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第七章现代生物进化理论§7.2现代生物进化理论的主要内容幼虎把自己想象成虎体内的一个基因。你不仅不愿意自己在虎的后代中消失，而且想让越来越多的虎拥有自己的拷贝。你怎样才能达到这一目的呢？你将选择做什么样的基因？一个基因所控制的性状对个体生存和繁殖后代的贡献越大,拥有该基因的个体的可能越多!当然就会使越来越多的虎拥有自己的拷贝!问题探讨在自然界中，没有哪一个体是长生不死的，个体的基因型也会随着个体的死亡而消失，但决定表现型的基因却可以通过有性生殖才传给后代，因此研究生物的进化，仅仅研究个体的表现型是否与环境适应是不够的，还需要研究群体的基因组成变化，这个群体就是种群。种群是生物进化的基本单位达尔文的自然选择学说指出，在一种生物的群体中，出现有利变异的个体能存活，并且有机会留下自己的后代。但是，研究生物的进化，仅研究个体的表现型是否与环境相适应是不够的，还必须研究群体基因组成的变化。这个群体就是种群！•种群是生物进化的基本单位•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）种群是生物进化的基本单位1、种群概念：生活在一定区域的同种生物的全部个体。卧龙自然保护区猕猴1.下列属于种群的是（）A.一块水田里的全部水稻、水草B一块稻田里的全部幼蚜、有翅、无翅的成蚜C一块朽木上的全部真菌D.一个池塘中全部鱼B判断下列是否属于种群（1）一个池塘中的全部鱼（2）一个池塘中的全部鲤鱼（3）两个池塘内的全部青蛙（4）一片草地上的全部植物（5）一片草地上的成年梅花鹿庙里的一群和尚也属于种群吗？否是否否否3.生物进化的基本单位（）A.个体B.基因C.种群D.群体2.下列关于种群的说法不正确的是（）A.同一种群的个体可以自由交配B.种群是生物繁殖的基本单位C.中国大陆上所有老虎是一个种群D.种群是生物进化的基本单位CC2、种群的特点：种群中的个体并不是机械地集合在一起，而是彼此可以交配，并通过繁殖将各自的基因传给后代。人们为什么要提出“种群”这个概念呢？自然界的物种实际上是以一个个种群存在的，种群是物种繁衍、进化的基本单位。它为研究生物与环境的关系和物种的变化带来了方便。探究活动（二）1.怎样的一群个体可以称为种群呢？实际上，在自然界中，物种是以一个个种群存在的，种群是物种繁殖、生物进化的基本单位。2.一个生物的“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物种可以分布在不同的自然界的不同区域，只有在可以发生随机交配、繁衍，使基因能够世代相传的一定区域内的同种全部个体的集合才是一个种群。思考：同前一年的蝗虫种群相比，新形成的蝗虫种群在基因组成上会有什么变化吗？性状是由基因控制的，因此研究生物的进化必须研究种群的基因组成和变化。如何分析种群的基因组成和变化？由此人们提出基因库和基因频率的概念。3、基因库：一个种群中全部个体所含有的全部基因。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。探究活动（三）1.什么是基因库？基因频率的含义是什么？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。在一个种群基因库中，某基因占全部等位基因的比率叫做基因频率。在一个种群中，某基因型个体占全部个体的比率。基因型频率：4、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。基因频率＝该基因的总数该等位基因的总数1.基因频率是指一个种群基因库中某个基因占全部等位基因数的比率。基因频率＝×100%2．基因型频率是指某种特定基因型的个体占群体内全部个体的比率。基因型频率＝×100%二、基因频率的计算=纯合体基因型频率+1/2杂合子基因型频率A%+a%=1AA%+Aa%+aa%=1AA30%Aa60%aa10%基因频率=某基因总数该基因等位基因的总数2.基因频率的计算等位基因的频率之和等于13．通过基因型频率计算基因频率(1)在种群中一对等位基因的频率之和等于1，基因型频率之和也等于1。(2)一个等位基因的频率＝该等位基因纯合子的频率＋1/2×杂合子的频率。例1:如某昆虫种群中决定翅色为绿色的基因为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：基因频率=某基因的数目该基因的等位基因的总数纯合子频率+1/2杂合子频率=40%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%=×100%=60%2×aa＋Aa2(AA＋Aa＋aa)×100%A%=a%=基因频率=例2:某工厂有男女职工各200人，对他们进行调查时发现，女色盲5人，女性携带15人。男性色盲11人，求XB,Xb的频率。解:×100%5×2＋15＋11200×2＋200Xb%==6%XB%=1—6%=94%亲代基因型的频率AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比率A()A()a()a()子代基因型频率AA()Aa()aa()子代基因频率A()a()30%30%30%10%36%48%16%60%40%p+q=1(p+q)2=p2+2pq+q2=1AA=p2Aa=2pqaa=q2P表示基因A的频率，q表示基因a的频率卵子a40%A60%精子A60%a40%AA36%Aa24%24%Aaaa16%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%40%在讨论题2中的群体满足五个条件的情况下,计算子二代、子三代的基因频率与基因型频率;分析一下各代基因频率与基因型频率相同吗？16%60%36%48%40%16%60%36%48%40%16%60%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，到再下一代也是如此，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。它是指在一个极大的随机交配的种群中，在没有突变、选择和迁移的条件下，种群的基因频率和基因型频率可以世代相传不发生变化，保持平衡。满足五个假设条件的种群是理想的种群，在自然条件下,这样的种群是不存在的。这也从反面说明了在自然界中，种群的基因频率迟早要发生变化，也就是说种群的进化是必然的。上述计算结果是在满足五个假设条件的基础上计算的，对自然界的种群来说，这五个条件都能成立吗？特别是如果第⑤点假设（⑤基因A和a都不产生突变,即没有基因突变和染色体变异。）成立这与前面我们所学的基因突变的哪个特性相违背？与基因突变的普遍性相违背。如果该种群出现新的突变型，也就是产生新的等位基因（A2），种群的基因频率会变化吗？基因A2的频率可能会怎样变化？突变产生的新基因会使种群的基因频率发生变化。基因A2的频率是增加还是减少，要看这一突变对生物体是有益还是有害的，这往往取决于生物生存的环境。利用遗传平衡定律求基因频率如用p代表基因A的频率，q代表基因a的频率，遗传平衡定律可写成：(p+q)2=p2+2pq+q2=1AA的频率aa的频率Aa的频率利用遗传平衡定律求基因频率例：人类的苯丙酮尿症是代谢疾病，由隐性基因(a)控制。如果群体的发病率为1/100。随机婚配的群体中，后代AA、Aa、aa三种基因型出现的频率分别是多少？0.81、0.18、0.01例：人类的苯丙酮尿症是代谢疾病，由隐性基因（a）控制。如果群体的发病率为1/100。表现型正常的个体婚配，生出患病小孩的概率是多少？1/121例：用生物进化论的观点解释病菌抗药性不断增强的原因，正确的是A使用抗菌素的剂量不断加大，病菌向抗药能力增强的方向变异B抗菌素对病菌进行人工选择，生存下来的病菌都是抗药能力强的C抗菌素对病菌进行自然选择，生存下来的病菌都是抗药能力强的D病菌中原来就有抗药性强的个体，在使用抗菌素的过程中淘汰了抗药性弱的个体D如图为对一块甲虫成灾的农田使用两种杀虫剂的实验结果曲线图，分析：(1)曲线回升是通过之间的来实现的。(2)杀虫剂的使用对甲虫起了作用，这种作用是(定向、不定向)的，结果导致甲虫的抗药性(增强、减弱)。(3)根据以上分析，使用杀虫剂治虫有其缺点，主要有：①。②。甲虫与杀虫剂生存斗争选择定向增强具有抗药性害虫比例增加。对环境造成污染。果蝇是常用于遗传研究的实验材料，据资料显示果蝇约有104对基因，现有一黑腹果蝇的野生种群，约有107个个体，请分析回答：(1)该种群的全部个体所含有的全部基因统称为种群的。(2)假定种群中每个基因的突变频率都是10-5，那么在该种群中每一代出现的基因突变数是。(3)随机从该种群中抽出100只果蝇，测知基因型AA(灰身)35只，Aa(灰身)60只，aa(黑身)5只，请问A的基因频率为，a的基因频率为。基因库2×10665%35%(4)若果蝇白眼(b)为常染色体隐性遗传，在该种群中每2500只果蝇中才有一只白眼果蝇，那么白眼基因(b)的基因频率为。(5)假定残翅(v)的基因突变率为10-5，由于在正常环境条件下残翅果蝇难以生存，结果长翅(V)果蝇类型个体逐渐增多，V基因频率也随之升高，经过许多代后，长翅类型为该种群中常见类型，与其他突变类型相比，残翅个体数要少得多，这一现象说明：。2%在正常环境条件下，残翅是不利变异，经长期的自然选择而不断被淘汰，自然选择决定生物进化的方向。生物进化的实质：种群的进化过程就是种群基因频率发生变化的过程。通过讨论基因频率的变化可以认识到，自然界中种群的基因频率一定会发生变化，也就是说种群的进化是必然的。2.从某生物种群中随机抽1000个个体，测知基因型为BB、Bb、、bb的个体分别为300个、600个和100个。在这1000个个体中：B基因有个，其基因频率为；b基因有个，其基因频率为。1.AA、Aa、aa的个体分别占24%、72%、4%、那么A、a的基因频率是多少？（）A.36%和64%B.57%和43%C.24%和72%D.60%和40%D120080060％40％3.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Aa的个体占78%，aa的个体占4%。基因型A和a的频率分别是，。57％43％（二）突变和基因重组产生生物进化的原材料基因突变和染色体变异统称为突变。基因突变在自然界是普遍存在的，因此基因突变产生新的等位基因，这就可能使种群的基因频率发生变化。不可遗传变异可遗传变异基因突变基因重组染色体变异变异自然界中生物的自然突变频率很低，而且一般对生物体是有害的。为什么还能够改变种群中的基因频率呢？种群是由许多个体组成的，每个个体的每一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。例如：一个果蝇约有104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=2×1071．种群中突变的特点：突变数很大、随机、不定向2．种群基因重组的结果：产生更多可遗传变异、不定向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。基因重组基因突变新的等位基因多种多样的基因型种群中出现大量可遗传的变异变异是不定向的形成了进化的原材料,不能决定生物进化的方向？影响基因频率的因素：突变、基因重组、自然选择基因频率的改变生物的进化生物进化过程实质：种群基因频率发生变化的过程突变许多等位基因基因重组许多基因型大量可遗传的变异No!变异是不定向的那,谁决定的呢?形成了进化的原材料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。长满地衣的树干上的桦尺蠖黑褐色树干上的桦尺蠖自然选择对种群基因频率的影响英19世纪曼彻斯特英20世纪曼彻斯特自然选择可以使种群的基因频率定向改变问题：桦尺蠖种群中s基因的频率为什么越来越低？假设：根据前面