生物的进化

达尔文自然选择学说的内容有四方面：１、过度繁殖；２、生存斗争；３、遗传变异；４、适者生存。一、自然选择学说及其发展达尔文1809~1882过度繁殖：人可能是繁殖能力最小的！一对夫妻最多的能产生十几个子女。若以每对夫妻平均生三个子女，平均30年传递一代计算，每隔50年人口就将增加一倍。只需数百年时间世界人口就将达到几万亿人。动物、植物和微生物的繁殖能力比人强很多很多倍！各种生物都具有很强的繁殖能力，产生很多的后代。远远超过环境的承受能力。荚迷鱼群生存斗争：过度繁殖而资源有限，所以生物要生存下去，就必须与环境中的各种因素进行斗争！生物的生存资源有限，要生存就必须与无机环境、异种及同种的其他个体进行斗争！生存斗争对斗争中失败的个体不利，但斗争中获胜的个体可以得到更多的资源而有利，对整个物种的生存和发展是有利的。生存斗争的意义：遗传变异：生物产生的后代会发生变异，产生各种不同于亲代的性状，由遗传物质引起的变异可遗传给后代。生物的变异有的比亲代更适应环境，有的却更不适应环境！即变异是不定向的，变异的方向与环境没有必然的联系。达尔文认为长颈鹿的进化原因是：长颈鹿产生的后代超过环境承受能力（过度繁殖）；它们都要吃树叶而树叶不够吃（生存斗争）；它们有颈长和颈短的差异（遗传变异）；颈长的能吃到树叶生存下来，颈短的却因吃不到树叶而最终饿死了（适者生存）。适者生存变异是不定向个体差异适者生存，不适者被淘汰适应环境新类型（动力）生存斗争有利变异逐代积累内因内因长颈鹿祖先发生变异个体有长颈长前肢的也有短颈短前肢的长颈长前肢生存逐代选择现代长颈鹿缺乏青草的环境下自然选择实例生物进化过程外因外因自然选择学说对生物进化的解释：在生存斗争中，适者生存，不适者被淘汰的过程叫做自然选择。自然选择是定向的。自然选择学说的科学性与局限性（1）能科学地解释生物进化的原因；对生物遗传和变异的本质，不能做出科学的解释；对生物进化的解释也局限于个体水平。自然选择的科学性自然选择的局限性（2）能科学地解释生物的多样性和适应性。自然选择的概念：自然选择学说的发展—现代生物进化理论现代生物学家吸取了达尔文自然选择学说的精华部分，运用现代遗传学、生态学、物理、化学方法对生物的进化进行分析，提出了以自然选择学说为基础的现代的生物进化理论。现代生物进化理论的基本内容也有四点：•种群是生物进化的单位•突变和基因重组产生进化的原材料•自然选择决定生物进化的方向•隔离导致物种形成（一）种群是生物进化的单位１、种群的概念：种群是生活在同一地点的同种生物的一群个体。是生物繁殖的基本单位。个体间彼此交配，通过繁殖将自己的基因传递给后代。生活在这里的每一种动物、植物和微生物都构成一个种群。生物个体通过繁殖将自己的基因传递给后代。判断下列是否属于一个种群：一座山上全部的蛇()一个池塘里全部的鲤鱼()×√（一）种群是生物进化的单位２基因库：种群全部个体所含的全部基因叫做这个种群的基因库。其中每个个体所含的基因只是基因库的一部分。这些金鱼各自有自己的基因，共同构成了种群的基因库。它们各自的基因都是基因库的一部分。个体数目越多，个体间的差异越大，基因库也就越大。3基因频率：某种基因在整个种群中出现的比例。生物进化的实质就是种群基因频率的改变过程。人类把鲫鱼的后代培育成金鱼，实质就是通过选择改变基因频率。从图中看，显然红色基因的频率显著提高了。（一）种群是生物进化的单位基因频率的计算：例1、一群金鱼有1000条，它们有2000个颜色基因，其中纯合灰色200条，杂合的有400条，红色的有400条。则灰色基因频率为：（200*2+400）/2000=40%；红色基因频率为：（400*2+400）/2000=60%。如何测定种群的基因频率？随机抽样调查法基因频率计算习题：1、在某个种群中AA的个体有300个，Aa的个体有600个,aa的个体有100个，求A、a的基因频率。2、在某地区的人群中XBXB占42.32℅，XBXb占7.36℅，XbXb占0.32℅，XBY占46℅，XbY占4℅，求XB、Xb的基因频率。3、在某地区的人群中血型基因型为IAIA占0.1，IAi占0.3，IBIB占0.15，IBi占0.25，IAIB占0.05，ii占0.15,求IA、IB、i的基因频率。IA=27.5℅、IB=30℅、i=42.5℅XB=92℅、Xb=8℅A=60℅、a=40℅按遗传平衡求基因频率的计算题：题中不知道全部基因型的比例，但是告诉了纯合子的比例求基因频率。1、某人群中血型有A型的有135人，AB型的人有36人，B型的有288人，O型的有441人，求IA、IB、i的基因频率。IA=10℅、IB=20℅、i=70℅2、一片地里的豌豆植株中高茎的有400株，矮茎的有225株，求杂合子有多少株？300株（二）突变和基因重组产生进化的原材料生物在繁殖的过程中会产生基因重组、基因突变及染色体变异等可遗传的变异。其中基因突变和染色体变异都可称为突变。突变和基因重组使生物个体间出现可遗传的差异。某海岛上的昆虫出现残翅和无翅类型由于突变和基因重组，桦尺蠖形成了不同的体色。变异是不定向的，变异方向与环境没有必然的联系自然突变的频率很低，为什么还能为生物的进化提供原材料呢？例：某果蝇种群一代可以产生108个子代，体细胞中有104对基因，每个基因的突变率为10-5，这样每一代出现的突变基因数有多少呢？精子或卵细胞中突变基因数有：108(精子或卵细胞数)×104(配子中基因数)×10-5所以子代中突变基因数共有：2×108×104×10-5=2×107个从上可知：在个体数很多的生物种群中，突变基因是很多的。可以为进化提供丰富的原材料。（二）突变和基因重组产生进化的原材料但在某海岛上的昆虫，正常翅能飞的个体会因被风吹到海中淹死而变成了不利性状。突变的有害和有利并不是绝对的，取决于生物的生存环境。如下例：突变一般是有害的，为什么还能为生物的进化提供原材料呢？一般来说，昆虫中正常翅是有利的，但由于突变的原因，会出现残翅和无翅的类型，这类昆虫在正常情况下很难生存下去，残翅和无翅是不利性状。（二）突变和基因重组产生进化的原材料（三）自然选择决定生物进化的方向在一定的环境条件下，具有不同性状的生物个体的适应环境的能力是不同的。不适应环境的性状及控制该性状的基因会因个体死亡或难以繁殖而减少（频率降低）；反之，适应环境的基因其频率会升高。下面以桦尺蠖在工业区体色变黑的例子来说明自然选择在进化中的重要作用。95%5%95%（ss）5%（Ss或SS）自然选择保留有利基因型个体，淘汰不利基因型个体.导致基因频率定向变化.树皮为浅色时浅色为有利性状黑色为不利性状树皮为黑色时浅色为不利性状黑色为有利性状由上可知：进化的方向是由自然选择决定的。（四）隔离导致物种形成1、物种的概念：指分布在一定的自然区域，具有一定的形态结构和生理功能，而且在自然状态下能互相交配，并产生出可育后代的一群生物个体。如全世界的人都是一个物种，所有人都生活在地球上，无论白人黑人黄种人结婚，都能产生具有生殖能力的后代。同样，所有的马是一个物种，所有的驴也是一个物种。但马和驴不是一个物种，因为马与驴交配产生的后代骡没有生殖能力。新的物种是怎样形成的呢？先要有隔离2、隔离：指同一物种不同种群间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。包括：地理隔离：由于高山、河流、沙漠等地理上的障碍，使彼此间不能相遇而不能交配。生殖隔离：种群间的个体不能自由交配或交配后不能产生可育的后代。（四）隔离导致物种形成如麻鸭(上)和孚鸭(下)都是大雁的后代，由于长期地理隔离而没有相互交配，没有基因交流，形成了生殖隔离，现在即使人为让它们交配，也不能产生可育的后代了。也就是说，它们形成两个不同的物种了。3、物种的形成：物种形成的方式有多种，经过长期地理隔离而达到生殖隔离是比较常见的方式。如大雁的后代形成麻鸭和孚鸭。又如达尔文在加拉戈斯群岛发现的地雀：这些地雀原属一个物种,这些从南美洲迁来后，分布到不同的群岛上，由于海水的隔离，不同岛上的地雀出现不同的突变和基因重组，由于自然选择的方向不同，基因频率就会向不同的方向发展。久而久之，出现生殖隔离。生殖隔离一旦形成，就形成不同物种。（四）隔离导致物种形成小结：以为核心的现代生物进化理论，其基本观点是：是生物进化的基本单位，生物进化的实质在于。、及是物种形成过程的三个基本环节。在进化过程中，产生生物进化的原材料，使种群定向改变并决定生物进化的方向，是新物种形成的必要条件。