第七章第二节现代生物进化理论的主要内容
现代生物进化理论的基本观点
( 1 )种群是生物进化的基本单位
( 2 )突变和基因重组产生进化的原材料
( 3 )自然选择决定生物进化的方向
( 4 )隔离导致物种形成
导入：目标
探究活动（一）
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，而且
绿色比灰色更不容易被敌害发现。按照达尔文
“适者生存，不适者被淘汰”的观点，昆虫的翅
色将怎样变化？
如果该绿色个体（Aa）能很好的生活下来，它体内的A基因怎样才能传递给它的下一代呢 ？如果Aa与其他个体交配生殖，后代还会是绿色吗？请写出遗传图解。
出现有利变异个体内的有利基因，只有在群体中，通过有性生殖才能世代延续，另外有利变异的个体的后代不一定能真实遗传。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，还必须研究群体的基因组成变化。这个群体就是种群！
怎样的一群生物个体可能称为种群呢？
（一）种群是生物进化的单位
1、定义：在一定时间内生活在一定区域的同种生物的全部个体。
一 种群基因频率的改变与生物进化
2、种群的特点：
（1）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。
（2）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。
（3）一个种群中应包括各年龄阶段的个体
B
探究活动（二）
☆.阅读114页的第三自然段，探究并回答下列问题。
种群在繁衍过程中，个体有新老交替，基因却代代相传。这句话表明种群在进化过程中处于什么地位？
说明在自然界中，种群是生物繁殖、进化的基本单位。
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。
基因库：一个种群的全部个体所包含的全部基因的总和。
————基因库是在不断发展和变化的
（二）
基因频率=
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。
例1:从种群中随机抽出100个个体，假设每个个体都含有10对等位基因，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。
基因型频率=
基因频率= 频率+1/2 频率
A的基因频率为60%; a的基因频率为40%
纯合子
杂合子
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％
练习：
例7：(2003年2月南京调研卷)对某校学生进行色盲遗传病调查研究后发现：780名女生中有患者23人、携带者52人；820名男生中有患者65人，那么该群体中色盲基因的频率是( )
A.4.4% B.5.1% C.6.8% D.10.2%
【解析】
色盲是伴X染色体隐性遗传，女性色盲患者的基因型是： XbXb ，女性携带者的基因型是：XBXb，男性色盲患者的基因型是： Xb Y。 (男性无携带者)
根据题意，780名女生中有患者23人、携带者52人，因此女性中Xb占：23×2＋52=98；820名男生中有患者65人，因此男性中Xb占：65
Xb基因总数：98＋65＝163
这样，该校学生中的X染色体总数是：780×2＋820＝2380，这样该群体中色盲基因的频率就是：163/2380=6.8%。
答案选C(容易会误算成(780＋820)×2＝3200，结果得出5.1%这一错误结论，而选B)
有关基因频率的计算(特例)
伴X遗传方面的基因频率计算
这类题目的特殊点是：X染色体总数的正确计算，因为男性中只有一个X染色体，所以计算男性X染色体总数时不需要乘以2，这样就能够得出正确的结果
1、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。
思考与讨论
用数学方法讨论基因频率的变化
60%
40%
36%
48%
16%
60%
40%
如果F1个体再自由交配，产生F2呢？
36%
48%
16%
60%
40%
36%
16%
48%
60%
60%
40%
40%
36%
48%
16%
一个遗传上的平衡的群体,其基因频率和基因型频率遵循哈迪---温伯格定律 !
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。
在上述条件下，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，叫做哈代－温伯格定律，也叫遗传平衡定律。
设A的基因频率=p，a的基因频率=q ，p+q= 1
( p+q ) 2 = p2 + 2pq + q2 = 1
AA的基因型频率
Aa的基因型频率
aa的基因型频率
例：一个随机交配的群体，某一对相对性状中，显性性状表现型的频率是0.16,则杂合子Aa的频率是（ ）

A 0.1 B 0.6 C 0.9 D 0.48
D
3.会，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。
完成思考题：
种群个体的性状由基因决定，那么，生物进化的实质是什么？
2.这五个条件都是影响种群基因频率变化的原因。满足这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.即使前4个条件可以满足，但基因突变和染色体变异总会发生的。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.
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。
因此，只要基因频率发生变化，则种群进化便发生了。
（三）突变和基因重组产生进化的原材料
基因重组、基因突变及染色体变异
基因突变和染色体变异统称为突变。
突变和基因重组可形成可遗传的差异。
？可遗传的变异的来源有？
1、基因突变与基因频率的改变有什么关系？
2、自然界中突变的频率很低，能作为进化的原材料吗？
2x104
10-5
108
x
x
=
2x107(个)

每一代就会有大量的变异
思考：
某海岛上的昆虫出现残翅和无翅类型
———有利与有害是
相对的而不是绝对的
这往往取决于生物的
生存环境。
3、突变产生的变异有利或有害是绝对的吗？
基因 重组
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
变异是随机的、不定向的
形成了进化的原材料
突变是不定向的，不能决定生物的进化方向
总结
种群是生物进化基本的单位。
生物进化的实质就是种群基因频率的改变。
基因突变和基因重组是生物进化的原材料（但不能决定进化的方向）
进化的方向由谁决定呢？
自然选择
小结：
19世纪，桦尺蠖种群中黑色
基因（S）频率为5%，浅灰色
基因（s）频率为95%
20世纪，桦尺蠖种群中黑
色基因（S）频率为95%，
浅灰色基因（s）频率为5%
探究自然选择对种群基因频率的影响
70.7%
26%
29.3%
14.6%
56.1%
60.9%
26.1%
73.9%
29.3%
13.1%
升高
降低
提出问题：桦尺蠖种群中s基因（决定浅色性状）的频
率为什么越来越低？
作出假设：
黑褐色的生活环境，不利于浅色桦尺蠖的生
存，对黑色桦尺蠖生存有利，这种环境的选
择作用使该种群的s基因频率越来越低。
即自然选择可使种群基因频率发生定向改变。
(1)在这个探究实验中根据上面的数据分析，变黑的环境对桦尺蠖产生了什么样的影响？变黑的环境对桦尺蠖浅色个体的出生率有影响吗？
(2)在自然选择中，直接受选择的是基因型还是表现型？
变黑的环境使控制浅色的s基因频率减少,S基因频率增加
有，许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食
天敌看到的是桦尺蠖的体色（表现型）而不是控制体色的基因
结论：自然选择决定生物进化的方向
自然选择使基因频率定向改变。
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
（四）自然选择决定生物进化的方向。
二、隔离与物种的形成
（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？
同一物种满足的两个条件：
1、可以相互交配
2、产生的后代可育
物种与种群有何关系？
种群与物种的比较
是不是不同物种的生物在自然状态下一定不能交配呢？
无生育能力，没有后代。
自然状态下不能进行基因交流！
不同的物种之间不能进行基因交流。
为什么马驴之间不能进行基因交流？
是什么阻止了马驴之间的基因交流呢？
原来是 生殖隔离
不同物种之间一般是不能交配的，即使交配成功也不能产生可育后代，这种现象叫做生殖隔离。
都有那些
情况会导致生殖隔离呢？
荇菜与梅花因花期不同而出现生殖隔离
孔雀与巨嘴鸟因求偶方式不同二出现生殖隔离
曼陀罗的花粉在其他植物的花的柱头上不能完全萌发成为花粉管，使得两性生殖细胞不能融合而形成生殖隔离
狮子与老虎杂交产生狮虎兽是没有生育能力的，狮子与老虎因杂种不育而形成生殖隔离
不同物种个体间因生殖隔离而不能进行基因交流。

那么生活在不同区域的同种生物，在自然条件下能不能进行基因交流呢？
地理
隔离
如果把东北虎和华南虎放在同一片草原上，它们仍然可以自发交配并产生可育后代，说明东北虎和华南虎仍然属于同一物种。
一个新的物种要在怎样的条件下才能产生呢？
同一种生物因为地理上的障碍而分成不同的种群使得物种间不能发生基因交流的现象
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：
隔离在物种的形成中发挥了怎样的作用？
地理隔离：由于高山、河流、沙漠或其他地理上的障碍，使不同的种群不能基因交流。
如东北虎(左)和华南虎(右)都是亚洲虎的后代，由于长期地理隔离而没有相互交配，没有基因交流，形成了地理隔离，它们形成两个不同的亚种。
是什么原因造成同一物种分化成不同类型的新种？
这说明了什么？
一个种群还是两个种群？
还能发生交配吗？
在一个山谷中，生活着一个鼠种群。雌鼠和雄鼠之间可以自由交配，繁衍后代。
后来山洪爆发，在山谷中形成了一条汹涌的大河。将整个鼠种群分成了两个部分，一半在河这边，一半在那边。就这样过了几千年。
后来，河流干涸了，两个鼠种群又会合在一起。它们发现彼此大不相同，还能算是同一个物种吗？
假想
实例
22岁那年，达尔文以博物学者的身份登上“贝格尔”号远航考察船，随船进行为期五年的环球科学考察。
加拉帕戈斯群岛上的地雀
实例
1.设想南美洲大陆的一种地雀来到加拉帕戈斯群岛后，先在两个岛屿上形成两个初始种群。这两个种群的个体数量都不多。它们的基因频率一样吗？
由于这两个种群的个体数量都不够多，基因频率可能是不一样的。
资料分析
２．不同岛屿上的地雀种群，产生突变的情况一样吗？
不一样。因为突变是随机发生的。
资料分析
３．对不同岛屿上的地雀种群来说，环境的作用有没有差别？这对种群基因频率的变化会产生什么影响？
不同岛屿的地形和植被条件不一样，因此环境的作用会有差别，导致种群基因频率朝不同的方向改变。
资料分析
４．如果这片海域只有一个小岛，还会形成这么多种地雀吗？
不会。因为个体间有基因的交流。
资料分析
地理隔离
突变、重组、不同
生殖隔离
基因频率
基因频率
自然选择
新物种
新物种
______是物种形成的必要条件
新物种形成的标志：___________
隔离
生殖隔离的形成
物种形成的三个基本环节:______________
突变和重组、自然选择 、隔离、
新物种的形成，是否都需要经过地理隔离？
多倍体的形成不需经地理隔离。
1.经过长期的地理隔离而达到生殖隔离是物种形成比较常见的方式
2.一般情况下，地理隔离是生殖隔离的先决条件，生殖隔离一旦形成，原来属于一个物种的两个种群，就成了两个物种。
3.渐变式：生物进化是一个量变到质变的过程，是一个长期的历史过程 （骤变式：也可快速产生，如多倍体）
4.一个物种的形成必须要经过生殖隔离，但不一定经过地理隔离，如多倍体的产生。
总结：
生殖隔离是新物种产生的标志！
1.隔离是形成新物种的_________，常见的隔离类型有________和________，通常经过长期的_____隔离常可达到____隔离。不同的地雀种群之间，一旦发生了_____隔离，就不会有______交流了。
必要条件
地理
生殖
生殖
基因
练习巩固
2. 下列哪项形成了新物种（ 　）
A. 二倍体的西瓜经秋水仙素处理成为四倍体西瓜
B. 桦尺蠖体色的基因频率由S（95%）变成s(95%)
C. 马与驴交配产生了骡子
D. 克隆羊多利
A
物种形成与生物进化
*现代生物进化理论的基本观点：
种群基因频率
种群
突变、基因重组
自然选择
物种形成
隔离
三 共同进化与生物多样性的形成
资料：
动物学家对生活在非洲大草原奥兰治河两岸的羚羊进行研究时发现，东岸的羚羊群的奔跑速度比西岸的羚羊每秒钟竟快3米。为何差距如此之大？
经过观察和科学实验，动物学家终于明白，东岸的羚羊之所以强健，是因为它们附近有一个狼群，生存时时处于危险之中。
１、共同进化：
捕食者的存在是不是对被捕食者有害无益呢？
捕食
捕食者的存在是否对被捕食者有害无益？
捕食者所捕食的大多是被捕食者中年老、病弱或年幼的个体，客观上起到促进种群发展的作用。
“精明的捕食者”策略：捕食者一般不能将所有的猎物吃掉，否则自己也无法生存。
“收割理论”：捕食者往往捕食个体数量多的物种，这样就会避免出现一种或几种生物在生态系统中占绝对优势的局面，为其他物种的形成腾出空间有利于增加物种的多样性。
在自然界，一种植物专门由一种昆虫传粉的情形很常见，昆虫传粉的专门化对植物繁衍后代有什么意义？
第一、跟风媒传粉相比，能提高传粉成功率。
第二，促进共同进化。
共同进化的含义1： 不同物种间的共同进化
地球形成时原始大气中是没有氧气的，但是随着光合细菌的出现，使得大气中有了氧气
共同进化的含义2：生物和无机环境间也存在共同进化。
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，这就是共同进化．
综上所述：
基因多样性：指遗传信息的总和，包括地球上所有动物、植物、微生物个体的基因。
物种多样性：指地球上生命有机体的多样性，目前被描述的物种约175万种。
生态系统多样性：指生物圈中生态环境、生物群落和生态过程的多样性。
生物多样性的形成经历了漫长的进化历程。
思考与讨论
仔细观察教材124页图7—11，并分析讨论下列问题：
2.生物多样性的形成
生物多样性的三个层次
1.最早出现的生物是哪一类生物？它们生活在什
么环境中?
最早出现的生物是厌氧的单细胞生物，它们生活在海洋中.
2.多细胞生物大约是什么时候出现的？它们生活
在什么环境中？
多细胞生物大约是在寒武纪出现的，它们生活在海洋中。
3.最早登陆的生物是植物还是动物，为什么？
最早登陆的生物是植物，否则动物登陆后就会饿死。
4.同今天你看到的地球相比，寒武纪时地球上的
生态系统有什么特点？
当时陆地上还是一片荒芜，生物都生活在海洋中。
5.恐龙是什么时候绝灭的？物种绝灭对生物多样
性产生怎样的影响？
恐龙是在中生代后期（白垩纪末）绝灭的。物种绝灭对生物多样性的影响是复杂的。恐龙的绝灭有利于哺乳动物的繁盛。
了解生物进化历程的主要依据是化石。
生物进化的大致历程
35亿年前
出现古细菌
最早的生物化石
之后的20亿年
海洋中有少量的蓝藻和细菌
两极生态系统（只有生产者和分解者）
15亿年前
海洋中出现真核生物
出现有性生殖，进化速度明显加快（WHY？）
5.7~5亿年前
海洋中无脊椎动物物种大爆发
生态系统的第三极——消费者出现，对植物的进化产生了重要影响
中生代→新生代
裸子植物和被子植物扮演了生产者中的主角，鸟类、哺乳类等成为地球上占优势的动物类群
逐渐形成了复杂多样的陆地生态系统
总的进化趋势
简单→复杂
水生→陆生
低等→高等
4亿年前
植物登陆（主要是蕨类）随后出现了原始的两栖类
改变了陆地环境
二、生物多样性的形成小结：
1、生物多样性的内容：
基因多样性 物种多样性 生态系统多样性
2、生物多样性的形成的进化历程
化石
了解进化历程的主要依据是 ：
生物的进化历程可概括为：
从原核生物到真核生物
从无性生殖到有性生殖 由简单到复杂，由低等到高等 由水生到陆生，
由原始异养厌氧到自养厌氧到自养需氧
核心：自然选择学说
发展
三、生物进化理论在发展
中性突变理论：决定生物进化的方向是中性突变的逐渐积累，而不是自然选择
间断平衡学说：物种形成并不都是渐变的结果，而是种群长期稳定与迅速形成新种交替出现的过程