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1、第1节 现代生物进化理论的由来第1页/共55页一、拉马克的进化学说：拉马克最早提出“进化论”的概念(动物学的哲学,1809)。拉马克认为：生物是进化的，生物各种适应性特征的形成都是由于用进废退与获得性遗传。即：动植物生存条件的改变是生物变异产生的根本原因，环境引起的变异具有一定有利倾向（定向）而且可遗传给后代的。第2页/共55页用进废退第3页/共55页用进废退第4页/共55页请评价拉马克的进化论请评价拉马克的进化论先进之处（优点）先进之处（优点）不足之处不足之处最早提出“进化”获得的性状不一定能遗传幻灯片 24第5页/共55页早期学习神学。早期学习神学。热衷于收集矿石和生热衷于收集矿石和生物标
2、本，在课余结识了一物标本，在课余结识了一批优秀的博物学家，从那批优秀的博物学家，从那里接受了科学训练。里接受了科学训练。1831年年1836年随年随贝格尔贝格尔号绕地球一圈，沿号绕地球一圈，沿途考察地质和动植物。途考察地质和动植物。达尔文达尔文第6页/共55页达尔文：贝格尔号之航达尔文：贝格尔号之航 业余爱好者业余爱好者著名的博物学家著名的博物学家 虔诚的基督教徒虔诚的基督教徒无神论者无神论者第7页/共55页二、达尔文的自然选择学说：事实事实1：生物都：生物都有有过度繁殖过度繁殖的的倾向倾向事实事实2：物种内：物种内的个体数能保的个体数能保持稳定持稳定事实事实3：资源是：资源是有限的有限的推论
3、推论1：个体间：个体间存在着存在着生存斗生存斗争争事实事实4：个体间：个体间普遍存在差异普遍存在差异(变异变异)事实事实5：许多变：许多变异是可能异是可能遗传遗传的的推论推论2：具有：具有有利变异的有利变异的个体，生存个体，生存并留下后代并留下后代的机会多的机会多推论推论3：有利变：有利变异逐代积累，异逐代积累，生物不断进化生物不断进化出新类型出新类型适者生存适者生存自然选择的条件自然选择的动力选择的条件，提供原始材料自然选择的结果第8页/共55页用进废退？物竞天择？拉马克拉马克达尔文达尔文第9页/共55页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
4、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）。适者生存第10页/共55页大风大浪大风大浪淘汰淘汰过度过度繁殖繁殖变异变异遗传遗传生存斗争生存斗争适者生存适者生存自然选择自然选择原始原始昆虫昆虫有翅有翅力大力大有翅有翅力小力小无翅无翅生存生存生存生存有翅有翅力大力大无翅无翅第11页/共55页达尔文的自然选择学说达尔文的自然选择学说过度繁殖、生存斗争、过度繁殖、生存斗争、遗传变异、适者生存遗传变异、适者生存1.1.内容内容2.2.评价评价(1)能科学地解释生物进化的原因能科学地解释生物进化的原因局限性局限性(2)能科学地解释生物的多样性和适
5、应性能科学地解释生物的多样性和适应性科学性科学性对生物遗传和变异的本质，不能做出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科学的解释；对生物进化的解释也局限于个体水平。个体水平。第12页/共55页进化理论的发展1 从性状到基因2 从个体到种群第13页/共55页鳕鱼的年产卵量是鳕鱼的年产卵量是500万粒。有人计算过万粒。有人计算过,如果鳕鱼所产的卵全部能孵化长大成鱼如果鳕鱼所产的卵全部能孵化长大成鱼,那么那么不出不出6年年,整个大西洋就会被鳕鱼塞满。整个大西洋就会被鳕鱼塞满。过度繁殖过度繁殖第14页/共55页人可能是繁殖能力最小的！若以每对夫人可能是繁殖能力最小的！若以
6、每对夫妻平均生三个子女，平均妻平均生三个子女，平均3030年传递一代计算，年传递一代计算，每隔每隔5050年人口就将增加一倍。只需数百年时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，显然，这是间世界人口就将达到几万亿人，显然，这是不可能的！不可能的！动物、植物和微生物的繁殖能力比人强动物、植物和微生物的繁殖能力比人强很多很多倍！若全部后代都能成活下来，只很多很多倍！若全部后代都能成活下来，只要很短时间就会超出环境的承受能力！要很短时间就会超出环境的承受能力！各种生物都有极强大的生殖力。但是自然界中各种生物的数量在一定时期内都会保持相对稳定。过度繁殖过度繁殖第15页/共55页生存
7、斗争生存斗争:自然选择的动力自然选择的动力第16页/共55页生物生物个体之间个体之间进行的相互斗争，以及进行的相互斗争，以及生物生物与无机自然环境与无机自然环境之间的斗争，赖以维之间的斗争，赖以维持个体生存并繁衍种族的自然现象。持个体生存并繁衍种族的自然现象。第17页/共55页生物为争夺有限的生活条件生物为争夺有限的生活条件产生生存斗争的原因产生生存斗争的原因生物大量死亡，少量存活。对生物个生物大量死亡，少量存活。对生物个体往往有害，但对生物物种是有利的。体往往有害，但对生物物种是有利的。生存斗争产生的结果生存斗争产生的结果种内斗争种内斗争种间斗争种间斗争生物与非生物之间的斗争生物与非生物之间
8、的斗争生存斗争范畴生存斗争范畴（食物、水、空间、配偶、阳光等）第18页/共55页生物个体间普遍存在差异（变异生物个体间普遍存在差异（变异),许许多变异是可遗传的。多变异是可遗传的。生物的变异有的比亲代更适应环境生物的变异有的比亲代更适应环境,有有的却更不适应环境的却更不适应环境,即变异是不定向的。即变异是不定向的。遗传变异遗传变异:生物进化的基础生物进化的基础第19页/共55页1生物都不是神创的，而是由更古老的生物传衍来的。对神创论造成一定冲击 2生物是由低等到高等逐渐进化的。拉马克几乎否认物种的真实存在，认为生物只存在连续变异 的个体。3生物进化的原因：一是“用进废退”的法则；二是“获得性遗
9、传”的法则。但这些法则缺乏事实依据，大多来自于主观推测。4拉马克对科学的热爱和敢于坚持真理的精神 值得我们敬佩和学习。拉马克的进化学说是达尔文学说之前影响最大、最为系统和完整的进化理论第20页/共55页第二节现代生物进化理论第二节现代生物进化理论的主要内的主要内容容种群是生物进化的基本单位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自然选择决定生物进化的方向隔离导致物种形成隔离导致物种形成第21页/共55页探究活动探究活动情景：如果在灰色翅（基因型为aa)昆虫的群体中偶然出现一只绿色翅（Aa)的变异个体，且绿色比灰色更不容易被敌
10、害发现。讨论题目：1.根据达尔文“适者生存、不适者淘汰”的观点该绿色个体能被选择下来吗？2.如果该绿色个体能很好的生活下来，它体内的A基因怎样才能传递给后代？在自然界中，没有哪一个体是长生不死的，个体的表现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。第22页/共55页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）两个池塘内的全部鲤鱼（4）一片草地上的全部草（5）一片草地上的成年梅花鹿（6）一块稻田里的全部幼蚜、有翅、无翅的成蚜 否是否否否是
11、是（一）种群是生物进化的单位（一）种群是生物进化的单位、种群的概念：种群是生活在同一区域的同种生物的全部个体，是生物繁殖的基本单位。第23页/共55页、基因库:一个种群中全部个体所含有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。（一）种群是生物进化的单位（一）种群是生物进化的单位第24页/共55页基因频率=纯合子频率+1/2+1/2杂合子频率某基因的数目该基因的等位基因的总数 100%100%3、基因频率：在一个种群基因库中，某个基因
12、占全部等位基因数的比率。例例1:1:从种群中随机抽出从种群中随机抽出100100个个体，测知基因型为个个体，测知基因型为AAAA、AaAa和和aaaa的个体分别是的个体分别是3030、6060和和1010个。那么个。那么A A和和a a的基的基因频率是多少因频率是多少?例例2:2:某工厂有男女职工各某工厂有男女职工各200200人，对他们进行调查人，对他们进行调查时发现，女色盲时发现，女色盲5 5人，女性携带人，女性携带1515人。男性色盲人。男性色盲1111人，求人，求X XB B,X,Xb b的频率。的频率。第25页/共55页探究活动探究活动用数学方法讨论基因频率的改变用数学方法讨论基因频
13、率的改变假设的昆虫群体满足以下五个条件：昆虫群体数量足够大，全部的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代，没有迁入与迁出，AA、Aa、aa三种基因型昆虫的生存能力完全相同（也就是说自然选择对A、a控制的翅型性状没作用）也没有基因突变和染色体变异。计算子一代、子二代、子三代的基因频率与基因型频率计算子一代、子二代、子三代的基因频率与基因型频率遗传平遗传平衡状态衡状态第26页/共55页在有性生殖过程中，如果符合遗传平衡，产生的雌雄配子：36%24%16%AAAaAa24%aaA 60%a 40%卵子A 60%a 40%精子遗传平衡定律其中p p代表A A基因的频率，q q代表a a基因的频率。则p+q
14、=1p+q=1，(p(pq)q)2 2=p=p2 22pq2pqq q2 2=1=1并得出p p2 2代表AAAA的频率，q q2 2代表aaaa的频率，2pq2pq代表杂合子AaAa的频率。第27页/共55页 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%第28页/共55页哈迪哈迪温伯格定律：温伯格定律：1908年，英国数学家哈迪和德国医生温伯格分别提出关于基因频率稳定性的见解。他们指出，一个有性生殖的自然种群中，在符合以下5个条件的情况下，各等位基因的频率
15、和等位基因的基因型频率在一代一代的遗传中是稳定不变的，或者说，是保持着基因平衡的。这5个条件是：种群大；种群中个体间的交配是随机的；没有突变发生；没有新基因加入；没有自然选择。这就是哈迪-温伯格定律。第29页/共55页哈迪-温伯格定律可用数学方程式表示：(pq)2=p22pqq2=1 其中p代表A基因的频率，q代表a基因的频率。p+q永远为1，p2代表AA的频率，q2代表aa的频率，2pq代表杂合子Aa的频率。如果等位基因不止2个，如前一章所述的身高、体色等涉及多个等位基因的性状，哈代-温伯格定律也同样适用，但公式就要相应调整。例如，有3个等位基因时，公式就应改为：(p+q+r)2=p2+q2
16、+r2+2pq+2pr+2qr=1第30页/共55页 在在自自然然界界，由由于于突突变变、基基因因重重组组和和自自然然选选择择等等因因素素，种种群群的的基基因因频频率率和和基基因因型型频频率率总总是是在在不不断断变变化化的的。因因此此，生生物物进进化化的的过过程程实实质质上上就就是是种种群群基基因因频频率率发生变化的过程。发生变化的过程。第31页/共55页 自然界，生物自发突变的频率很低，而且自然界，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？物进化的原材料的呢？果蝇约有果蝇约有104对基因，假定每个基因的突对基因
17、，假定每个基因的突变率是变率是105，一个约有，一个约有109个果蝇的种群每个果蝇的种群每一代出现的基因突变率是？一代出现的基因突变率是？2102104 410105 510109 92102108 8（二）突变和基因重组产生进化的原材料（二）突变和基因重组产生进化的原材料第32页/共55页2、突变的有害和有利并不是绝对的，、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。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，、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。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、种群是由许多个体组成
18、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产生大量的突变（二）突变和基因重组产生进化的原材料（二）突变和基因重组产生进化的原材料第33页/共55页 19世纪，桦尺蠖种群中黑色世纪，桦尺蠖种群中黑色基因（基因（S）频率为）频率为5%，浅灰色，浅灰色基因（基因（s）频率为）频率为95%20世纪，桦尺蠖种群中黑世纪，桦尺蠖种群中黑色基因（色基因（S）频率为）频率为95%，浅灰色基因（浅灰色基因（s）频率为）频率为5%（三）自然选择决定生物进化的方向。（三）自然选择决定生物进化的方向。第34页/共55页原因是：结果是：结论：自然
19、选择决定生物进化的方向（三）自然选择决定生物进化的方向。（三）自然选择决定生物进化的方向。淘汰不利变异基因、积累有利变异基因使基因频率定向改变。第35页/共55页用现代生物进化理论分析解释狼的进化过程。(1)(1)狼群中存在不同类型的个体，如有跑得快的，有跑得慢的。它说明生物具有_的特性，而这种特性是生物进化的 。(2)(2)随着环境的改变，食物稀少，跑得快、凶猛的狼才能获得食物生存下去。这样，食物、环境对狼起了_作用，而这种作用是_的，它决定着生物进化的_。变异原材料选择方向定向第36页/共55页四、隔离导致物种形成四、隔离导致物种形成 能够在自然状态下能能够在自然状态下能互相交配互相交配，
20、并且，并且产生出产生出可育后代可育后代的一群生物称为一个物种的一群生物称为一个物种（speciesspecies），简称），简称“种种”。1 1、物种的概念第37页/共55页 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。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。全世界的人都是一个物种吗全世界的人都是一个物种吗？马跟驴是一个物种吗？马跟驴是一个物种吗？第38页/共55页隔离隔离：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。生殖隔离生殖隔离：不同物种之间一般是不能交配，即使交配成功，也不能产生可
21、育后代。地理隔离地理隔离：同一物种由于高山、河流、沙漠等地理上的障碍，使彼此间不能相遇而不能交配，使种群间不能发生基因交流的现象。2 2、隔离在物种形成中的作用四、隔离导致物种形成四、隔离导致物种形成第39页/共55页 如果只通过如果只通过地理隔离地理隔离，2 2个种群的基因库各自发展，个种群的基因库各自发展，互不影响，出现互不影响，出现一定差异一定差异，但，但不会形成新的物种不会形成新的物种，最多，最多也就是形成不同的也就是形成不同的亚种亚种量变。量变。如东北虎和华南虎就是两个亚种。如东北虎和华南虎就是两个亚种。生殖隔离生殖隔离则是由于则是由于2 2个种群之间的遗传物质基础个种群之间的遗传物
22、质基础（基因库基因库）出现）出现较大的差异较大的差异使其个体之间使其个体之间不能交配不能交配或或杂交后代不育杂交后代不育。2 2、隔离在物种形成中的作用四、隔离导致物种形成四、隔离导致物种形成生殖隔离生殖隔离是是新物种形成的标志新物种形成的标志质变质变第40页/共55页 它们之间还能自由交配吗？2 2、隔离在物种形成中的作用四、隔离导致物种形成四、隔离导致物种形成第41页/共55页分析：加拉帕戈斯群岛的地雀新物分析：加拉帕戈斯群岛的地雀新物种是如何形成的？种是如何形成的？2 2、隔离在物种形成中的作用四、隔离导致物种形成四、隔离导致物种形成第42页/共55页经过长期的地理隔离而达成生殖隔离，从
23、而形经过长期的地理隔离而达成生殖隔离，从而形 成新物种。成新物种。多倍体的形成不需经地理隔离。多倍体的形成不需经地理隔离。原种原种变变异异 1变变异异 2变异变异类型类型1变异变异类型类型2新种新种1新种新种2生生殖殖隔隔离离自然自然选择选择1自然自然选择选择2基因频率基因频率定向改变定向改变地地 理理隔隔 离离2 2、隔离在物种形成中的作用四、隔离导致物种形成四、隔离导致物种形成种种群群 1种种群群 2第43页/共55页现代生物进化理论的基本观点是：生物进化的基本单位是种群。生物进化的实质是种群基因频率的改变。物种形成的基本环节是：突变和基因重组提供进化的原材料；自然选择基因频率定向改变，决
24、定进化的方向；隔离物种形成的必要条件第44页/共55页1 1、下列关于隔离的叙述，错误的是：A A、阻止了种群间基因的交流B B、物种的形成都必定先经过长期的地理隔离C C、遗传组成上的差异是生产生殖隔离的根本原因D D、多倍体植物的形成不需要经过地理隔离B2 2、新物种的形成的标志：A A、具有一定的形态结构B B、具有一定的生理功能C C、产生了生殖隔离D D、改变了基因频率C第45页/共55页3 3、关于物种的叙述，错误的是：、关于物种的叙述，错误的是：A A、物种是形态上类似的、彼此能交配并产生可育后、物种是形态上类似的、彼此能交配并产生可育后代的，要求类似环境条件的生物个体的总和代的
25、，要求类似环境条件的生物个体的总和B B、物种是一个具有共同基因库的，与其他类群有生、物种是一个具有共同基因库的，与其他类群有生殖隔离的类群殖隔离的类群C C、区分物种有多种依据，但最主要的是看有无生殖、区分物种有多种依据，但最主要的是看有无生殖隔离隔离D D、不同物种的种群若生活在同一地区，也会有基因、不同物种的种群若生活在同一地区，也会有基因交流交流D第46页/共55页4 4、有一个老鼠的种群，最初都生活在一个地域，后来一、有一个老鼠的种群，最初都生活在一个地域，后来一条新建的高速公路将该种群分成条新建的高速公路将该种群分成A A和和B B两个种群。如果两个种群。如果A A种种群生活的地区
26、发生了一系列的环境变化，而群生活的地区发生了一系列的环境变化，而B B种群的地区种群的地区没有变化，则种群没有变化，则种群A A进化的速率很可能是（进化的速率很可能是（）A A、比、比B B慢慢 B B、比、比B B快快 C C、与、与B B相同相同 D D、开始比、开始比B B慢，后来比慢，后来比B B快快5 5、_是生物进化的基本单位，生物进化的实质在于是生物进化的基本单位，生物进化的实质在于种群种群_的改变。物种形成需要三个基本还节：其的改变。物种形成需要三个基本还节：其中中_和和_产生生物进化的原材料，产生生物进化的原材料，_ _ _ _使使种群的基因频率发生种群的基因频率发生_改变并
27、决定生物进化的方向，改变并决定生物进化的方向，_是新物种形成的必要条件。是新物种形成的必要条件。B种群种群基因频率基因频率基因重组基因重组突变突变自然选择自然选择定向定向隔离隔离第47页/共55页三、共同进化与生物多样性的形成三、共同进化与生物多样性的形成1、共同进化、共同进化 捕食者的存在是否对被捕捕食者的存在是否对被捕食者有害无益？食者有害无益？第48页/共55页三 共同进化与生物多样性的形成(一)共同进化1、实例：2、概念：不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展的过程。3、结果：出现了物种的多样性,而且形成了生态系统的多样性。第49页/共55页(二)生物多样性的形成1
28、、内容：基因多样性物种多样性生态系统多样性（3层次）2、形成生物多样性的原因：长期自然选择、共同进化达到结果3、研究生物进化的主要依据：化石三 共同进化与生物多样性的形成第50页/共55页4、生物进化的历程：三 共同进化与生物多样性的形成第51页/共55页思考：思考：原核生物常见的有哪些？它们进行的是什么生殖？真核生物出现后生物的进化为什么明显加快了？（例如寒武纪大爆发）真核生物出现后生态系统的组成发生了什么变化？最先登陆的是植物还是动物？分别是什么生物最先登陆？三 共同进化与生物多样性的形成第52页/共55页(三)生物进化理论的不断发展1、中性学说：决定生物进化方向的是中性突变的逐渐积累2、物种是种群长期稳定与迅速形成新种交替出现的过程。三 共同进化与生物多样性的形成第53页/共55页1、中性学说认为决定生物进化方向的是、中性学说认为决定生物进化方向的是A、自然选择、自然选择 B、生存斗争、生存斗争C、中性突变的逐渐积累、中性突变的逐渐积累 D、变异、变异2、下列能提高生物多样性的是（、下列能提高生物多样性的是（）A、把生物进行分类、把生物进行分类B、不同环境的自然选择、不同环境的自然选择C、来自共同祖先的遗传、来自共同祖先的遗传D、用进废退、用进废退BC第54页/共55页感谢您的观看！第55页/共55页