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第七章现代生物进化理论2020/2/16一拉马克的进化学说主要内容：①生物不是神创的，而是由更古老的生物进化而来的②生物是由低等到高等逐渐进化的③生物各种适应性特征的形成都是由于用进废退和获得性遗传（主要理论）。法国博物学家拉马克用进废退：经常使用的器官就发达，不使用的就退化。获得性遗传：由环境引起或由于用进废退引起的变化是可以遗传的。食蚁兽的舌头之所以细长，是长期舔食蚂蚁的结果。历史意义:1、反对神创论和物种不变论。2、历史上第一个系统地提出了进化理论的学者。1、拉马克提出的用进废退和获得性遗传的观点缺少科学证据的支持，大多来自主观臆测。2、拉马克过于强调环境的变化直接导致物种的改变。不足:2020/2/16二、现代生物进化理论的基础——达尔文的自然选择学说（1）主要内容：①过度繁殖：②生存斗争：③遗传变异④适者生存：2020/2/162020/2/16二、现代生物进化理论的基础——达尔文的自然选择学说（1）主要内容：①过度繁殖：②生存斗争：③遗传变异④适者生存：过度繁殖生存斗争遗传变异适者生存选择的基础选择的动力进化的内因选择的结果（2）内在联系：2020/2/16对应例题：1、根据达尔文的生物进化学说，下列叙述中错误的是（）A、狗的牙齿坚硬，是长期磨练出来的B、田鼠打洞和夜出活动是自然选择的结果C、有一种猫头鹰因视力弱，行动迟缓，捉不到老鼠而被淘汰D、狼和鹿能迅速奔跑，是两者之间选择的结果A对应例题：2、抗流感的疫苗，每过几年就要更换新的种类，因为流感病毒又对旧的疫苗产生了高度的抗性，这种抗性最好的解释是（）A、病毒的获得性遗传B、病毒某些结构的用进废退C、由于选择作用，使对疫苗有抗性的病毒被保留下来并扩大繁殖D、由于生殖隔离造成C（4）评价②局限性：a、对遗传和变异的本质不能做出科学的解释。b、对进化原因的解释局限于个体水平。C、强调物种形成的渐变过程，不能解释物种大爆发现象。①先进性：科学的解释了生物进化的原因，和生物多样性形成的原因。三、现代生物进化理论性状水平深入基因（分子）水平以个体为单位以种群为单位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获得性遗传的观点，已经被多数人摈弃。深入2020/2/16现代生物进化理论的主要内容一、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。1、种群的概念:种群是指生活在一定的时间和空间内的同种生物全部个体的总和。三个强调“时间”和“空间”，即种群具有一定的时空限制，离开一定的空间和时间的种群是不存在的。生物繁殖的基本单位；生物进化的基本单位。“同种”和“全部”两个要素两个条件两个方面区别联系概念范围判断标准物种能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物不同区域的同种生物的不同种群不同物种存在生殖隔离①同一物种是由不同的种群构成；②同一物种的不同种群在一定条件下可以进行基因交流。种群生活在一定区域的同种生物的全部个体较小范围的同种生物的全部个体不存在生殖隔离物种与种群的比较2020/2/16◇理解：一个种群都有一个基因库，种群中的个体最终死亡，但基因库在代代相传中保留下来，并得到发展。一个种群中全部个体所含有的全部基因。2.基因库：◇概念：2020/2/16基因型频率：在一个种群基因库中，某种基因型占全部个体的比率。基因频率＝该基因的总数/该等位基因的总数基因型频率＝该基因型个体数/该种群个体总数基因频率：在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率。3.基因频率与基因型频率对应例题：8、已知苯丙酮尿症是位于常染色体上的隐性遗传病。据调查，该病的发病率大约为1/10000，请问在人群中该苯丙酮尿症隐性致病基因（a）的基因频率以及携带此隐性基因的携带者(Aa)基因型频率分别是（）A．1%和0．99%B．1%和1．98%C．1%和3．96%D．1%和0．198%D（2011年广东高考）（2）科学家获得一种显性突变蚊子（AABB）。A、B基因位于非同源染色体上，只有A或B基因的胚胎致死。若纯合的雄蚊（AABB）与野生型雌蚊（aabb）交配，F1群体中A基因频率是，F2群体中A基因频率是。50%60%对应例题9、某工厂有男女职工各200名，调查发现，女性色盲基因的携带者为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是（）A．4．5%B．6%C．9%D．7．8%B2020/2/16假设的昆虫群体满足以下五个条件：①昆虫群体数量足够大，②全部的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代，③没有迁入与迁出，④自然选择对A、a控制的翅型性状没有作用⑤也没有基因突变和染色体变异。2020/2/16例:在某昆虫种群中，决定翅色为绿色的基因是A，决定翅色为褐色的基因为a，从种群中随机抽出100个个体，测知基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个。那么A和a的基因频率是多少?解:A基因的基因频率为:a基因的基因频率为：=30/100×100%+1/2×60/100×100%=60%=10/100×100%+1/2×60/100×100%=40%A%=×100%2×AA＋Aa2(AA＋Aa＋aa)a%=基因频率=某基因的数目全部等位基因的总数=纯合子频率+1/2杂合子频率×100%2×aa＋Aa2(AA＋Aa＋aa)×100%已知基因型频率算配子中的基因频率36%24%16%AAAaAa24%aaA60%a40%卵子A60%a40%精子其中p代表A基因的频率，q代表a基因的频率。则：p+q=1，并得出：p2代表AA的频率，q2代表aa的频率，2pq代表杂合子Aa的频率。已知基因频率算下一代的基因型频率2020/2/16亲代子一代子二代子三代基因型频率AA30%Aa60%aa10%基因频率A60%a40%36%48%16%60%40%36%16%48%60%60%40%40%36%48%16%由此可见，如果满足上述五个条件，则亲代和子代每一种基因的频率都不会改变，到下一代也是如此，也就是说基因频率可以代代保持稳定不变。这就是哈迪－温伯格平衡，也叫遗传平衡定律。但是，在实际中，这样的平衡是不存在的。这是因为，第一：足够大的种群是不存在，而根据概率原理，当个体数不是充足大时，实际得到的数值与理论上的数值就存在误差，实际中子代和亲代的基因频率就会有差异。第二：种群中充分的随机交配也是不现实的，也就是说不同基因型的卵细胞和精子结合的机会不会是均等的。例如，在生殖季节，为了争夺异性配偶，雄性海象之间要进行激烈而又残酷的竞争，争斗的最后结果常常是强大的一方占有二三十个雌性海象，由于竞争失败，有的雄性海象没有任何的交配机会。假设其它条件不变，在生殖季节里，如果竞争力强的雄性海象个体基因型大多数是AA，而竞争失败的雄性海象个体的基因型大多数是aa（可能是由于本身基因型的关系，而导致性状上的差异），那么A的基因频率将越来越大。2020/2/16第三：基因突变每时每刻都有可能发生。虽然每一个基因突变的频率很低很低，但一个种群中有很多很多的基因，所以基因的实际突变数是较大的，而且经过代代的遗传基因突变必然对种群的基因频率产生影响，使基因的频率发生改变。如由a突变成A的数或a突变成其它复等位基因的数相对较大，则a的基因频率将越来越小。第四：由于各种原因，种群中有的个体会离开该群体，相反的可能，有的同种的外来个体会迁入该种群，使种群中各种基因型的比例发生变化，而导致种群基因频率的改变。第五：在自然界中，自然选择是不可抗拒的，始终对种群发挥作用。如基因型为aa的个体由于本身基因的原因，在特定的环境条件下，而导致性状缺陷，不能适应变化了的环境，在自然选择中处于不利地位，则a的基因频率也会越来越小。由于上述五方面的因素，种群基因频率的改变是客观的，亲代和子代之间基因频率的差异可能是微妙的，但经过代代的遗传，当这一差异由量变的积累而达到质的差异时，该种群就渐变成另外一个不同的种群了。所以从理论上分析，种群基因频率的改变是不可避免的，生物的进化是必然的。生物进化的实质是基因频率的改变表面看，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。性状影响种群基因频率变化的根本原因是什么？变异变异的类型有那些？不能遗传的变异可遗传的变异基因突变染色体变异基因重组突变自然界，生物自发突变的频率很低，而且突变大多数是有害的，为什么还能够作为生物进化的原材料的呢？果蝇约有104对基因，假定每个基因的突变率是10－5，一个约有109个果蝇的种群每一代出现的基因突变率是？2×104×10－5×109＝2×108（二）突变和基因重组产生进化的原材料2020/2/162、突变的有害和有利并不是绝对的，它取决于生物的生存环境。3、突变和基因重组只产生生物进化的原材料，不能决定生物进化的方向。1、种群是由许多个体组成的，每个个体的每个细胞内都有成千上万个基因，这样，每一代就会产生大量的突变（二）突变和基因重组产生进化的原材料2020/2/16由于突变和基因重组，桦尺蠖出现不同的体色。(黑)S基因频率从5%→95%95%5%（三）自然选择决定生物进化的方向。2020/2/16变异是不定向的自然选择不利变异被淘汰,有利变异逐渐积累种群的基因频率发生定向改变生物朝一定方向缓慢进化自然选择决定生物进化的方向提供选择材料2020/2/16（一）物种物种：指能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物，简称“种”。全世界的人都是一个物种吗？人都是一个物种，无论白人黑人黄种人结婚，都能产生具有生殖能力的后代。马跟驴是一个物种吗？地理隔离: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。生殖隔离：由于地理上的障碍使得同种生物的不同种群间不能够发生基因交流的现象。（二）隔离种类指不同种群间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。概念：2020/2/16东北虎和华南虎之间存在什么隔离？马和驴之间存在什么隔离？2020/2/16地理隔离生殖隔离长期加拉帕戈斯群岛的地雀由于地理隔离而形成生殖隔离，形成了不同的物种。其过程十分缓慢!物种形成的比较常见的方式：不同小岛上的植被不同，果实大小不同所致。2020/2/16有时无需地理隔离也能形成新物种在自然界里还存在另一种物种形成方式，它往往只需要几代甚至一代就完成了，而且不需经过地理隔离。例如，多倍体植物的形成就是如此。自然界里几平将近一半的被子植物和某些栽培作物就是这样形成的。AABBCC（普通小麦）DD（黑麦）×ABC配子D配子ABCD（不育）AABBCCDD（八倍体小黑麦）（可育）秋水仙素处理例：八倍体小黑麦的培育总结●种群是生物进化的基本单位●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）。●生物进化的实质在于种群基因频率的改变。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：比较一：生物进化与物种形成实质上是种群基因频率改变的过程，所以生物进化的标志为基因频率的改变，不论变化大小都属于进化的范围。基因频率的改变导致突破物种的界限，形成生殖隔离，标志着新物种的形成，隔离是物种形成的必要条件，而不是生物进化的必要条件。区别生物进化物种形成生物发生进化，不一定形成新物种，但新物种的形成一定要经过生物进化过程。联系①达尔文的进化论着重研究生物个体的进化；而现代进化论强调群体的进化，种群是生物进化的基本单位。比较二:现代生物进化理论和达尔文进化论比较共同点不同点都能解释生物进化、生物的多样性和适应性。②达尔文的进化论没有阐明遗传和变异的本质以及自然选择的作用机理，而现代进化论克服了这个缺点。③在达尔文学说中，自然选择来自过度繁殖和生存斗争；而现代进化论中，则将自然选择归结于不同基因型有差异的