化该种群产生的A配子和a配子的比值各是多少？子代基因型的频率各是多少？子代种群的基因频率各是多少？亲代基因型的频率AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比率A()A()a()a()亲代产生配子总数A()a()子一代基因型频率AA()Aa()aa()子一代基因频率A()a()30%30%30%30%30%30%10%10%36%36%48%48%16%16%60%60%40%40%60%60%40%40%用数学方法讨论基因频率的变化用数学方法讨论基因频率的变化卵细胞0.6A0.4a精子0.6A0.36AA0.24Aa0.4a0.

18、24Aa0.16aa（1）根据亲本基因型频率推出配子的基因频率AA(30%)Aa(60%)aa(10%)A(60%)a(40%)（2）通过配子结合算出子一代的基因型频率（3）从子一代的基因型频率，算出子二代各基因的频率A(60%)a(40%)AA(36%)Aa(48%)aa(16%)A(60%)a(40%)如果继续满足上述如果继续满足上述5 5个条件，这个种群中个条件，这个种群中的基因的基因A A和基因和基因a a的基的基因频率将永远保持相因频率将永远保持相同，而同，而AAAA、AaAa、aaaa的的基因型频率也一直会基因型频率也一直会保持保持0.360.36、0.480.48和和0.160.

19、16。：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？【总结总结】：种群的基因频率会同子一代一样。种群的基因频率会同子一代一样。用数学方法讨论基因频率的变化用数学方法讨论基因频率的变化如果一个种群符合下列条件：种群是极大的；种群个体间的交配是随机的，种群中每个个体与其他个体的交配机会是相等的；没有突变发生；种群之间不存在个体的迁移或基因交流；没有自然选择；那么这个种群的基因频率就可以一代代稳定不变，保持平衡。这就是遗传平衡定律，也称哈代温伯格平衡。：在满足上述5个条件的前提下：若种群中一对等位基因分别为A和a，设A的基因频率=p，a的基因频率=q，那么遗传平衡定律可以写成：用数

20、学方法讨论基因频率的变化用数学方法讨论基因频率的变化A=pA=pa=qa=qA=pA=pa=qa=qAA=pAA=p2 2 aa=q aa=q2 2Aa=pqAa=pqAa=pqAa=pq AA的基因型频率=p2 aa的基因型频率=q2 Aa的基因型频率=2pq (p(pq)=A%+a%=1q)=A%+a%=1 (p+q)(p+q)2 2=p=p2 2+2pq+q+2pq+q2 2=AA%+Aa%+aa%=1=AA%+Aa%+aa%=1 子一代雌配子子一代雄配子遗传平衡所指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。这也说明了在自然界种群的基因频率迟早要发生变化，也就是说种群的进化

21、是必然的。：种群基因频率的变化种群基因频率的变化现代遗传学研究表明，可遗传的变异来源于基因突变、基因重组和染色体变异基因突变、基因重组和染色体变异。其中，基因突变和染色体变异统称为突变突变。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。变异变异不可遗传变异可遗传变异基因突变染色体变异基因重组突变突变 ：种群基因频率的变化种群基因频率的变化由于自然界中基因自发突变频率很低，而且多数对生物体是有害的。那基因突变为什么还能够作为生物进化的原材料呢？例如：果蝇例如：果蝇1 1组染色体上约有组染色体上约有1.31.310104 4对基因，假定每个基因的突变

22、率都是对基因，假定每个基因的突变率都是1010-5-5，对，对一个中等大小的果蝇种群（约有一个中等大小的果蝇种群（约有10108 8个个体）来说，每一代出现基因突变数将是：个个体）来说，每一代出现基因突变数将是：1.31.310104 42 21010-5-510108 8=2.6=2.610107 7(个个)，由此可知每一代会产生大量的突变由此可知每一代会产生大量的突变。突变的有害和有利不是绝对的，这取决于生物的生存环境。例如：有翅的昆虫中有时会出现残翅和无翅的突变类型，这例如：有翅的昆虫中有时会出现残翅和无翅的突变类型，这类昆虫在正常情况下很难生存下去，但是在经常刮大风的海类昆虫在正常情况

23、下很难生存下去，但是在经常刮大风的海岛上，这类昆虫却因为不能飞行而避免被海风吹到海里淹死。岛上，这类昆虫却因为不能飞行而避免被海风吹到海里淹死。基因突变产生的等位基因，通过有性生殖过程中的基因重组，形成多种的基因型，从而使种群中出现多种多样可遗传的变异类型。(突变和基因重组都是随机的、不定向的)：自然选择对种群基因频率变化的影响自然选择对种群基因频率变化的影响【探究探究实践实践】：英国的曼彻斯特地区有一种桦尺蛾（其幼虫叫桦尺蠖）。它们夜间活动，白天栖息在树干上。杂交实验表明，桦尺蛾的体色受一对等位基因S和s控制，黑色（S）对浅色（s）是显性的。在19世纪中叶以前，桦尺蛾几乎都是浅色型的，该种群

24、中S基因的频率很低，在5%以下。到了20世纪中叶，黑色型的桦尺蛾却成了常见的类型，S基因的频率上升到95%以上。19世纪时，曼彻斯特地区的树干上长满了浅色的地衣。后来，随着工业的发展，工厂排放的煤烟使地衣不能生存，结果树皮裸露并被熏成黑褐色。长满地衣的树干上的桦尺蛾黑色树干上的桦尺蛾【提出问题提出问题】：桦尺蛾种群决定浅色性状中s基因的频率为什么越来越低呢？：自然选择对种群基因频率变化的影响自然选择对种群基因频率变化的影响【作出假设作出假设】：黑褐色的生活环境下，对浅色桦尺蛾生存不利，对黑色桦尺蛾生存有利，这种环境的选择作用使该种群的S基因的频率逐年上升，控制浅色的s基因频率逐年下降，这说明自

25、然选择可以使种群的基因频率发生定向改变。【讨论探究思路讨论探究思路】：通过创设数字化问题情境的方法来探究（其中数字是假设的）1870年，桦尺蛾种群的基因型频率如下：SS10%，Ss20%，ss70%。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蛾的生存，使得种群中浅色个体每年减少10%，黑色个体每年增加10%。第210年间，该种群每年的基因型频率是多少？基因频率是多少？假设桦尺蛾种群个体总数为假设桦尺蛾种群个体总数为100100个，则个，则SSSS个体数为个体数为1010个，个，SsSs个体数为个体数为2020个，个，SsSs个体数为个体数为7070个。由于浅色个体每年减少个。由于浅色

26、个体每年减少10%10%，黑色个体每年增加，黑色个体每年增加10%10%，则第，则第2 2年年SSSS个体数为个体数为1111个，个，SsSs个体数为个体数为2222，ssss个体数为个体数为6363个。第个。第3 3年年SSSS个体数为个体数为1212个，个，SsSs个体数为个体数为2424个，个，ssss个体数个体数为为5757个。第个。第4 4年年SSSS个体数为个体数为1313个，个，SsSs个体数为个体数为2727个，个，ssss个体数为个体数为5151个个 ：自然选择对种群基因频率变化的影响自然选择对种群基因频率变化的影响第第1 1年年第第2 2年年第第3 3年年第第4 4年年基因

27、型频率SS10%11.5%12.9%14.3%Ss20%22.9%25.8%29.7%ss70%65.6%61.3%56.0%基因频率S20%23%26%29%s80%77%74%71%升高降低【分析结果，得出结论分析结果，得出结论】：计算结果支持上述假设，在自然环境的选择作用下，该种群的S基因的频率逐年上升，控制浅色的s基因频率逐年下降，这说明自然选择可以使种群的基因频率发生定向改变。直接选择的是表型（体色），而不是基因型。因为天敌在捕食桦尺蛾时，看到的是直接选择的是表型（体色），而不是基因型。因为天敌在捕食桦尺蛾时，看到的是桦尺蛾的体色而不是控制体色的基因。桦尺蛾的体色而不是控制体色的基因

28、。：自然选择对种群基因频率变化的影响自然选择对种群基因频率变化的影响树干变黑会影响桦尺蛾种群中浅色个体的出生率吗？为什么？在自然选择过程中，直接受选择的是基因型还是表型？为什么？会影响。树干变黑后，浅色个体容易被发现，被捕食的概率增加，许多浅色个体可会影响。树干变黑后，浅色个体容易被发现，被捕食的概率增加，许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食，导致其个体数减少，影响出生率。能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食，导致其个体数减少，影响出生率。【讨论讨论】：【总结总结】：在自然选择的作用下，具有有利变异的个体有更多的机会产生后代，种群中相应基因的频率会不断提高；相反，具有不利变异的个体留下后代的机会少，种群中相应基因的频率会下降。