25 达尔文学说与微观进化
25 达尔文学说与微观进化
两种体色的蛾子：一种蛾子是浅色的，有
黑色素的斑点，另一种完全是黑色的。
生物变异
生物变异
新种形成
椒花蛾工业黑化这样的实例告诉我们，有 三个条件就会发生自然选择：①群体内存 在不同基因型个体；②不同基因型的表型 性状影响了个体的存活率和生殖率或其中 任何一项；③不同基因型个体世代之间的 增长率产生了差异。
枯叶蝶的拟态
5.自然选择的靶子是整个生物体(略 ) 6.自然选择有三个主要模式(略 )
基因流(gene flow),同一物种的不同群体之间 的隔离往往是不完全的，存在程度不同的基因 流动。基因从一个群体到另一个群体，既能被 可移动的生物个体(包括植物的种子)所携带， 也能被可移动的配子(如花粉)所携带。
突变(mulation)有两种：①是基因突变或称点 突变，②是染色体畸变。基因突变可产生等位 基因，经过有性过程产生各种基因组合。基因 突变还可以产生复等位基因，它的广泛存在更 加丰富了生物的多样性。基因的突变率一般是 很低的，就一个基因座位而言，平均在l05到 106个配子中有一个发生突变。
25.达尔文学说与微观进化
25.1 进化理论的创立：历史和证据 1.达尔文是进化理论的主要创立者
第一个坚定的进化论者是法国学者拉马克
(JeanIapljste Lamarck，1744—1829)。
拉马克的获得性遗传
用进废退：用进废退是 指一种动物由于若干世 代中经常使用某器官， 就会使该器官得到发展； 或者历代少用甚至不用 某器官，就会使该器官 退化以致完全丧失。 获得性遗传：由于环境 影响或用进废退所获得 的变异性质，可以通过 繁殖遗传给后代。
哈代-温伯格定律：在一个大的随机交配的 群体里，基因频率和基因型频率在没有迁 移、突变、选择等条件下，世代相传，不 发生变化的现象。
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第三节
2.4 自然选择就是有差别的存活和生殖
群体遗传学用适合度和选择系数两个概念描述了遗传变异的 结果以及在选择作用下基因频率的变化。 适合度（fitness）（用W表示）:一个生物能够存活并把它的 基因传给下一代的能力。适合度最大值通常被定为1，即 Wmax=1，而其他基因型的适合度则小于1。 选择系数（以s表示）则表示某一基因型在群体中不利于生 存的程度。例如，s = 0.001。 选择系数与适合度的关系是： s = 1 – W 如野生型适合度为1, 突变型适合度为0.75， 则选择系数为0.25 生物因自然选择而进化，遗传变异和差别的适合度是自然选 择发生作用的前提。
1.2 多重证据支持共同由来学说 —— 加拉帕戈斯地雀与共同由来说
形态学的比较研究为共同由来学说提供重要证据
化石记录为共同由来学说和生物进化提供直接证据
人工选择的效应是自然选择的一个佐证
① ② ③ ④
生物普遍具有遗传与变异现象 一切生物都有高速率增加的倾向，即具有巨大的繁殖力。 一切生物的实际生存数保持相对稳定。 在生存斗争中，保存有利变异个体，淘汰不利个体（适者 生存） ⑤ 通过自然选择、性状分歧逐渐形成新种。 ⑥ 自然选择经常在生物与环境的相互关系中改造生物体，使 生物更加适应于环境，促进了生物向着从简单到复杂、从 低级到高级方向的发展。
P2 ＋ 2pq ＋ q2 ＝1
AA频率 Aa频率 aa频率
Hardy-Weinberg定律应满足以下条件： （1） 群体非常大 （2） 交配是随机的 （3）没有突变发生 （4）没有新基因引入（群体之间没有发生任何迁移） （5）没有发生自然选择
2.2 理想群体的Hardy-Weinberg 平衡
亲代配子随机组合，构成合子基 因型的组成，频率为： P2（AA） 2pq（Aa） q2（aa）
《普通生物学》课程教学大纲
【熟悉】
微观进化的5大影响因素及自然选择的3种主要模式。
【了解】
进化理论的创立的历史和证据。
第二十六章 物种形成（1学时）
【掌握】
1．物种的基本概念。
2．物种形成的条件。
【熟悉】
物种形成的方式。
第二十七章 宏观进化与系统发育（2学时）
【掌握】
1．宏观进化的基本概念。
三、教学内容及要求
第一章 绪 论（2学时）
内容：
生命科学研究什么
为什么说21世纪是生命科学的世纪
生命科学的发展和展望
生命科学的研究方法
生命的基本特征
生物学分类
生物学和现代社会生活的关系
【掌握】
1．生命的基本特征。
2．生物命名的二名法及生物的分类阶元、五界分类系统。
【熟悉】
生物学的基本内容、在所学课程中的地位,明确学习目的。
3．非细胞型生物病毒的结构特点和繁殖周期。
4．原生生物的主要结构特点、类群和原生动物、藻类的主要特点。
【熟悉】
真核生物、多细胞生物的起源。
【了解】
1．原核生物的分类与重要性。
2．类病毒及病毒与人类的密切关系。
第二十九章 植物和真菌多样性的进化（2学时）
【掌握】
1．植物的生活史。
2．植物四大类群的结构与进化特点。
【熟悉】
真菌的结构特点和在生态系统中的作用。
【了解】
1．植物的起源与进化关系。
2．真菌三大主要类群的生活史。
第三十章 动物多样性的进化（4学时）
【掌握】
1．无脊椎动物的主要进化特征和主要类群。
2．脊索动物门的三大共同特征。
《达尔文与微进化》PPT课件
General Biology
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n 自然选择导致生物进化
➢ 生物进化是指地球上的生命从最初最原始的形式经过 漫长的岁月变异演化为几百万种形形色色生物的过程。
➢ 所谓自然选择实质上是自然环境导致生物出现生存和繁 殖能力的差别，一些生物生存下去，另一些生物被淘汰。
➢ Darwin主义包含了两方面的基本含义：（1）现代所 有的生物都是从过去的生物进化来的，即共同由来学说； （2）自然选择是生物适应环境而进化的原因，即自然 选择学说。
➢ Buffon进化学说
乔治.布丰 法国博物学家
第一个提出广泛而具体的进化学说 的博物学家,在《自然史》一书中提 出了进化论点，认为物种是可变的， 特别强调环境对生物的直接影响， 当物种生存环境的改变，尤其是气 候与食物性质的变化，可引起生物 机体的改变。 由于这个进化论点和教义明显不一 致，布丰没有坚持其进化观点。
群体（population）：生活在同一地域、同一时期的同种个体的集合称为群体， 又称孟德尔群体，生态学又称为种群。
• 现代达尔文主义认为：群体是生物进化的最小单位。自然 选择对进化的影响只有在追踪一个种群随时间所发生的改 变时才明显可见。
• 群题之间往往很少有明显界限，而是相互重叠。 • 一个群体可以和同一物种的其他群体分离开来。 • 群体内的个体往往比不同群体间的个体之间联系更密切。 • 群体遗传变异的主要来源：
General Biology
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宏进化与微进化
• 宏进化：长时间跨度导致的物种形成或者灭绝的事件,即物 种和种以上分类群的进化。
❖微进化：短时间跨度（世代到世代）导致种群基因型或表现型发
生改变的事件，即生物种群和个体在相对较短时间内发生的进化 。
达尔文学说与微进化
达尔文学说与微进化一、进化理论的创立：历史和证据1．达尔文是进化理论的主要创立者（1）第一个坚定的进化论者是法国学者拉马克。
（2）达尔文最重要的两个理论突破①提出共同由来学说；②提出自然选择学说。
2．多重证据支持共同由来学说（1）共同由来学说达尔文推断所有动物有一个共同祖先，所有植物有一个共同祖先，乃至所有生物有一个单一的起源。
（2）共同由来学说的证据①生物地理学，如加拉帕戈斯地雀；②形态学，如比较解剖学、胚胎学；③化石纪录，马科谱系是第一个搞清楚的化石生物谱系。
3．人工选择的效应是自然选择的一个有用的佐证（1）自然选择达尔文推论，在一个群体中，个体之间存在着生存斗争，而且是在互有差异的个体之间进行的，代复一代，具有“有益的”性状的个体增多，具有“有害的”性状的个体减少，这种有差别的存活和生殖就是选择。
通过连续的选择，可以更加适应所处的环境，使轻微的变异积累起来，出现新的结构和功能，并导致新物种的形成。
（2）人工选择效应人工选择的效应即是微小变异积累成显著变异。
达尔文将自然选择学说看成是人工选择原理在自然界的应用，在达尔文的理论框架中，可遗传变异和繁殖过剩为自然选择学说的两个重要事实根据。
二、生物的微进化1．现代进化生物学对生物进化的划分（1）微进化微进化是在物种范围内，随时间的推移，群体遗传结构发生的变化。
（2）宏进化宏进化是研究物种及物种以上的分类群是如何演变的。
2．群体是生物微进化的基本单位（1）群体的定义①遗传学上是指一群能互相繁育的个体；②生态学上是指在一定空间范围内同时生活着的同种个体的集群，即种群。
（2）群体思想的内容群体思想认为一个生物群体是由同种的而又互有差异的个体所组成，是达尔文全部理论特别是自然选择学说的前提。
（3）实现遗传重组的环节①减数分裂中同源染色体的独立分配；②减数分裂中非姐妹染色单体的交换；③精子和卵的随机结合。
3．理想群体的哈迪-温伯格平衡（1）基因库是指一个群体中全部个体的基因的总和。
探寻达尔文的进化理论
探寻达尔文的进化理论引言：19世纪，在英国自然科学家查尔斯·达尔文的影响下，他提出了著名的进化论。
这个理论认为物种是通过天然选择和适应环境的过程不断演化和变化的。
达尔文的进化理论在当时引起了广泛争议，但如今被视为生物学的基石之一。
本文将深入探讨达尔文的进化理论，从其基本原理到相关证据，以解开生命演化之谜。
一、基本原理1. 变异性与遗传达尔文认为，物种中存在着差异，并且这些差异是可以通过遗传方式传递给后代的。
这种遗传上的变异性是生命演化和进化发展的前提。
2. 自然选择自然选择是进化论的核心原则之一。
它指出，在自然界中，个体之间存在竞争，只有适应环境、能够生存并繁衍后代的个体才能更好地存活下来。
而不适应环境、无法正常繁衍后代的个体则会被淘汰。
二、进化过程1. 确定版本达尔文认为，进化是一个缓慢而连续的过程。
他提出了生物种逐渐改变的观点，这些改变经过长时间积累，最终导致新的物种的形成。
2. 分支演化进化论还明确了物种分支演化的概念，也就是指原来共同的祖先物种逐渐在不同环境中发展出适应各自环境的特点，并最终导致不同物种的形成。
三、达尔文之谜与现代证据1. 古生物学化石古生物学化石作为重要证据之一，证明了地球上存在过巨大数量和多样性的已灭绝动植物和动物。
这些化石记录着延续亿万年的生命演化历程，都提供了丰富可靠的证据来支持达尔文的进化理论。
A. 纪录新陈代谢进程工业革命时期开始使用各种测量技术加深对标本性状解剖所取得数值数据，并即使尽量避免列举互有相思意义和都无能说清“内在联系性质”系会，B. 帮助确定领地和生态适应度。
2.模拟实验生物学家们通过在实验室中模拟自然选择的过程来验证达尔文的理论。
例如，在培养皿中培养细菌，通过变异与适应环境的过程中观察到了细菌产生耐药性等现象。
这些实验结果进一步印证了达尔文的进化理论的有效性。
A. 细菌观测细菌科研工作人员使用生科组织培养等不同于外界环境条件来培养条件下观察各种高级藏化即取得各种高级藏能积累状况；B. 显著技术创新，C. 清晰容易看得见物候可注意影总体样子四、争议与改进达尔文的进化理论在提出之初遭到了广泛的质疑和批评，并且存在着一些被视为缺陷的地方。
达尔文与微进化
拉马克旳进化理论
主要思想：“用进废退”或称“取得性状遗传学说：即生物在环境旳直接影响下，经常使用旳器官逐渐发达，不使用旳器官逐渐退化，这么后天取得旳性状能够遗传下去。 环境条件旳变化决定了变异旳方向，所以称此为”定向变异“，同步定向变异又是生物对环境旳一种适应，即变异=遗传，称为“一步适应”。
先进之处 最早比较完整地提出“进化”理论。 提出由自然产生旳最简朴生物发展到最复杂生物（涉及人类）这么一种真正旳进化思想。 强调地球年代旳远久性，进化旳渐进性。 认识到环境在进化中旳作用。不足之处 不清楚生物特征怎样遗传给下一代。 生物旳活动并不能变化基因。 生物出生此前就已经开始了突变。
1.3 生物进化旳证据
化石生物地理学比较解剖学比较胚胎学分子生物学
化石：留在岩石中旳古生物旳遗体、遗址或印痕。为共同由来提供了最直接旳证据。大部分化石发觉于沉积岩。证明生物旳出现具有历史顺序。
化石统计
最古老旳化石：35亿年前旳原核生物（古细菌和细菌）与分子和细胞学旳证据相吻合。较新旳地层中旳化石统计了真核生物各个类群旳进化，如脊椎动物各纲旳相继出现。许多过渡型旳化石证明了许多类群旳关联： 如始祖鸟化石 爬行类→ 鸟类 鲸旳化石证明其与陆栖祖先旳关联
伴随贝格尔号长达5年旳航海探险考察后，1836年10月，Darwin回到了英国。整顿和搜集资料：1838年，他阅读了英国著名旳经济学家Malthus旳《人口论》，进一步认识到生存竞争旳成果使各物种在自然界中保持合适旳数量，同步逐渐向着愈加适应于环境旳方向变化。生存竞争和适者生存为Darwin旳自然选择学说旳形成提供了根据，他旳有关生物经过自然选择而连续进化旳理论开始成型。1858年，英国年青旳博物学家Wallace给Darwin写信，论述他经过对马来西亚群岛动植物旳考察所得出旳生物进化旳结论。同年，Darwin和Wallace在英国Linnaean学会上公布了他们各自旳论文和摘要。1859年，Darwin《物种起源》终于问世。
科学先驱达尔文的进化论
科学先驱达尔文的进化论达尔文（Charles Darwin）是19世纪最伟大的科学家之一，他的进化论被公认为生物学的重要理论基石。
本文将探讨达尔文的进化论在科学界和社会中的影响，以及该理论对现代科学的重要性。
一、达尔文生平及其进化论的背景1859年，达尔文出版了他的巨著《物种起源》（The Origin of Species），该书中提出了他的重要观点：物种的进化通过自然选择的过程进行。
达尔文在自然界中的观察与实验数据基础上，形成了进化论的理论体系。
二、进化论的基本原理达尔文的进化论是基于以下几个基本原理：1. 物种可变性：在一个种群中，个体之间存在差异，这些差异是基因遗传以及环境影响的结果。
2. 高生殖力和有限资源：每个物种都有巨大的生殖能力，但资源有限，导致个体之间发生竞争。
3. 遗传优势：某些变异有助于生存和繁殖的个体会相对更多地传递自己的基因给下一代。
4. 自然选择：在环境中，适应环境变化的个体将更有可能生存下来和繁殖，从而将自己有利的特征传递给后代。
三、进化论的影响达尔文的进化论对科学界和社会产生了深远的影响，包括但不限于以下几个方面：1. 科学界进化论为生物学提供了全新的解释框架，开启了物种起源和多样性的研究之门。
它促进了生态学、遗传学和行为学等领域的发展，推动了跨学科的研究，为现代生命科学奠定了基础。
2. 社会影响进化论对社会有着深远的影响，引发了许多思想和道德上的争议。
它挑战了传统的宗教观念，提出了物种发展和存在的自然科学解释，导致了宗教与科学之间的冲突。
此外，进化论的普及也对人类自我认知产生了重大影响，激发了人们对生命的探索和思考。
四、进化论的重要性达尔文的进化论在现代科学中具有重要地位，它为我们理解生命的起源、物种的多样性以及特定特征的发展提供了理论基础。
进化论已经成为生物学中的核心理论之一，推动了许多科学领域的发展，如遗传学、微生物学和化石学。
五、现代进化论的发展达尔文的进化论是一个经典的理论，但现代进化生物学已经对其进行了一些修正和补充。
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枯叶蝶的拟态
5.自然选择的靶子是整个生物体(略 ) 6.自然选择有三个主要模式(略 )
加拉帕戈斯地雀系统树:从大地雀到仙人掌地雀,生 活在加拉帕戈斯群岛个岛屿比较干燥的海岸,以种子为食。 从食芽雀到啄木鸟，生活在各岛比较潮湿的森林，食 草雀以树木枝条上的芽为食，其它的树雀以昆虫为食。
（2）形态学的比较研究为共同由来学说提供重要证据
①比较解剖学是一个重要的 提供证据的学科
在一些不同种群生物中，某些器 官即使行使不同功能，它们在解 剖结构上也具有相同或相似性， 反映出这些生物之间具有的亲源 关系和从某个共同祖先进化来的 轨迹。 退化器官痕迹、反祖现象
两种体色的蛾子：一种蛾子是浅色的，有
黑色素的斑点，另一种完全是黑色的。
生物变异
生物变异
新种形成
椒花蛾工业黑化这样的实例告诉我们，有 三个条件就会发生自然选择：①群体内存 在不同基因型个体；②不同基因型的表型 性状影响了个体的存活率和生殖率或其中 任何一项；③不同基因型个体世代之间的 增长率产生了差异。
返祖现象
②胚胎学也为共同由来学说提供了有力的证 据 所有脊椎动物的胚胎，在其发育早期都有这 样的一个阶段：没有成对的附肢，却有一个 相当大的尾，有鳃囊和鳃弓，脑子很小，心 脏是两腔的，前端连着通往鳃的动脉弓，后 端连着静脉.
③化石纪录为共同由来学说和生物进化提供了 直接证据
现代犰狳图
化石记录显示，越老的地层，生物形态越简单；越新的 地层，生物形态越复杂。
基因流(gene flow),同一物种的不同群体之间 的隔离往往是不完全的，存在程度不同的基因 流动。基因从一个群体到另一个群体，既能被 可移动的生物个体(包括植物的种子)所携带， 也能被可移动的配子(如花粉)所携带。
突变(mulation)有两种：①是基因突变或称点 突变，②是染色体畸变。基因突变可产生等位 基因，经过有性过程产生各种基因组合。基因 突变还可以产生复等位基因，它的广泛存在更 加丰富了生物的多样性。基因的突变率一般是 很低的，就一个基因座位而言，平均在l05到 106个配子中有一个发生突变。
1809年医学
1828年，剑桥大学学习神学，钻研博物学和
自然史，结识了一些博学的教授学者。
1831年，从剑桥毕业并获得学士学位 剑桥大学博物学教授Henslow推荐去英国贝格 尔号航海船上担任博物学专家。
出 发 之 前 ， Henslow 教 授 特 别 向 Darwin 赠 送 了 Lyell 的 《地质学原理》第一卷。
25.达尔文学说与微观进化
25.1 进化理论的创立：历史和证据 1.达尔文是进化理论的主要创立者
第一个坚定的进化论者是法国学者拉马克
(JeanIapljste Lamarck，1744—1829)。
拉马克的获得性遗传
用进废退：用进废退是 指一种动物由于若干世 代中经常使用某器官， 就会使该器官得到发展； 或者历代少用甚至不用 某器官，就会使该器官 退化以致完全丧失。 获得性遗传：由于环境 影响或用进废退所获得 的变异性质，可以通过 繁殖遗传给后代。
①是通过基因频率变化积累产生的，其结果 导致——种内进化； 生物微小变异——自然选择——微小变异积 累——显著变异——新亚种——新物种 ②使物种的基因库更加丰富。
4.自然选择就是有差别的存活和生殖
达尔文的自然选择学说，其主要内容有四 点：过度繁殖，生存斗争，遗传和变异， 适者生存。
一个被广泛研究的自然选择实例是椒花蛾 (Bistonbetularia)的工业黑化。椒花蛾有
• 不同岛屿上的海龟形态各不相同，显示出 这些不同的物种是这里特殊的气候和环境 创造的。 • 物种是可变的，这种变化明显受自然环境 的影响和选择！
1836年10月，Darwin回到了英国。 整理和收集资料：1838年，他阅读了著名的 经济学家Malthus的《人口论》，进一步认识 到生存竞争的结果使各物种在自然界中保持 适当的数量，同时逐渐向着更加适应于环境 的方向变化。
3. 5种因素导致群体遗传结构的变化
在理想群体必需具备的5个条件中，任何一 个发生了偏离都会打破平衡，都能引起群 体遗传结构的变化。和这5个条件相对应的 有5种导致群体遗传结构发生变化的因素。
遗传漂变(genetic drift)是指基因频率在小 群体里随机增减的现象。在一个大的种群中， 个体数量很大，极少数个体，由于偶然的原因 从种群中消失，不会引起基因频率发生较大的 波动，其影响可以忽略不计。如果种群很小， 小到只有100或更少的个体时，群体遗传结构 将会产生漂移。
贝格尔舰航行路线
环球航行： 英国——巴西，南美洲东海 岸2年多——南美洲西海岸——新西兰、澳 洲塔斯马尼亚岛——印度洋——非洲好望 角——大西洋——巴西——英国； 历时：1831年12月27日——1836年l0月2日， 近5年。
1835年的夏天，贝格尔号到达太平洋东部，离 南美洲西海岸965 km的加帕戈斯群岛。考察了 一个多月，采集了大量的岩石及植物和动物标 本。 Darwin发现，岛上26种陆栖鸟类中，有25 种是特有的，15种海栖鱼类全部是新种，25种 甲壳虫中只有2～3种是南美洲也有的，185种 显花植物中新种为100种。
达尔文在进化理论方面的贡献是多方面的, 最重要的是完成了两个理论突破:一个是提 出共同由来学说(theory of common descent)，一个是提出了自然选择学说
（theory of natural selention）
2.多种证据支持共同由来学说 ⑴加拉帕戈斯地雀与共同由来学说
达尔文比较分析了加拉帕戈斯群岛不同岛屿 上地雀(finch)的异同，又分析了这些海岛地 雀与邻近南美大陆地雀的异同，指出这些加 拉帕戈斯群岛上的不同地雀具有共同祖先， 由来自南美大陆的共同祖先演变而来。
地质历史及其中的化石记录雄辩地证明，生物是进化 的，复杂的生物是从简单的生物进化来的，陆生生物是 从水生生物进化来的。
④分子生物学的兴起，给共同起源学说以新的 有力的支持
遗传密码的通用性说明，自然界所有生命形式都是
相互关联的。 亲源关系近的生物，其DNA或蛋白质有更多相同性。
反之亦然。
3.人工选择的效应是自然选择的一个有用的佐证 达尔文认为，家养生物普遍具有变异，而且很 多变异是可以遗传的，这样根据自己的嗜好， 把符合要求的变异挑选出来，让它们传留后代， 把其他变异淘汰掉，久而久之，微小变异变成 显著变异，成为能满足人们某种需要的品种。
人工选择:几种观赏金鱼及其近祖金鲫鱼 (a)金鲫鱼,金鱼较近的 野生祖先. (b)鹅头鱼 (c)珍珠鱼 (d)龙睛鱼 (e)望天鱼 (f)绒球鱼 (g)水泡眼 (h)翻鳃鱼 (i)蛙头鱼
25.2生物的微观进化
微观进化是无性繁殖系或种群在遗传组成 上的微小差异导致的微小变化，是现存生 物短时间内的进化改变；它是进化的基础， 多种微观进化汇集即为宏观进化。
非随机交配(nonrandom mating),交配是有选择 的而不是随机的，是第4种能改变群体遗传结构 的因素。试验证明：把红眼果蝇和白眼果蝇放 在一起培养，实验开始时，红眼和白眼果蝇数 目相等，雌雄相等。一个世代一个世代过去， 白眼果蝇愈来愈少。大约到第25代，白眼果蝇 全部不见了。
微观进化在生物进化中的意义
1.群体是生物微观进化的基本单位
一群能互相繁育的个体组成群体(population) 。在群体中，一代复一代，具有某种性状的个 体数量可能会越来越多，而具有另一种性状的 个体可能逐渐消失。有性生殖的生物，只有在 群体中才能完成生殖，群体是生殖的基本单位， 它也是微观进化的基本单位.
2.理想群体的Hardy—Weinberg 平衡
哈代-温伯格定律：在一个大的随机交配的 群体里，基因频率和基因型频率在没有迁 移、突变、选择等条件下，世代相传，不 发生变化的现象。
理想群体具备以下条件的群体：①群体足 够大；②和其他群体完全隔离，它们之间 没有基因交流；③没有突变发生；④交配 是随机的；⑤没有自然选择。在理想群体 中，世代之间，群体的遗传结构保持不变。