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生物精品竞赛课件:7.2 现代生物进化理论的主要内容(新人教版必修2)



现代生物进化理论 的主要内容

贡献:
(1)相对系统地解释了生物进化的原因 (2)较好地解释了生物的多样性和适应性

(3)反对神创论和物种不变论,为辩证唯物主义世 界观提供了有力的武器

局限性:
(1)对于遗传和变异的本质,未能作出科学的解释 (2)对生物进化的解释也局限于个体水平 (3)强调

物种的形成是渐变的结果,不能解释物 种大爆发现象

拉马克进化学说——用进废退 达尔文自然选择学说——适者生存 三、现代生物进化理论 1、现代进化论对遗传变异的研究已从性状 水平深入到基因水平。 2、现代进化理论对自然选择作用的研究 已从以生物个体为单位发展到以种群 为单位。 3、现代进化论的核心仍是自然选择学说。

种群、基因库、基因频率
一定时间内,生活在一定区域的同种生物 的全部个体,叫做种群。种群是生物繁殖的基 本单位。 一个种群的全部个体所含有的全部基因, 叫做这个种群的基因库。
某种基因在某个种群中出现的比例,叫做 基因频率。

种群是生物进化的基本单位

每一个种群都有它自己的基因库,种群中的个 体一代一代地死亡,但基因库却在代代相传的过程 中保持和发展。所以,生物进化的单位不是个体, 而是种群。

基因频率的计算
例: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%、那么A、 a的基因频率是多少?

A=60% a=40%



在一个种群中随机抽出一定数量的个体,其中 基因型为AA的个体占18%,基因型为Aa的个体 占78%,aa的个体占4%。基因A和a的频率分别 是 A、18% 82% B、36% 64%; C、57% 43% D、92% 8%;

据调查得知,某小学的学生中基因型的比率 为:XBXB 44% XBXb 5% XbXb 1% XBY 43% XbY 7%,则Xb的基因频率是 A、13.2% B、5% C、14% D、9.3%



哈迪-温伯格定律

1908年,英国数学家哈迪和德国医生温伯 格分别提出关于基因稳定性的见解。他们指出, 一个有性生殖的自然种群中,在符合以下五个 条件的情况下,各等位基因的频率和等位基因 的基因型频率在一代一代的遗传中是稳定不变 的。或者说是保持着基因平衡的。

这五个条件是:1、种群很大 2、随机交配 3、没有突变 4、没有个体迁入迁出 5、没有自然选择

哈迪-温伯格定律
处于平衡状态的种群,一对等位基因Aa, A的频率为p,a的频率为q,则: AA的机率为p2; Aa的机率为2pq; aa的机率为q2 哈迪-温伯格定律可用数学方程式表示为: (p+q)2=p2+2pq+q2
在自然条件下,哈迪-温伯格定律所需的五个条 件是难以满足的,因而基因频率总是要发生改变,也 就是说进化在任何种群中都是必然要发生的。

表面看,自然选择是对一个个生物个体的选 择,实质上是对个体所包含的变异进行选择。 从现代分子遗传水平看,自然选择实质上是对 变异所对应的基因的选择,从而改变着群体中 不同基因的基因频率。
所以,生 物进化的过程 的实质是种群 基因频率发生 变化的过程。

生物进化的实质是基因频率的改变

自然选择对基因频率变化的影响
第1年 第2年 第3年 13.1% 26% 60.9% 第4年 14.7% 29.2% 56.1%

P117

??

基因 型频 率

SS Ss ss

10% 20% 70%

11.5% 22.9% 65.6%

基因 频率

S
s

20%
80%

23%
77%

26.1%
73.9%

29.3%
70.7%

升高
降低

进化的实质:
1.突变和基因重组产生进化的原材料。供 自然选择进行筛选。 2.自然选择决定生物进化的方向。在自然 选择的作用下,种群的基因频率发生定 向改变,导致生物朝一定的方向不断进 化。

隔离与物种的形成

物种:在遗传学和进化论中,把能够在自然状 态下相互交配,并能够产生出可育后代的 一群生物称为一个物种,简称“种”。 即:不同物种之间有生殖隔离

隔离:不同种群间的个体,在自然条件下基 因不能自由交流的现象。 地理隔离

隔离的类型 生殖隔离

例:马与驴的生殖隔离







例:不同“人种”

世界各地的人虽 然各有不同,但 他们之间可以彼 此通婚,并且产 生可育的后代。 因此,全世界的 人在生物学上属 于同一个物种 ——智人。

隔离在物种形成中的作用 物种的 形成往往 是经过长 期的地理 隔离将不 同种群间 的差异不 断积累, 最后达到 生殖隔离, 形成新物 种。

例:加拉帕戈斯群岛的地雀

在自然界里还 AABBCC(普通小麦) × DD(黑麦) 存在另一种物种形 成方式,它往往只 配子 ABC D 配子 需要几代甚至一代 就完成了,而且不 ABCD (不育) 需经过地理隔离。 例如,多倍体植物 秋水仙素处理 的形成就是如此。 自然界里几平将近 AABBCCDD(八倍体小黑麦) 一半的被子植物和 (可育) 某些栽培作物就是 这样形成的。 例:八倍体小黑麦的培育

有时无需地理隔离也能形成新物种

总结
以自然选择学说为核心的现代生物进化 理论的基本观点是: ●种群是生物进化的基本单位 ●生物进化的实质在于种群基因频率的改变。 ●突变和基因重组、自然选择及隔离是物种 形成过程的三个基本环节(突变和基因重 组产生生物进化的原材料,自然选择使种 群的基因频率定向改变并决定生物进化的 方向,隔离是新物种形成的必要条件)。

共同进化
? ?

任何一个物种都不是单独 进化的。 不同物种之间,生物与无 机环境之间在相互影响中 不断进化和发展,这就是 共同进化。

生物进化与无机环境变化的关系
原始大气 (无O2)
大气有氧 有机物 厌氧生物 耗尽

光合自养 生物

需氧生物

O3出现

水生到陆生

陆地环境 生物更多样化 更多样化

生物多样性的形成
地球上所有的植物、动物和微生物,它们 所拥有的全部基因以及各种各样的生态系统, 共同构成了生物多样性。

基因多样性

生物多样性

物种多样性 生态系统多样性

生物多样性的形成
简单 → 复杂 低等 → 高等 原核细胞 → 真核细胞 单细胞 → 多细胞

无性生殖 → 有性生殖
原始异养厌氧 → 自养厌氧 → 自养需氧 水生 → 水陆两栖 → 陆生

生物进化理论在发展
?

生物的进化如此复杂,现有的进化理 论所不能解释的问题比已经解释的问 题还要多。在这些学说中,以自然选 择为核心的进化理论比其他学说的影 响要广泛而深远,它仍然是以后各个 方面研究的一个基础。进化理论同其 他科学理论一样,它不会停滞不前, 它还在发展。

例:不同生物的细胞色素c与人的比较
生物名称 黑猩猩 猕猴 袋鼠 豹 马 鸡 响尾蛇 氨基酸 差别 0 1 10 1l 12 13 14 生物名称 金枪鱼 鲨鱼 天蚕蛾 小麦 链孢霉 酵母菌 氨基酸 差别 21 23 31 35 43 44

从上表中可以看出,黑猩猩与人的亲源关系最近, 酵母菌与人的亲源关系最远。

渐变式进化与跳跃式进化
传统的进化理论认为生物的进化是渐变式 的,但渐变式的进化难以解释下面两个问题。 问题一:生物化石的记录所显示的大多不 是渐变式的进化,而是跳跃式的进化。

问题二:如果生物演变是渐进的,那么各 种适应性的器官结构在尚未发展完善之前,即 在还没有发展到有适应功能之前是怎样逃脱自 然选择的压力的?
所以跳跃式进化理论认为,生物的进化起 源于大突变(特别是某些调节基因的突变)。

某种蝇是家畜的毁灭性寄生物,在实验室,用杀虫剂和电离辐射 分别处理这种蝇的两个数量相同的群体,电离辐射的作用是使 雄蝇不育。实验结果如图,试用学过的生物学知识分析:

(1)用杀虫剂处理的那组在处理后的哪一代开始恢复到处理 前的状况?曲线下降为什么不可能达到0? (2)在什么时候可以看到用电离辐射比用杀虫剂消灭这种蝇更 成功?曲线回升是通过 之间的 来实现的。 (3)杀虫剂的使用对害虫起了作用,作用是 的,结 果导致害虫抗药性。 (4)根据以上分析,使用杀虫剂治虫有其缺点,主要有: ① ,② ,针对这种缺点,你认为消灭害虫 应采用的较好方法有:① ② 。



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