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生物的多样性、统一性和进化


第五章 生物的进化

?遗传与进化

第一节 生物的多样性、统一性和进化

请你将这些生物分类?

德国牧羊犬 黄鹂

翠鸟

高加索牧羊犬 鹦鹉

北京哈巴狗

思考:如何判断生物个体之间是否是同一物种呢? 探究讨论

:马和驴是不同的物种,然而 他们却可以交配生出骡子。那么骡子是 一个新物种吗?为什么?

判断生物个体间是否同一物种的标准:

是否存在生殖隔离

物种
是指能在自然状态下相互交配并能产生可育后 代的一群生物。 是生物分类的基本单位。 特征: 同种个体之间能互相交配并产生有生育能力的 后代。 不同种个体之间不能相互交配,或交配后不能 产生有生育能力的后代,即存在生殖隔离。

生物的统一性

生物的统一性
①在生物体及器官层次上:存在某种结构与功能的统一模式

生物的统一性

草履虫

变形虫

眼虫

衣藻

②细胞层次上:各生物具有统一的细胞模式 ③在分子层次上:组成生物体的生物大分子的结构和功能 是大体相同的。

进化论对生物的多样性和统一性解释

特创论观点:
进化论观点:

*生物物种由上帝分别创造 *一经创造出来不会再发生改变 *不同物种之间没有亲缘关系

现在地球上的各种生 物不是神创造的,而是由 共同的祖先经过漫长的时 间演变而来的,因此各种 生物之间有着或远或近的 亲缘关系。

所有生物都来自共同的祖先 生物进化历程 从低等到高等; 从简单到复杂; 从水生到陆生; 从原核生物到真核单细胞 生物再到真核多细胞生物; 从异养生物到自养生物; 从厌氧生物到需氧生物。
为什么共同的祖先进化 的后代在形态上有这么 大的差异,生物进化的 原因是什么?

第五章 生物的进化

?遗传与进化

第二节 进化性变化是怎样发生的

一、选择是进化的动力
阅读课本95-96页,完成下列问题: 1831年,达尔文乘“贝格尔”号 环球考察时,在加拉帕戈斯群岛上有 什么发现?并提出了什么问题? 发现: 1、该群岛有许多特有的生物, 原属于南美大陆类型。 2、所有动物都是能越过海洋而迁徙的。

达尔文

问题: 1、进化的前提条件?
个体间存在可遗传的变异。 2、个体间的轻微差异如何变成显著差异,即最终 导致新变种或新物种的形成?

思考:家鸡种类繁多,它们都来自于原始的共同 祖先。这些品种多样的家鸡是怎样形成的?

家养生物普遍存在变异 人们根据自己需要

轻微差异

挑选合乎要求的变异个体,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 显著差异

思考: 在自然界中,有没有类似人工选择的过程在影响生物?

资料:克格伦岛上昆虫一般呈现出两种类型:许多昆 虫不能飞,而少数能飞的则是翅膀异常发达的。在这 里可以排除人工选择的因素,那是什么原因造成的?
暴风 有翅 力大 原始 昆虫 有翅 力小 生存 有翅 力大

淘汰

无翅
遗传 变异 生存 斗争

生存

无翅
适者 生存

生物普遍存在变异

轻微差异

影响存活与繁殖

生存斗争

适者生存,不适者淘汰 数代选择 所需变异被保存

自 然 选 择 显著差异

进化,新品种产生

达尔文认为自然选择是进化的一个重要动力和机制 生物进化的方向是由环境来决定的,即自然选择决 定生物进化的方向!

三、种群基因频率的平衡和变化

基因库

一个生物种群的全部等位基因的总和 某种基因的数目

基因频率

=

×100% 控制同种性状的等位基因的总数
=

基因型频率

特定基因型的个数 ×100% 总的个数

已知桦尺蠖的深色和浅色由一对等位基因控制,深色(S)对浅 色(s)为显性。 假设1870年从英国某地某个桦尺蠖种群中随机抽 取100只进行调查,测得基因型为SS、Ss、ss的个体分别为10个、 20个、70个 求:1、各基因型的频率 2、基因S、s的频率
10 P(SS)= 100 ×100%=10% 1、 70 ×100%=70% P(ss)= 100

P(Ss)=

20 ×100%=20% 100

2、
P(S)=

10×2+20 100×2

×100%=20% P(s)=

70×2+20

100×2

×100%=80%

? 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。
?等位基因中一个基因的频率=该基因纯合子的频率+ 1/2杂合 子的频率.

有关基因频率的计算:
1: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的频率分别是多少?

2、某校的一个生物兴趣小组在研究性学习活动中, 开展了色盲普查活动,他们先从全校的1800名学生 中随机抽取了200名学生(男女学生各半)作为首批 调查对象,结果发现有女性色盲患者3人,男性色盲 患者6人,女性色盲基因携带者15人。那么在该校全校 学生中色盲基因的频率约为多少? 9%

在一个大的随机交配的群体中,假定AA个体占20%,Aa 个体占40%,aa个体占40%,求其后代各基因型频率和 基因频率?

? 亲代配子随机结合产生合子,如下表:
卵 A(p) 子 a(q)
精 子 A(p) a(q) AA(p2) Aa(pq) Aa(pq) aa(q2)

由表可见子代基因型组成:p2+2pq+q2=1 这里基因型AA的频率为p2,基因型aa的频率为 q2, 基因型Aa的频率为2pq。

? 子一代向下一代提供的配子中两种基因频率 分别是:

A=p2+1/2(2pq)=p2+pq=p(p+q)=p a=q2+ 1/2(2pq)=q2+pq=q(p+q)=q
? 由此可见,子代基因A的频率仍然是p,基因 a的频率仍然是q,而且将以这种频率在所有 世代传递下去,这就是遗传平衡。

? 遗传平衡定律 ? Hardy和Weinberg于1908年分别应用数学方法探讨 论群体中基因频率变化所得出一致结论,即遗传 平衡定律(又称Hardy-Weinberg定律)。 在一定条件下,群体的基因频率和基因型频 率在一代一代繁殖传代中保持不变。 ? 条件:(1)在一个很大的群体;(2)随机婚配 而非选择性婚配;(3)没有自然选择;(4) 没 有突变发生;(5)没有大规模迁移。

生物进化的实质:种群基因频率的变化

用遗传平衡定律计算: 囊性纤维肿瘤是一种常染色体上的隐性遗传病。 在欧洲每2500中有一人患病。若一对表现正常的 夫妇生育有一患有此病的孩子,当该妇女离异后 与另一表现正常的男人再婚,再生育患有此病的 小孩的概率是多少?

在某一地区,已知男人中有8%患红绿色盲,请你计算 正常女人杂合子频率和女人纯合子频率。

种群基因频率的平衡和变化
打破遗传平衡的因素
第一、基因突变 第二、基因迁移 第三、遗传漂变 第四、非随机交配

第五、自然选择

自然选择导致适应
黑色 浅色 (S) (s) 5% 95%

基因类型
工业革命前 (19世纪中叶)

工业革命后 (20世纪中叶)

95%

5%

2004年7月1日,国家药监部门出台了抗生素“限售令”, 明确规定所有零售药店必须凭执业医师处方才能销售抗生 素,违者将被处以最高3万元的罚款。 国家为什么要将抗生素列为处方药? 答:细菌在繁殖过程中会产生各种可遗传的变异,其中就有抗 药性强的变异。在未使用抗生素时,抗药性强的变异个体在生 存斗争中不占优势。使用抗生素以后,抗药性弱的个体大量死 亡,抗药性强的个体有机会产生更多的后代,一段时间后,抗 生素的杀菌效果就会下降。

细菌抗药性是基因突变的结果,突变是不定向的, 抗生素起了选择作用,选择是定向的。

抗青霉素细菌的产生

青霉素起初杀死 绝大多数细菌

存活下来的细菌进行 繁殖并将其抗性基因 传给后代,最后青霉 素对它们不再起作用

讨论: 1、一群快乐生活的鼠,雌雄个 体之间可以自由交配,繁衍后代, 这说明了什么? 2、当这群鼠被大河分开后它们 是一个种群还是两个种群呢? 3、几千年后,大河干涸,两群 各自都发生了变化的鼠会合在一 起时,还能发生交配吗?还是同 一物种吗? 同一物种的不同种群生活在不同 的环境中,可以发生不同的变化 以适应环境,时间越长,差异越 来越大,出现了生殖隔离,就发 展成了不同的物种。

异地物种的形成

经长期的地理障碍而达到生殖隔离

物 种

地理障碍

小 种 自然选择 群

生基 改 因 生殖隔离 变频 率 发

新 物 种

(有突变和重组产生变异)

物种形成的关键

同 地 物 种 的 形 成 ( 多 倍 体 育 种 )

例、如图表示长期使用同一种农药后,害虫种群密度的变化情况, 下列有关叙述中不正确的是 ( D )
A a点种群中存在很多种变异类型, 这是变异不定向的原因
种 群 密 度
a c

B a
C b

b的变化是生物与无机环境斗争的结果
c是抗药性逐代积累的结果
使用农药

b T

D 农药对害虫的抗药性变异进行定向选择,使害虫产生定向抗药性变异


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