适应是自然选择的结果种群怎样的一群个体可以称为种群呢?实际上,在自然界中,每个物种总是分成一个个或大或小的群体,这些群体就是不同的种群一个生 物的“种”或“物种”与种群又有什么区别呢?生活在一定区域的同种生物的全部个体叫做种群包括所有雌、雄及各年龄段个体一、种群内普遍存在 着变异判断以下是种群吗?一个种群中的个体是能自由交配、繁殖的,因此种群是生物繁殖的基本单位,是生物进化的基本单位。生物分类的基本单 位?物种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(1).基因突变的特点: ①普遍性②稀有性③可逆性与多方向性④多数有 害性思考:生物自发突变的频率很低,且大多数突变对生物体是有害的,它为何还能作为生物进化的原材料呢? 例 果蝇约有10 4对基因,假定每个基因的突变率都是10-5,若有一个中等数量的果蝇种群(约有108个个体),那么每一代出现基因突变数是多少呢? 2× 104 × 10-5个体× 108种群=2 ×107这样,每一代就会产生大量的突变。此外,突变的有害还是有利也不是绝 对的,这往往取决于生物的生存环境。(2).基因重组的特点:种群基因重组的结果:产生新的基因型、产生更多可遗传变异。例如:人有23对 染色体,所含基因在35000对左右。一个特定基因在染色体上的位置称为基因座位,每种生物的个体平均约有10%的基因座位是杂合的。一个 物种可能平均有30%左右的座位上有不同的等位基因。这些等位基因通过有性生殖可以形成数量巨大的基因型,一对等位基因,可能形成3(31 )种不同的基因型:AA 、Aa、 aa. 两对等位基因(A和a、B和b),可以形成9种不同的基因型:A-B-、A-bb、aaB-和 aabb。总的公式是:3n。n是具有2个等位基因的座位数(等位基因的对数)。如果n是100,就可以产生3100 种基因型。由此可知 ,种群内普遍存在变异,在有性生殖生物的种群中,除了同卵孪生兄弟(姐妹)外,每个个体在遗传上都是独特的、有差异的。 达尔文将个体间存 在可遗传的变异视为自然选择的前提,形成适应的前提。也是生物进化的前提(原材料)。二、优势性状的个体在特定环境中具有生存和繁殖的优势 达尔文自然选择学说:过度繁殖→可遗传变异→生存斗争→适者生存三、自然选择导致生物更好地适应特定的生存条件人工选择与自然选择问题情境 下图为人工选择培育出的鸡的新品种。思考解决下列问题。1.鸡的新品种在形态、功能上的差异称为什么?提示:变异。2.这些品种的鸡是怎样 选择出来的?提示:人们根据自己的需要,把某些比较合乎要求的鸡的变异个体挑选出来,让它们保留后代,把其他变异个体淘汰掉,不让它们保留 后代。经过连续数代的选择,人类所需要的变异被保存下来,微小变异因此积累成为显著变异,从而培育出新的品种。3.选择培育这些鸡起主要作 用的是什么?自然界中有类似情况吗?提示:人工选择起主要作用的是人。自然界中由环境来选择。家养生物普遍存在变异人们根据自己需要挑选合 乎人类要求的变异个体,淘汰其他数代选择,所需变异被保存培育出新品种人工选择生物普遍存在变异(可遗传)影响存活与繁殖适者生存,不适者 淘汰数代选择,所需变异被保存进化,新物种产生自然选择生存斗争(适应环境)列表比较自然选择和人工区别? 有利生存和繁殖的变异人们需要 的性状数代选择,所需变异被保存积累产生新物种(适应环境的)产生新品种(人类所需要的)19世纪,桦尺蠖种群中黑色(S)频率为5%,浅 色(s)频率为95% 20世纪中叶,桦尺蠖种群中黑色(S)频率为95%,浅色(s)频率为5%自然选择直接筛选的是:自然选择根 本筛选的是:适应环境的表现型适应环境的基因型进化的实质:种群基因频率的变化环境改变自然选择灰色基因频率高,黑色基因频率低 灰色基因 频率降低,黑色基因频率升高 可遗传的变异为生物进化提供了原材料,当不同性状的个体之间在存活率和繁殖率上出现了差异,自然选择 就发挥作用。 自然选择可以使种群基因频率发生定向改变,导致生物朝着一定的方向不断进化。达尔文认为自然选择是进化的一个重要动力和机制 。1.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的基因库(全部等位基因的总和)在一个种群基因库中,某一个等位基因的数目占 这个基因可能出现的所有等位基因总数的比率。什么是基因频率?2. 基因频率A%=a%=在生物繁殖过程中,生物并不是把性状直接传递给后 代,传递给后代的仅仅是亲代的基因。例1:从某个种群中随机抽出100个个体,测知基因型为AA、Aa、aa的个体分别是30、60和10 个,那么A和a的基因频率各是多少?解:100个个体的总基因数为100×2﹦200个其中A基因为30×2﹢60=120个a基因为60 +10×2=80个那么,A基因的基因频率为:120200=60%a 基因的基因频率为:80200=40%例2:某工厂有男女职工各2 00名,经调查,女性色盲基因的携带者15人,患者5人,男性患者11人,那么这个群体中色盲基因的频率为多大?Xb = 15+5 ×2 +11 200×2+200=6%4.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,调查发现AA、A a、aa的个体分别占30%、60%、10%、那么A、a的基因频率是多少?在一个种群中,某基因型个体占种群总个体数的比例。3. 基因 型频率:某种基因的基因频率=某种基因的纯合子频率+1/2杂合子频率任何一种生物种群都是由它所包含的各种不同比例的基因型的个体所组成 ,1、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,自然选择对翅色这一相对性状没有作用,基因A 和a都不产生突变,根据孟德尔的分离定律计算:(1)该种群产生的A配子和a配子的比率是多少?(2)子代基因型的频率各是多少?(3)子 代种群的基因频率各是多少?(4)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?活动 用数学方法讨论基因频率的变 化30% 30%30% 10%36%48%16%60%40%2、上述计算结果是建立在五个假设条件基础上的。对自然界的种群来说,这五 个条件都成立吗?你能举出哪些实例?36%48%16%60%40%36%16%48%60%60%40%40%48%16%36%(2) 分析各代基因频率与基因型频率相同吗? 如果是自交,基因频率与基因型频率又是如何变化?自由交配基因频率与基因型频率都不变,自交基因频 率不变,基因型频率会变。遗传平衡定律(哈迪-温伯格定律) 如果一个种群符合下列条件(理想的条件):⒈种群是极大的;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;⒊没有突变产生⒋种群之间不存在个体的迁移⒌没 有自然选择;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的种群)。如果用p代表Y基 因的基因频率,q代表基因y的频率,那么(p+q)2=p2+2pq+q2=1; p+q=1;YY=p2;Yy=2pq;yy=q 2; 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。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。种群基因频率变动的影响因素:1 突变 :A-a, A频率变小。有害突变不会扩大,有利突变尽可能被保留和扩增引起基因库较大变化 2 基因迁移 :个体单向迁入迁出,种群将会获得或丢失一些基因,种群基因频率发生变动;种群间双向迁移,种间遗传差异减少,种群内变异量 增大3 遗传漂变 :在一个比较小的种群中,一起偶然事件可以引起种群基因频率发生较大的变化4 非随机交配 :种群内雌雄个体不随机交配 引起基因库发生变化。种群中相邻个体最可能发生交配,近亲交配使纯合子增加,隐性纯合往往不利5 自然选择:不同表型的个体对生存和繁殖的 影响和作用不同,自然选择下来的个体将留下相对多的后代,使基因库的基因频率和基因型频率发生变化什么是“超级细菌”?泛指那些对多种抗生 素具有耐药性的细菌。由于大部分抗生素对其不起作用,超级细菌对人类健康已造成极大的危害。“超级细菌”怎样产生的?基因突变是产生超级细 菌的根本原因。普通细菌可遗传变异自然选择四、现代生物进化理论为地球上的生命史提供了科学的解释达尔文自然选择学说的局限性:①对于遗传 和变异的本质,不能做出科学的解释。②对生物进化的解释局限于个体水平。③强调渐变,不能很好地解释物种大爆发等现象。达尔文以后进化理论 的发展(自然选择学说的完善)形成以自然选择学说为基础的现代生物进化理论。认识到了遗传和变异的本质性状水平基因(分子)水平深入到以生 物个体为单位发展到以种群为基本单位(一)种群是生物进化的基本单位到20世纪30年代,关于生物进化过程中遗传和变异的研究,已经从性状 水平深入到分子水平。例如通过研究不同生物体内的某种蛋白质或核酸分子的结构,来确定这些生物间的亲缘关系。以生物个体为单位发展到以种群 为基本单位,因为生物通过突变产生新的基因,不论该基因如何优秀,如果个体没有将这个基因传递给后代,那么这个个体在进化中就没有多大的意 义。反之,在群体中,通过生殖,有利变异的基因就可以延续下去,这样就形成了以自然选择学说为基础的现代生物进化理论。种群是生物进化的基 本单位,生物进化的实质:种群基因频率发生定向改变。(二)隔离导致物种的形成注:不同种群之间一旦产生殖隔离,就不会有基因交流了。地理 隔离:——同一种生物由于地理上的障碍而分成不同种群,使得种群间不能发生基因交流的现象。生殖隔离—— 不同物种之间一般是不能够相互交 配的,即使交配成功,也不能够产生可育的后代,这种现象叫生殖隔离。地理隔离突变、基因重组、自然选择生殖隔离新物种物种的形成:加拉帕戈 斯群岛一的几种地雀因长期地理隔离导致生殖隔离比较常见新物种形成的标志:生殖隔离1.异地物种形成(渐进)思考:四倍体植株是新物种吗?回答:是2.同地物种的形成同地物种的形成:新物种在亲本物种所在地区产生的,而且是在一次有性生殖过程中形成的。也可能二倍体减数分裂失败形成染色体没有减半的配子,再进行一次自花授粉,结果形成四倍体植株。现代进化论常用表述★可遗传变异是进化的前提。★选择是进化的动力。★种群是进化的基本单位。★进化的实质是种群基因频率的改变。★选择决定进化的方向。★选择压力越大,进化速度越快。★突变是不定向的,选择可以是定向的。★环境多样最终导致了生物的多样性。…… |
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