67现代生物进化理论的主要内容

SS Ss ss S s
升高 降低
在这个探究实验中根据上面的数据分析， (3) 在这个探究实验中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？ 境对桦尺蠖产生了什么样的影响？变黑的环境对桦尺蠖 浅色个体的出生率有影响吗？ 浅色个体的出生率有影响吗？
变黑的环境使控制浅色的s基因频率减少， 变黑的环境使控制浅色的s基因频率减少， S基因频率增加。 基因频率增加。 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、 敌捕食
第2节 现代生物进化理论的主要内容
一、种群基因频率的改变与生物进化
探究活动（ 探究活动（一）
情景：如果在灰色翅（基因型为aa)昆虫的群体中偶 情景：如果在灰色翅（ 然出现一只绿色翅（ 的变异个体， 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。 更不容易被敌害发现。 讨论题目： 自然界中， 讨论题目： 自然界中，没有哪一个体是长生不死的 根据达尔文“适者生存、不适者淘汰” 1.根据达尔文“适者生存、不适者淘汰”的观点该绿色 一定能被选择下来吗 个体一定能被选择下来吗？ 个体一定能被选择下来吗？ 如果该绿色个体能很好的生活下来， 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？ 怎样才能传递给后代？ 个体的基因型也会随着个体的死亡而消失， 个体的基因型也会随着个体的死亡而消失，但决定表 有性生殖来传给后代 现型的基因却可以通过有性生殖来传给后代. 现型的基因却可以通过有性生殖来传给后代 与其他个体交配生殖，后代还会是绿色吗？ 3、如果Aa与其他个体交配生殖，后代还会是绿色吗？ 后代会发生性状分离，出现 的个体 的个体。 后代会发生性状分离，出现aa的个体。
子二代
子三代
36% 48% 16%
60%
36% 48% 16%
60%
40%
40%
分析各代基因频率与基因型频率相同吗？ （2）分析各代基因频率与基因型频率相同吗？
遗传平衡定律（哈代-温伯格定律） 遗传平衡定律（哈代-温伯格定律） 如果一个种群符合下列条件： 如果一个种群符合下列条件： 种群是极大的； ⒈种群是极大的； 种群个体间的交配是随机的， ⒉种群个体间的交配是随机的，也就是说种群中每一 个个体与种群中其他个体的交配机会是相等的； 个个体与种群中其他个体的交配机会是相等的； ⒊没有突变产生 ⒋种群之间不存在个体的迁移或基因交流 没有自然选择； ⒌没有自然选择； 那么，这个种群的基因频率（包括基因型） 那么，这个种群的基因频率（包括基因型）就可以一 代代稳定不变，保持平衡。（ 。（遗传平衡的种群是理想 代代稳定不变，保持平衡。（遗传平衡的种群是理想 的种群）。如果用p代表Y基因的基因频率， ）。如果用 的种群）。如果用p代表Y基因的基因频率，q代表基 的频率， 因y的频率，那么 p+q） =1； （p+q）2=p2+2pq+q2=1； Yy=2pq； p+q=1； p+q=1；YY=p2；Yy=2pq；yy=q2；
在有性生殖过程中，如果符合遗传平衡， 在有性生殖过程中，如果符合遗传平衡，产生的雌雄 遗传平衡 配子： 配子： 卵子 A 60% AA 36% Aa 24% a 40% Aa 24% aa 16%
精子
A 60% a 40%
基因 型频 率 基因 频率
AA Aa aa A a
亲代 子一代 36% 30% 48% 60% 16% 10% 60% 60% 40% 40%
s
s
长满地衣的树干上的桦尺蠖 黑褐色树干上的桦尺蠖
（1）根据前面所学的你能做出假设吗？ 根据前面所学的你能做出假设吗？
自然选择可以使种群的基因频率定向改变
探究活动（三）
2）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 年桦尺蠖的基因型频率为SS10% Ss20%； 的原因。1870年桦尺蠖的基因型频率为SS10% ； Ss20%； ss70%， ss70%，在树干变黑这一环境条件下假如树干变黑不利于 桦尺蠖的生存，使得种群中浅色个体每年减少10%，黑色 桦尺蠖的生存，使得种群中浅色个体每年减少10%， 10% 个体每年增加10% 以后的几年内， 10%， 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？ 因型频率与基因频率是多少呢？ 基因型 频率 基因 频率 年 第1年 第2年 第3年 10% 10% 11.5% 13.1% 11. 20% 20% 70% 70% 20% 20% 80% 80% 22. 22.9% 65. 65.6% 23% 23% 77% 77% 26% 60.9% 26.1% 73.9% 第4年 年 14.7% 29.2% 56.1% 29.3% 70.7% ……
2.基因频率的计算 2.基因频率的计算
某昆虫种群中，绿色翅的基因为A, 褐色翅的基因位a 某昆虫种群中，绿色翅的基因为A, 褐色翅的基因位a， 调查发现AA Aa、aa的个体分别占30%、60%、10%、 AA、 的个体分别占30% 调查发现AA、Aa、aa的个体分别占30%、60%、10%、那 的基因频率是多少？ 么A、a的基因频率是多少？
探究活动（ 探究活动（二）
1.怎样的一群个体可以称为种群呢？ 1.怎样的一群个体可以称为种群呢？ 怎样的一群个体可以称为种群呢 生活在一定区域 同种生物的全部个体叫做种群 一定区域的 生物的全部个体 生活在一定区域的同种生物的全部个体叫做种群 2.一个生物的“ 2.一个生物的“种”或“物种”与种群又有什 一个生物的 物种” 么区别呢？ 么区别呢？ 实际上，在自然界中， 实际上，在自然界中，每个物种总是分成一个一 个或大或小的群体， 个或大或小的群体，这些群体就是不同的种群
（ 3 ） 上述计算结果是在满足五个假设条件的基础上计 算的，对自然界的种群来说，这五个条件都能成立吗？ 算的，对自然界的种群来说，这五个条件都能成立吗？ 特别是如果第⑤ 特别是如果第⑤点假设成立这与前面我们所学的基因突 变的哪个特点相违背？ 变的哪个特点相违背？
基因突变与基因频率的改变有什么关系？ 基因突变与基因频率的改变有什么关系？ 普遍存在 随机发生 突变频率很低 多数对生物体是有害 有害的 多数对生物体是有害的 不定向的 不定向的 基因突变可产生新 基因(等位基因) 基因(等位基因)， 基因突变是可遗传 变异的根本来源； 变异的根本来源； 是基因频率改变的 基础。 基础。
7
个体 种群
不可以遗传的变异
可遗传的变异
基因突变 染色体变异 基因重组 突变
突变和基因重组产生生物进化的原材料
突变 产生 等位基因 基因重组 多种多样 的基因型
种群出现大量 的可遗传变异 形成了进化的原材料
变异是不定向的
探究活动（ 探究活动（四）
“探究自然选择对种群基因频率的影响” 探究自然选择对种群基因频率的影响”
探究活动（三） 3. 用数学方法讨论基因频率的改变
遗传平 衡状态
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
假设讨论题2中的群体满足以下五个条件： 假设讨论题 中的群体满足以下五个条件： 中的群体满足以下五个条件 昆虫群体数量足够大， ①昆虫群体数量足够大， 全部的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代， 自由交配并能产生后代 ②全部的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代， 没有迁入与迁出， ③没有迁入与迁出， AA、Aa、aa三种基因型昆虫的生存能力完全相 ④AA、Aa、aa三种基因型昆虫的生存能力完全相 也就是说自然选择对A、 控制的翅型性状没有作 同（也就是说自然选择对 、a控制的翅型性状没有作 用） 也没有基因突变和染色体变异。 ⑤也没有基因突变和染色体变异。 计算： 计算： (1)子一代、子二代、子三代的基因频率与基因型频率 子一代、 子一代 子二代、
生物的进化仅仅研究个体的表现型是否与环境适应 群体的基因组成的变化 是不够的，还需要研究群体的基因组成的变化。 是不够的，还需要研究群体的基因组成的变化。 思维梳理： 思维梳理： 什么样的群体？ 群体 什么样的群体 研究个体 -----群体 ---什么样的群体？
×
种群？ 种群？ 群落？ 群落？ 生态系统？ 生态系统？
探究活动（ 探究活动（三） 1.什么是基因库？基因频率的含义是什么？ 1.什么是基因库？基因频率的含义是什么？ 什么是基因库
一个种群中全部个体所含有的全部基因叫这个种群 一个种群中全部个体所含有的全部基因叫这个种群 全部个体所含有的全部基因 基因库。 的基因库。 在一个种群基因库中，某基因占全部等位基因数的 在一个种群基因库中，某基因占全部等位基因数的 全部等位基因 比率叫做基因频率 基因频率。 比率叫做基因频率 在一个种群中，某基因型个体占全部个 在一个种群中， 基因型频率： 基因型频率： 体的比率。 体的比率。
(4)在自然选择中，直接受选择的是基因型还是表现型？ (4)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
天敌看到的是桦尺蠖的体色（表现型） 天敌看到的是桦尺蠖的体色（表现型）而不是 桦尺蠖的体色 控制体色的基因
自然选择对种群基因频率的影响
原因： 原因：
淘汰不利变异基因、积累有利变异基因 淘汰不利变异基因、 结果： 结果： 使基因频率定向改变。 使基因频率定向改变。 结论： 结论：自然选择决定生物进化的方向
遗传平衡所指的种群是理想种群，在自然条件下， 遗传平衡所指的种群是理想种群，在自然条件下， 这样的种群是不存在的。 这样的种群是不存在的。所以种群基因频率迟早要发生 变化，所以种群的进化是必然的。 变化，所以种群的进化是必然的。 思考：生物自发突变的频率很低， 思考 生物自发突变的频率很低，且大多数突变对生物 生物自发突变的频率很低 体是有害的，它为何还能作为生物进化的原材料呢？ 体是有害的，它为何还能作为生物进化的原材料呢？ 例 果蝇约有 4对基因，假定每个基因的突变率都是 果蝇约有10 对基因， 10－5，若有一个中等数量的果蝇种群（约有 8个个体）， 若有一个中等数量的果蝇种群（约有10 个个体）， 那么每一代出现基因突变数是多少呢？ 那么每一代出现基因突变数是多少呢？ 2× × 104 × 10－5 × 108 =2 ×10