现代生物进化理论的主要内容省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

当代生物进化理论主要内容当代生物进化理论主要内容第1页当代生物进化理论主要内容第2页达尔文自然选择学说：生存斗争中有利变异个达尔文自然选择学说：生存斗争中有利变异个体轻易活下来并留下后代。体轻易活下来并留下后代。可见，自然选择作用于个体，且是个体表现型，可见，自然选择作用于个体，且是个体表现型，而个体表现性随个体死亡而消失，不过决定表而个体表现性随个体死亡而消失，不过决定表现型基因随生殖而延续，并在群体中扩散。现型基因随生殖而延续，并在群体中扩散。所以所以当代生物进化理论研究群体基因组成。当代生物进化理论研究群体基因组成。一、种群基因频率改变与生物进化一、种群基因频率改变与生物进化第3页（一）种群是生物进化基本单位：（一）种群是生物进化基本单位：1 1、种群概念：、种群概念：生活在生活在一定区域一定区域同种生物同种生物全部个体。全部个体。卧龙自然保护区卧龙自然保护区 猕猴猕猴例：判断以下是否属于种群例：判断以下是否属于种群（1 1）一个池塘中全部鲤鱼）一个池塘中全部鲤鱼（2 2）一个池塘中全部鱼）一个池塘中全部鱼（3 3）一片草地上全部植物）一片草地上全部植物（4 4）一片草地上全部蒲公英）一片草地上全部蒲公英第4页2 2、种群特点：、种群特点：种群中个体并不是机械地集合在一起，种群中个体并不是机械地集合在一起，而是彼此而是彼此能够交配能够交配，并，并经过经过繁殖将各自基因繁殖将各自基因传给后代传给后代。同前一年蝗虫种群相比，新形成蝗虫种同前一年蝗虫种群相比，新形成蝗虫种群在基因组成上会有什么改变吗？群在基因组成上会有什么改变吗？第5页3 3、基因库：、基因库：一个种群一个种群中中全部个体全部个体所含有所含有全部基因全部基因。4 4、基因频率：、基因频率：在一个种群基因库中，在一个种群基因库中，某个基因某个基因占占全部等位基因数比率全部等位基因数比率。概念：概念：5.5.基因型频率基因型频率特定基因型个体特定基因型个体种群总个体数种群总个体数第6页 亲代亲代子一代子一代 子二代子二代 子三代子三代基因型基因型频率频率AA30%Aa60%aa10%基因频基因频率率Aa36%48%16%60%40%36%16%48%60%60%40%40%36%48%16%60%40%若亲代昆虫中种群满足以下五个条件：若亲代昆虫中种群满足以下五个条件：昆昆虫虫种种群群数数量量足足够够大大，全全部部雌雌雄雄个个体体间间都都能能自自由由交交配配并并能能产产生生后后代代，没没有有迁迁入入与与迁迁出出，自自然然选选择择对对A A、a a控控制翅型性状没有作用制翅型性状没有作用也没有基因突变和染色体变异。也没有基因突变和染色体变异。思索讨论：用数学方法讨论基因频率改变第7页哈迪温伯格定律：(遗传平衡定律)19，英国数学家哈迪和德国医生温伯格分别提出关于基因频率稳定性看法。他们指出，一个有性生殖自然种群中，在符合以下5个条件情况下，各等位基因频率和等位基因基因型频率在一代一代遗传中是稳定不变，或者说，是保持着基因平衡。这5个条件是：种群大；种群中个体间交配是随机；没有突变发生；没有个体迁入和迁出没有自然选择。这就是哈迪-温伯格定律。第8页哈迪-温伯格定律 处于平衡状态种群，一对等位基因处于平衡状态种群，一对等位基因Aa，A频频率为率为p，a频率为频率为q，则：，则：AA机率为机率为p2；Aa机率为机率为2pq；aa机率为机率为q2哈迪哈迪-温伯格定律可用数学方程式表示为：温伯格定律可用数学方程式表示为：(p p+q q)2 2=p p2 2+2+2pqpq+q q2 2第9页影响基因频率原因 在自然条在自然条件下，哈迪件下，哈迪-温伯格定律所温伯格定律所需五个条件是需五个条件是难以满足，难以满足，因因而基因频率总而基因频率总是要发生改变，是要发生改变，也就是说进化也就是说进化在任何种群中在任何种群中都是必定要发都是必定要发生。生。第10页1现在许多学者认为，生物进化基本单位是现在许多学者认为，生物进化基本单位是（）A生物个体生物个体 B同种生物全部个体同种生物全部个体 C种群种群 D生活在一起全部生物生活在一起全部生物2依据当代生物进化理论依据当代生物进化理论,以下符合种群概念是以下符合种群概念是（）A.太平洋里全部鱼太平洋里全部鱼 B.中华人民共和国国土上全部些人中华人民共和国国土上全部些人C.稻田里全部蛇稻田里全部蛇 D.草原上灰仓鼠草原上灰仓鼠3以下相关种群基因库叙述中，不正确是以下相关种群基因库叙述中，不正确是（）A.一个种群基因库包含这个种群所含有全部基因一个种群基因库包含这个种群所含有全部基因B.生物个体总是要死亡，但基因库却因种群个体繁殖而生物个体总是要死亡，但基因库却因种群个体繁殖而代代相传代代相传C.种群中每个个体含有种群基因库全部基因种群中每个个体含有种群基因库全部基因D.基因突变可改变基因库组成基因突变可改变基因库组成4 4.以下属于种群范围是：以下属于种群范围是：A一座山上全部马尾松一座山上全部马尾松 B一块草地上全部昆虫一块草地上全部昆虫C一个池塘内全部鱼类一个池塘内全部鱼类 D一个公园内全部树木一个公园内全部树木CBCA练习练习第11页5已知人眼褐色（已知人眼褐色（A）对蓝色（）对蓝色（a）是显性。在一个有）是显性。在一个有30000人人群中，蓝眼人人人群中，蓝眼人3600人，褐眼有人，褐眼有26400人，其中纯合体人，其中纯合体有有1人。那么，在这一个人群中人。那么，在这一个人群中A和和a基因频率分别为基因频率分别为 A 0.64和和0.36 B 0.36和和0.64 C 0.50和和0.50 D 0.82和和0.186在某一个人群中，已调查得知，隐性性状者为在某一个人群中，已调查得知，隐性性状者为16，问该性，问该性状不一样类型基因型频率是多少？（按状不一样类型基因型频率是多少？（按AA、Aa、aa次序排列答案）次序排列答案）A 0.36 0.48 0.16 B 0.48 0.36 0.16 C 0.16 0.48 0.36 D 0.16 0.36 0.48（A）（A）第12页1.突变能够吗？突变能够吗？2.基因重组能不能？基因重组能不能？3.自然选择呢？自然选择呢？若这些都能够使基因频率改变，它们对若这些都能够使基因频率改变，它们对生物进化作用一样吗？生物进化作用一样吗？第13页v1、生物要进化，其基础条件是什么呢？、生物要进化，其基础条件是什么呢？遗传与变异遗传与变异v2、可遗传变异类型：、可遗传变异类型：基因突变、染色体变异与基因重组基因突变、染色体变异与基因重组v3、基因突变有哪些特点：、基因突变有哪些特点：v 普遍性、不定向性、低频率性、多害少利性等普遍性、不定向性、低频率性、多害少利性等v突变与基因重组对生物进化作用？突变与基因重组对生物进化作用？第14页2 2、突变有害和有利并不是绝正确，它取决于生物、突变有害和有利并不是绝正确，它取决于生物 生存环境。生存环境。1 1、种群中基因突变特点：、种群中基因突变特点：突变数大，不定向性突变数大，不定向性3 3、种群中基因重组结果、种群中基因重组结果:产生更多变异，产生更多变异，不定向性不定向性结论：结论：突变和基因重组只产生生物进化原材料，突变和基因重组只产生生物进化原材料，不能决定生物进化方向。不能决定生物进化方向。自然选择对种群基因频率有什么样影响呢？自然选择对种群基因频率有什么样影响呢？第15页 19世纪，桦尺蠖种群中黑色基世纪，桦尺蠖种群中黑色基因（因（S）频率为）频率为5%，浅灰色基因，浅灰色基因（s）频率为）频率为95%20世纪，桦尺蠖种群中黑色世纪，桦尺蠖种群中黑色基因（基因（S）频率为）频率为95%，浅灰色，浅灰色基因（基因（s）频率为）频率为5%资料展示：资料展示：第16页95%（S）5%（s）95%（s）5%（S）19世纪改世纪改变过程：变过程：第17页探究：自然选择对基因频率改变影响探究：自然选择对基因频率改变影响第第1 1年年第第2 2年年第第3 3年年第第4 4年年基因基因型频型频率率SS10%11.5%13.1%14.7%Ss20%22.9%26%29.2%ss70%65.6%60.9%56.1%基因基因频率频率S20%23%26.1%29.3%s80%77%73.9%70.7%P117探究试验探究试验 升高升高降低降低第18页v讨论：讨论：v1、树干变黑会影响桦尺蠖中浅色个体出生率、树干变黑会影响桦尺蠖中浅色个体出生率 吗？为何？吗？为何？v2.在自然选择过程中，直接收作用是基因型还是在自然选择过程中，直接收作用是基因型还是表现型？为何？表现型？为何？v原因原因：淘汰不利变异基因，：淘汰不利变异基因，积累有利变异基因。积累有利变异基因。v结果结果：自然选择使基因频率定向改变。：自然选择使基因频率定向改变。第19页 所以，在自然选择作用下，所以，在自然选择作用下，种群基种群基因频率会发生定向改变，造成生物朝因频率会发生定向改变，造成生物朝着一定方向不停进化。着一定方向不停进化。第20页小结小结vv种群是生物进化单位；种群是生物进化单位；指指生活在同一地点同种生生活在同一地点同种生物个体总和物个体总和。vv种群基因库：种群基因库：一个种群所含有全部基因一个种群所含有全部基因。基因频率基因频率基因频率基因频率某基因数目某基因数目某基因数目某基因数目 该基因等位基因总数该基因等位基因总数该基因等位基因总数该基因等位基因总数 基因型频率基因型频率基因型频率基因型频率特定基因型个体特定基因型个体特定基因型个体特定基因型个体 总个体数总个体数总个体数总个体数vv遗遗传传平平衡衡时时，基基因因频频率率和和基基因因型型频频率率有有以以下下关关系系：即遗传平衡公式。即遗传平衡公式。vv p（A）q（a）2 p2（AA）2pq（Aa）q2（aa）vv生物进化实质：生物进化实质：种群基因频率发生改变过程种群基因频率发生改变过程种群基因频率发生改变过程种群基因频率发生改变过程第21页第22页二二.隔离与物种形成隔离与物种形成 1.1.物种概念物种概念：在遗传学和进化论中，把在遗传学和进化论中，把能够在自然状态下能够在自然状态下相互交配相互交配，并能够产生，并能够产生出出可育后代可育后代一群一群生物称为一个生物称为一个物种物种，简称简称“种种”。第23页2.隔离（isolation）概念及类型概概念念：不不一一样样种种群群间间个个体体，在在自自然然条条件件下下基因不能自由交流基因不能自由交流现象。现象。隔离类型隔离类型生殖隔离生殖隔离(reproductive isolation)地理隔离地理隔离(geographical isolaton)第24页2.1生殖隔离：种群间个体生殖隔离：种群间个体不能自由交配不能自由交配，或者，或者交配后交配后不能产生出可育后代。不能产生出可育后代。（动物因求偶方（动物因求偶方式不一样、繁殖期不一样，植物因开花季节、式不一样、繁殖期不一样，植物因开花季节、花形态不一样，而造成不能交配等都属于生殖花形态不一样，而造成不能交配等都属于生殖隔离隔离）驴驴马马骡骡子子第25页例：虎狮兽第26页2.2地理隔离：地理隔离：分布在不一样自然区域种群，分布在不一样自然区域种群，因为高山、河流、沙漠等障碍，使彼此间无因为高山、河流、沙漠等障碍，使彼此间无法相遇而不能交配。法相遇而不能交配。第27页例：不一样“人种”世界各世界各地人即使各地人即使各有不一样，有不一样，但他们之间但他们之间能够彼此通能够彼此通婚，而且产婚，而且产生可育后代。生可育后代。所以，全世所以，全世界人在生物界人在生物学上属于同学上属于同一个物种一个物种智人。智人。第28页3、物种形成：、物种形成：经过长久地理隔离而达成生殖隔离，从而形经过长久地理隔离而达成生殖隔离，从而形 成新物种。成新物种。多倍体形成不需经地理隔离。多倍体形成不需经地理隔离。原种原种变变异异 1变变异异 2变异变异类型类型1变异变异类型类型2新种新种1新种新种2生殖生殖隔离隔离自然自然选择选择1自然自然选择选择2基因频率基因频率定向改变定向改变地地 理理 隔隔 离离第29页.隔离在物种形成中隔离在物种形成中作用作用地雀地雀甲岛地雀甲岛地雀乙岛地雀乙岛地雀丙岛地雀丙岛地雀丁岛地雀丁岛地雀突突变变和和基基因因重重组组 自自然然选选择择 甲岛地雀甲岛地雀1乙岛地雀乙岛地雀2丙岛地雀丙岛地雀3丁岛地雀丁岛地雀4种种群群基基因因库库改改变变地理隔离地理隔离生殖隔离生殖隔离第30页第31页物种形成三个基本步骤物种形成三个基本步骤:突变和基因重组突变和基因重组 自然选择自然选择 隔离隔离第32页物种和种群间存在什么样联络呢？物种和种群间存在什么样联络呢？种群种群物种物种概念概念范围范围联络能够在能够在自然状态自然状态下下相互交配相互交配而而且产生且产生可育后代可育后代一群生物称为一群生物称为一个物种，简称一个物种，简称“种种”。生活在一定区域同种生物全部生活在一定区域同种生物全部个体。种群是生物进化和繁殖个体。种群是生物进化和繁殖单位同一个群内个体之间能够单位同一个群内个体之间能够进行基因交流。进行基因交流。较小范围内生物个体较小范围内生物个体分布在不一样区域内同种分布在不一样区域内同种生物许各种群组成生物许各种群组成1.1.一个物种能够包含许各种群，如同一个鲫鱼能够一个物种能够包含许各种群，如同一个鲫鱼能够生活在不一样池塘，湖泊，形成一个个被陆地隔离生活在不一样池塘，湖泊，形成一个个被陆地隔离种群。种群。2.2.同一物种多个种群之间存在地理隔离，长久发展同一物种多个种群之间存在地理隔离，长久发展下去可能成为不一样亚种（或品种）进而形成多个下去可能成为不一样亚种（或品种）进而形成多个新物种。新物种。第33页 达尔文在加拉帕戈斯群岛上发觉几个地达尔文在加拉帕戈斯群岛上发觉几个地雀，用当代进化理论解释错误是雀，用当代进化理论解释错误是()A、经过长久地理隔离而到达生殖隔离，、经过长久地理隔离而到达生殖隔离，造成原始地雀物造成原始地雀物 种形成现在地雀物种种形成现在地雀物种B、生殖隔离一旦形成，原来属于同一、生殖隔离一旦形成，原来属于同一物种地雀很快进化形成不一样物种物种地雀很快进化形成不一样物种C、这些地雀原先属于同一雀种，从南、这些地雀原先属于同一雀种，从南美大陆迁来后，逐步分布在不一样群岛，美大陆迁来后，逐步分布在不一样群岛，出现不一样突变和基因重组出现不一样突变和基因重组D、自然选择对不一样种群基因频率改、自然选择对不一样种群基因频率改变所起作用有所差异。变所起作用有所差异。B第34页以下说法正确（以下说法正确（）A、地理隔离一旦形成，原来属于同、地理隔离一旦形成，原来属于同一物种个体就成了不一样物种一物种个体就成了不一样物种B、生殖隔离一旦形成，原来属于同、生殖隔离一旦形成，原来属于同一物种个体就成了不一样物种一物种个体就成了不一样物种C、地理隔离是形成新物种必定经历、地理隔离是形成新物种必定经历D、每个新物种形成都必定经历从地、每个新物种形成都必定经历从地理隔离到达生殖隔离过程理隔离到达生殖隔离过程B第35页第36页三、共同进化与生物多样性形成三、共同进化与生物多样性形成v1.共同进化共同进化v任何一个物种都不是单独进化。任何一个物种都不是单独进化。v不一样物种之间，生物与无机不一样物种之间，生物与无机环境之间环境之间在相互影响中不停进在相互影响中不停进化和发展，这就是化和发展，这就是共同进化共同进化。捕食者与被捕食者相互选捕食者与被捕食者相互选择择开花植物开花植物与传粉动与传粉动物互助互物互助互利利第37页共同进化含义共同进化含义1：不一样物种间共同进化不一样物种间共同进化根瘤菌：根瘤菌：与豆科植物共生，形成与豆科植物共生，形成根瘤并固定空气中氮气供植根瘤并固定空气中氮气供植物营养一类杆状细菌。物营养一类杆状细菌。第38页 地球形成地球形成时原始大气时原始大气中是没有氧中是没有氧气，不过伴气，不过伴随光合细菌随光合细菌出现，使得出现，使得大气中有了大气中有了氧气氧气共同进化含义共同进化含义2：生物和无机环境间也存在共同进化。生物和无机环境间也存在共同进化。第39页生物进化与无机生物进化与无机环境改变关系环境改变关系例：例：生物新陈代谢生物新陈代谢类型由原始异养厌类型由原始异养厌氧氧自养厌氧自养厌氧自自养需氧。养需氧。第40页2.生物多样性形成生物多样性形成基因多样性基因多样性物种多样性物种多样性生态系统多样性生态系统多样性生物多样性生物多样性 地球上全部植物、动物和微生物，它地球上全部植物、动物和微生物，它们所拥有全部基因以及各种各样生态系统，们所拥有全部基因以及各种各样生态系统，共同组成了生物多样性。共同组成了生物多样性。第41页简单简单复杂复杂低等低等高等高等原核细胞原核细胞真核细胞真核细胞单细胞单细胞多细胞多细胞无性生殖无性生殖有性生殖有性生殖原始异养厌氧原始异养厌氧自养厌氧自养厌氧自养需氧自养需氧水生水生水陆两栖水陆两栖陆生陆生生物多样性形成历程第42页总结总结种群种群是生物进化基本单位是生物进化基本单位突变和基因重组、自然选择及隔离突变和基因重组、自然选择及隔离是物种是物种形成过程三个基本步骤（形成过程三个基本步骤（突变和基因重组突变和基因重组产生生物进化产生生物进化原材料原材料，自然选择自然选择使种群基使种群基因频率定向改变并决定生物进化因频率定向改变并决定生物进化方向方向，隔隔离离是新物种形成是新物种形成必要条件必要条件）。）。生物进化实质在于生物进化实质在于种群基因频率改变种群基因频率改变。以以自然选择学说为关键自然选择学说为关键当代生物进化理论基本观点是：当代生物进化理论基本观点是：第43页（三）生物进化理论不停发展（三）生物进化理论不停发展 生物进化是如此复杂，现有进化理论所生物进化是如此复杂，现有进化理论所不能解释问题比已经解释问题还要多，所以不能解释问题比已经解释问题还要多，所以当代生物进化理论是不停发展。当代生物进化理论是不停发展。中性进化理论：中性进化理论：“间断平衡学间断平衡学”理论：理论：第44页第45页