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1、第五章第五章 生物的进化（生物的进化（2 2）达尔文达尔文英国博物学家，英国博物学家，进化论进化论的奠基人。曾经乘坐的奠基人。曾经乘坐贝格尔号巡洋舰作了历时贝格尔号巡洋舰作了历时5 5年的环球航行，对年的环球航行，对动植物和地质结构等进行了大量的观察和采动植物和地质结构等进行了大量的观察和采集。出版集。出版物种起源物种起源，提出了生物进化论。，提出了生物进化论。达尔文乘贝格尔号环球考察的航线达尔文乘贝格尔号环球考察的航线二、二、达尔文自然选择学说达尔文自然选择学说（一）达尔文的自然选择学说解释模型：（一）达尔文的自然选择学说解释模型：事实事实1 1：生物都有：生物都有过度繁殖过度繁殖的倾向的倾
2、向事实事实2 2：物种内的：物种内的个体数能保持稳定个体数能保持稳定事实事实3 3：资源是有：资源是有限的限的推论推论1 1：个体间存：个体间存在着在着生存斗争生存斗争事实事实4 4：个体间普：个体间普遍存在差异遍存在差异(变异变异)事实事实5 5：许多变异：许多变异是可能是可能遗传遗传的的推论推论2 2：具有有：具有有利变异的个体，利变异的个体，生存并留下后代生存并留下后代的机会多的机会多推论推论3 3：有利变异：有利变异逐代积累，生物不逐代积累，生物不断进化出新类型断进化出新类型过度繁殖过度繁殖生存斗争生存斗争遗传变异遗传变异适者生存适者生存资料：资料：达尔文来到远离大陆的克格伦岛上，发现
3、岛上的昆虫呈达尔文来到远离大陆的克格伦岛上，发现岛上的昆虫呈现出两种类型：许多昆虫现出两种类型：许多昆虫无翅或残翅无翅或残翅不能飞不能飞，少数能飞的昆虫，少数能飞的昆虫翅膀异常强壮翅膀异常强壮，飞行能力非常强，正常翅的昆虫极少。而在另，飞行能力非常强，正常翅的昆虫极少。而在另外一些岛屿上，多为正常翅昆虫。外一些岛屿上，多为正常翅昆虫。思考：思考：为什么克格伦岛上的昆虫与其他岛屿上的不同为什么克格伦岛上的昆虫与其他岛屿上的不同？翅大翅大有力有力正常翅正常翅正常翅昆虫正常翅昆虫无翅无翅残翅残翅翅大翅大有力有力正常翅正常翅无翅无翅残翅残翅可遗传变异（不定向）可遗传变异（不定向）经过数代选择，微小变异
4、积累成显著变异经过数代选择，微小变异积累成显著变异环境条件：环境条件：岛上经常刮岛上经常刮暴风暴风自然选择（定向）自然选择（定向）有利变异存活，繁殖更多后代有利变异存活，繁殖更多后代自然选择有利变异生存，不利变异被淘汰有利变异生存，不利变异被淘汰新物种或新类型新物种或新类型生物普遍存在生物普遍存在变异变异微小变异积累成显著变异微小变异积累成显著变异特定环境特定环境经过数代选择经过数代选择自然选择是进化的自然选择是进化的重要动力和机制重要动力和机制人工选择挑选合乎要求的变异个体，保留后代，淘汰其他挑选合乎要求的变异个体，保留后代，淘汰其他产生新的品种产生新的品种家养生物普遍存在家养生物普遍存在变
5、异变异微小变异积累成显著变异微小变异积累成显著变异根据人们需要根据人们需要经过数代选择经过数代选择自然选择自然选择人工选择人工选择选择目的选择目的有利于生存、繁殖的有利于生存、繁殖的变异变异人们需要的性状人们需要的性状选择次数选择次数数代选择，所需变异被保存积累数代选择，所需变异被保存积累结果结果优胜劣汰，适者生存优胜劣汰，适者生存产生新品种产生新品种自然选择和人工选择的区别自然选择和人工选择的区别（二）评价（二）评价:先进之处：先进之处：（1 1）科学地解释了生物进化的原因）科学地解释了生物进化的原因（2 2）解释了生物的）解释了生物的多样性多样性和和适应性适应性不足之处：不足之处：（1 1
6、）对于）对于遗传和变异的本质遗传和变异的本质不能做出科学的解释不能做出科学的解释（2 2）对于生物进化的解释局限在）对于生物进化的解释局限在个体个体水平水平（3 3）强调物种的形成都是渐变的结果，不能解释物种）强调物种的形成都是渐变的结果，不能解释物种大爆发现象大爆发现象彼此不同又相似的物种，彼此不同又相似的物种，由一个祖先物种发展而由一个祖先物种发展而来。整个生物界有一个来。整个生物界有一个共同由来共同由来三、三、达尔文共同由来学说达尔文共同由来学说解释了生物的统一性解释了生物的统一性地层年龄地层年龄（百万年前）（百万年前）首次出现的生物首次出现的生物类群（化石）类群（化石）245-1442
7、45-144鸟类、哺乳类鸟类、哺乳类360-286360-286爬行类爬行类408-360408-360昆虫、两栖类昆虫、两栖类505-438505-438鱼类鱼类700700多细胞生物多细胞生物21002100单细胞真核生物单细胞真核生物四、四、现代生物进化理论现代生物进化理论性状水平性状水平基因水平基因水平以生物个体为单位以生物个体为单位以种群为基本单位以种群为基本单位（一）可遗传变异是进化的前提（一）可遗传变异是进化的前提可遗传变异可遗传变异染色体畸变染色体畸变基因重组基因重组基因突变基因突变可遗传变异是可遗传变异是进化的前提进化的前提基因座位：基因在染色体上的位置。基因座位：基因在染色
8、体上的位置。每种生物个体平均每种生物个体平均约约1010基因座位杂合，每一物种平均基因座位杂合，每一物种平均3030座位上有不同座位上有不同的等位基因。的等位基因。一对等位基因（一对等位基因（A A和和a a ），形成），形成3 3（3 31 1）种基因型：）种基因型：AAAA、AaAa、aaaa两对等位基因（两对等位基因（A A和和a a、B B和和b b）：形成）：形成9 9（3 32 2）种基因型：）种基因型：AABBAABB、AABbAABb、AabbAabb、AaBBAaBB、AaBbAaBb、AabbAabb、aaBBaaBB、aaBbaaBb、aabbaabb那么若有那么若有n
9、n对等位基因，则形成对等位基因，则形成3 3n n种基因型种基因型基因突变基因突变新的等位基因新的等位基因形形色色的基因型形形色色的基因型种群出现大量的可种群出现大量的可遗传变异遗传变异基因重组基因重组（二）种群是生物进化的基本单位（二）种群是生物进化的基本单位例例1.1.下列属于一个种群的是（下列属于一个种群的是（）A.A.一条江中的全部鱼一条江中的全部鱼B.B.一座山中的全部树一座山中的全部树C.C.一个公园中的全部植物一个公园中的全部植物D.D.一个湖泊中的全部螂鱼一个湖泊中的全部螂鱼1 1、种群：种群：生活在生活在一定区域中同种生物的全部个体一定区域中同种生物的全部个体D要从基因水平来
10、研究生物的进化，仅关注单个生物个体行吗？要从基因水平来研究生物的进化，仅关注单个生物个体行吗？思考：思考：2.2.基因库：基因库：一个生物种群的全部等位基因的总和一个生物种群的全部等位基因的总和3.3.基因频率基因频率 某种基因的数目某种基因的数目控制同种性状的等位基因的总数控制同种性状的等位基因的总数4.4.基因型频率基因型频率 某种基因型的个体数某种基因型的个体数总个体数总个体数702+201002 A%=1002 102+2010020例例2.2.已知一种昆虫的有翅和无翅由一对等位基因控制，有翅（已知一种昆虫的有翅和无翅由一对等位基因控制，有翅（A A）对无翅）对无翅（a a）为显性。在
11、该昆虫种群中随机抽取）为显性。在该昆虫种群中随机抽取100100只进行调查，测得基因型为只进行调查，测得基因型为aaaa、AaAa、AAAA的个体分别为的个体分别为7070个、个、2020个、个、1010个。个。求求基因基因A A、a a的频率的频率a%=100%=2aaAa2(AAAaaa)2AAAa2(AAAaaa)100%=10080=该基因构成的纯合子基因型频率该基因构成的纯合子基因型频率+1/2+1/2杂合子基因型频率杂合子基因型频率基因频率基因频率=某基因的数目某基因的数目该基因的等位基因的总数该基因的等位基因的总数 100%100%1.1.如表是对某地区人群的色觉情况的调查数据，
12、则该地区色盲女性如表是对某地区人群的色觉情况的调查数据，则该地区色盲女性的基因型频率和色盲基因的频率分别为（的基因型频率和色盲基因的频率分别为（）类别类别X XB BX XB BX XB BX Xb bX Xb bX Xb bX XB BY YX Xb bY Y人数人数8649864913021302494993009300700700A.0.245%A.0.245%和和7%B.0.49%7%B.0.49%和和7%7%C.C.0.245%0.245%和和14%D.0.49%14%D.0.49%和和14%14%色盲女性的基因型频率色盲女性的基因型频率 =498649+1302+49+9300+7
13、00100%=0.245%色盲基因的频率色盲基因的频率 =100%=7%A A练练一一练练 设一对等位基因为设一对等位基因为A A和和a a，其基因频率分别为，其基因频率分别为p p与与q q（p+q=1p+q=1）。）。亲代亲代AAAA和和aaaa自然交配后自然交配后F F1 1 代代具有具有AAAA、AaAa、aaaa三种基因型，其频率如下列公三种基因型，其频率如下列公式：式：(p+q)(p+q)2 2=p=p2 2+2pq+q+2pq+q2 2=1=1可知可知F1F1的基因频率没有改变的基因频率没有改变遗传平衡定律（哈迪遗传平衡定律（哈迪-温伯格定律）：温伯格定律）：在在理想状态理想状态
14、下，种群的基因频率和基因型频率世代相传不发生变化。下，种群的基因频率和基因型频率世代相传不发生变化。（1 1）没有基因突变）没有基因突变（2 2）没有迁入和迁出）没有迁入和迁出（3 3）种群数量足够大种群数量足够大（4 4）随机交配）随机交配（5 5）没有自然选择）没有自然选择小种群：小种群：遗传漂变遗传漂变理想状理想状理想状理想状态态态态！自然界中没有满足！自然界中没有满足这五个条件的种群这五个条件的种群从遗传平衡定律可以认识到，自然界中种群的基因从遗传平衡定律可以认识到，自然界中种群的基因频率一定会发生变化频率一定会发生变化种群基因频率的改变是种群基因频率的改变是进化的实质进化的实质生物进化的单位生物进化的单位