人教版生物必修二第七章现代生物进化理论复习

现代生物进化理论 南宫中学生物教研室 目标展示 一.现代生物进化理论的由来 二.现代生物进化理论的主要内容： (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(定向) (4)隔离导致物种的形成 1、枯叶蝶的翅很像一片枯叶，这有什么意义？ 拟态 祖先中出现翅似枯叶的变异个体 这种变异 这种个体生存和留下后代的机会多 久而久之，使这类蝴蝶具有翅似枯叶的适应性特征 为可遗传变异 2、从进化的角度，怎样解释这种适应的形成？ 使枯叶蝶不易被天敌发现 3、同一环境中不乏翅色艳丽的蝴蝶，这与你刚才所做 的解释有矛盾吗？如果有，有怎么解释？ 看似矛盾。 其实，翅色艳丽的蝴蝶可能具有其他 防御敌害的适应性特征，如翅上有类似猛禽眼 睛的眼斑 自然界形形色色的生物是怎样出现、怎样形 成的？ 关于生命起源的几个假说 “女娲造人” 女娲在造人之前，与正月初一创造出鸡，初二创 造狗，初三创造羊，初四创造猪，初六创造马，初 七这一天，女娲用黄土和水，仿照自己的样子造出 了一个个小泥人，她造了一批又一批，觉得太慢， 于是用一根藤条，沾满泥浆，挥舞起来，一点一点 的泥浆洒在地上，都变成了人. 第一日 神在黑暗混沌的大地创造 光、昼夜 第二日 神创造天，将上面和下面 的水分开 第三日 神分离陆地和海洋，创造 出植物 第四日 神创造出日、月和星星 第五日 神创造出水生动物和飞鸟 第六日 神创造出牲畜、昆虫、野 兽和男女 第七日 神安息了 “上帝造人” 生命起源的几 个假说 一、拉马克的进化学说 拉马克： 法国博物学家，最先提 出生物进化的学说，是进化论 的倡导者和先驱。 他一生勤奋好学，坚持真理， 与当时占统治地位的物种不变 论者进行了激烈的斗争，受到 了他们的打击和迫害。一生是 在贫穷与冷漠中度过，晚年双 目失明，病痛折磨着他，但他 仍顽强地工作，借助幼女笔录， 坚持写作，把毕生精力贡献于 生物科学的研究上。 生物不是神造的，而是由古老 生物进化来的; 生物是由低等到高等逐渐进 化的; 生物各种适应性特征的形成都 是由于用进废退和获得性遗传。 一、拉马克的进化学说 ① ② ③ 请用用拉马克的观点解释长颈鹿的进化过程 一、拉马克的进化学说 器官用的越多就越发达。用进废退： 获得性遗传： 因用进废退引起的性状是可以遗 传给后代的。 查理.达尔文（1809－1882）是英国的 博物学家，是最终建立进化论的人。 达尔文曾随英国海军勘探船“贝格尔” 号，做了历时五年（1831－1836）的 环球航行考察，在动植物和地质等方面 进行了广泛的观察，并采集了大量的生 物标本和矿物标本，经过深入研究，形 成了生物进化的观点—自然选择学说。 二：达尔文的自然选择学说 1828年的一天，在伦敦郊外的一片树林里， 一位大学生围着一棵老树转悠。突然，他发现 在将要脱落的树皮下，有虫子在里边蠕动，便 急忙剥开树皮，发现两只奇特的甲虫，正急速 地向前爬去。这位大学生马上左右开弓抓在手 里，兴奋地观看起来。正在这时，树皮里又跳 出一只甲虫，大学生措手不及，迅即把手里的 甲虫藏到嘴里，伸手又把第三只甲虫抓到。看 着这些奇怪的甲虫，大学生真有点爱不释手， 只顾得意地欣赏手中的甲虫，早把嘴里的哪只 给忘记了。嘴里的那只甲虫憋得受不了啦，便 放出一股辛辣的毒汁，把这大学生的舌头蜇得 又麻又痛。他这才想起口中的甲虫，张口把它 吐到手里。然后，不顾口中的疼痛，得意洋洋 地向市内的剑桥大学走去。这个大学生就是查 理·达尔文。后来，人们为了纪念他首先发现 的这种甲虫，就把它命为“达尔文”。 达 尔 文 趣 事 二.自然选择学说 过度繁殖(基础）(1) (2) 生存斗争（动力） 长颈鹿 的祖先 过度繁殖 生存斗争 长颈、长肢个体适者生存现代长颈鹿 （变异） 长颈、长肢个体 短颈、短肢个体 自然选择学说怎么解释长颈鹿的进化？ 自然选择 遗传变异(内因) 适者生存（结果） (3) (4) 二.自然选择学说 局限性： 揭示了所有生物具有共同的祖先，生物多样 性是进化的结果。给神创论和物种不变论给予致 命打击，为辨证唯物主义世界观提供有力武器。 科学性： 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 的解释也局限于个体 水平。 二.自然选择学说 1、关于遗传和变异的研究，从性状水平深 入到基因水平，人们逐渐认识到遗传和变异 的本质，摈弃获得性遗传的观点。 2、生物进化的基本单位，从个体发展到以 种群为基本单位。 三:达尔文以后进化理论的发展 以自然选择为核心的现代生物进化理论 1、种群概念： 生活在一定区域的同种生物的全部个体。 2、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。 种群也是繁殖的 基本单位 3、基因库： 一个种群中全部个体所含有的全部基因。 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 2、一种蛾中控制浅颜色的等位基因是隐性的，控 制深颜色的等位基因是显性的。假设一个种群中有 640只浅色的蛾和360只深色的蛾，群体呈遗传平 衡，那么有多少只杂合子的蛾？ 1、某工厂有男女职工各200名，对他们进行调查 时发现，女性色盲基因的携带者为15人，患者5人， 男性患者11人，那么这个群体中色盲基因的频率 是多少？ 6% 320只 A+a = A2+2Aa+a2 = 1 AA= A2 Aa= 2×A×a aa=a2 1 (A+a) 2= A表示基因A的频率，a表示基因a的频率 遗传平衡公式(有前提）： 基因重组 基因突变 染色体变异 可 遗 传 的 变 异 突变 1.自然界中生物自发突变频率很低，而且突变大多是有害 的。为什么还能够作为生物进化的原材料呢？ 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。 此外，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。 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 × 108 = 2 ×107 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 提供了进化的原材料,不能决定生物进化的方向 生物进化的实质(标志）： 注意：不是基因型频率 想一下，害 虫抗药性的性状 是在施加农药前 就有还是施加农 药后才出现？ 害虫在繁殖过程中会产生各种可遗传的变异,其中 就有抗药性的变异；施加农药后，不抗药害虫死亡， 抗药性的害虫存活并通过繁殖将抗药性代代相传。 农药在这里 起 作用，不是 。定向选择 诱导 自然选择作用于基因型还是表现型？ 表现型 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称为一个 物种，简称“种”。 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？ 马跟驴是一个物种吗？ (四）隔离在物种形成中的作用 隔离 不同种群间的个体， 在自然条件下不能发生基 因交流的现象。 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(新物种形成的标志）。 生殖隔离： 地理隔离: 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。 (四）隔离在物种形成中的作用 2N=64 2N=62 2N=63 讨论：加拉帕戈斯群岛上 的各种地雀是如何形成的？ 隔离 阻断 突变、基因重组和 向不同方向发生改变 种群 出现差异 差异进一步加大 隔离 新种形成 地理 自然选择 基因频率 基因库 生殖 基因交流 (四）隔离在物种形成中的作用 新物种的形成都需要地理隔离吗？ 不一定.如：多倍体植物的 形成 (四）隔离在物种形成中的作用 加拉帕戈斯群岛。隶属厄瓜多尔， 位于南美大陆以西1000公里的太平 洋面上，群岛面积7500多平方公里， 由海底火山喷发的熔岩凝固而成的 13个小岛和19个岩礁组成 。群岛的 多样性气候和火山地貌的特殊自然 环境，使不同生活习性的动物和植 物同时生长繁衍在这块土地上。这 里奇花异草荟萃，珍禽怪兽云集， 被称为“生物进化活博物馆”。群 岛上现存有其他地区罕见的多种动 物 。著名生物学家达尔文于1835年 曾到这里考察，促使他后来提出著 名的生物进化论。 (四）隔离在物种形成中的作用 (四）隔离在物种形成中的作用 某植物群体中基因型AA、aa个体分别占20%和 40%，比较该群体自交与个体间自由交配得到的 两个子代群体 A.纯合子比例相同 B.杂合子比例不同 C.基因频率不同 D.基因型频率相同 B 自交 自由交配 基因频率 基因型频率 不变 改变 不变 第一代可能改变，也可能不变。 以后都和第一代相同 1.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 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 B.a →b的变化是生物与无机环境斗争的结果 C.b →c是抗药性逐代积累的结果 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 D 当堂训练 有一个随机交配的种群，在没有迁移等条件下，两年内该 种群的基因频率的变化如下表，根据现代生物进化理论， 在这两年中，与这对基因有关的推断，正确的是 年份 AA（％） Aa（％） aa（％） 1 30 40 30 2 25 50 25 A．该种群将朝着Aa增多的方向进化 B．该种群没有表现出生物的进化 C．该种群的生活环境有较大的变化 D．该种群将较容易发生基因突变 B 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(定向) 隔离导致物种的形成 种群是生物进化的基本单位 小结 现代 生物 进化 理论 自然选 择学说 过度繁殖(1) (2) 生存斗争（动力） 遗传变异(原材料) 适者生存（结果） (3) (4) (1) (2) (3) (4) 三、共同进化与生物多样性的形成 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？ 一.共同进化 可以提高传粉的效率，并且昆虫也可得到充足的食 物。 任何一个物种都不 是单独进化的 捕食者的存在是不是对被捕食者有害无益呢？ 捕食者所捕食 的大多是被捕食 者中老年、病弱 或年幼的个体， 客观上起到促进 种群发展的作用。 捕食者一般不能将所有的猎物吃掉，否则自己也无法生存。 一.共同进化 不同物种间的共同进化 一.共同进化 根瘤菌： 与豆科植物共生， 形成根瘤并固定空气 中的氮气供植物营养 的一类杆状细菌。 生物和无机环境间也存在共同进化。 地球形成时原始大气 中是没有氧气的，但是 随着光合生物的出现， 使得大气中有了氧气 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。 通过漫长的共同进化过 程，地球上不仅出现了千姿 百态的物种，而且形成了多 种多样的生态系统，也就是 形成了生物的多样性． 二、生物多样性的形成 （1）生物多样性的内容： 物种多样性 基因多样性 生态系统多样性 v1、最早的生物化石是距今35亿年 前的古细菌化石。 v2、之后的大约20亿年的漫长岁月 中，地球上的生物 主要是海洋中的 种数不多的蓝藻和细菌，都是原核 生物。 v3、在距约今15亿年前，真核生物 出现，出现了有性生殖，生物实现 了基因的重组，增强了生物变异的 多样性，生物进化的速度明显加快。 三.生物的进化历程 三.生物的进化历程 4、在距今约5.7~5.0亿年前的寒武纪， 海洋中有大量的无脊椎动物物种爆发式 的迅速形成，这就是著名的寒武纪大爆 发。大量的动物构成了生态系统的第三 极——消费者，使生态系统更加复杂， 也促进了植物的进化。 三:生物的进化历程 5、大约在距今4亿年前，一些 海洋植物开始适应陆地生活， 形成原始的陆生植物，主要是 蕨类植物。随后才出现了适应 陆地生活的动物——原始的两 栖类。 6、生物的登陆改变着陆地的环 境，陆地上复杂的环境又为生 物的进化提供了广阔的舞台， 裸子植物和被子植物先后扮演 生产者的主角，鸟类、哺乳类 等成为地球占优势的动物类群， 逐渐形成复杂多样的陆地生态 系统。 最早出现的生物是哪一类生物？ 它们生活在什么环境中？ 厌氧的单细胞生物，它们生活海 洋中。 多细胞生物大约是什么时期出 现的？它们生活在什么环境？ 大约是在寒武纪，生活在海洋 中。 三:生物的进化历程 最早登陆的生物是植物还是 动物？为什么？ 植物，否则动物登陆后就会饿死。 寒武纪时地球上的生态系统有什么 特点？ 陆地上还是一片荒芜， 生物都生活在海洋中。 在白垩纪末期全部绝 灭。为哺乳类的兴盛腾 出了空间，使生物进化 翻开了崭新的一页。 恐龙是什么时候灭 绝的？恐龙的灭绝对生 物多样性会产生怎样的 影响？ 三:生物的进化历程 •低等→高等 •水生→陆生 •简单→复杂 •原核生物→真核生物 •无性生殖→有性生殖 四、生物进化理论的不断发展 生物进化是如此复杂，现有的进化理论所不能 解释的问题比已经解释的问题还要多，因此现代生 物进化理论是不断发展的。 下图表示环境条件发生变化后某个种群中A和a基 因频率的变化情况，下列说法错误的是(  ) A．环境条件发生变化后，使生物产生适应性的变 异 B．P点时两曲线相交，此时A和a的基因频率均为 50% C．Q点表示环境发生了变化，A控制的性状更加 适应环境 D．在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生 定向改变 A 由地震形成的海洋中有大小相似的甲、乙两个小岛， 某时间段内岛上鸟类种类和数量随时间变化的情况 如图所示，下列有关叙述中，错误的 A．两岛上的鸟类存在地理隔离，不同种的鸟类之间存在 着生殖隔离 B．甲岛较乙岛鸟种类增加更多， 可能是甲岛的环境变化 更大 C．两岛的鸟类各形成一个种群基因库，且两个基因库间 的差异越来越大 D．两岛上鸟类的种类虽然不同，但最终两岛上鸟类的数 量趋于相同 C 课堂小结 拉马克的进用进废退学说 达尔文的自然选择学说 达尔文以后进化理论的发展 主要内容 意义 主要内容 意义 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？ 你将选择做哪一种基因？ 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! 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！ 1、假设上述昆虫种群非常大，所有的雌雄个体间都能自 由交配并产生后代，没有迁入和迁出，自然选择对翅色这 一相对性状没有作用，基因A和a都不产生突变，根据孟 德尔的分离定律计算：(1)该种群产生的A配子和a配子的 比率是多少？(2)子代基因型的频率各是多少？ (3)子代种群的基因频率各是多少？ 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% 36% 30% 48% 30% 10% 16% 60% 40% A+a = A2+2Aa+a2 = 1 AA= A2 Aa= 2×A×a aa=a2 1 (A+a) 2= A表示基因A的频率，a表示基因a的频率 (4)子二代、子三代以及若干代以后，种群的基因频率会 同子一代一样吗？ 亲代 子一代 子二代 子三代 基因型 频率 AA 30% Aa 60% aa 10% 基因 频率 A 60% a 40% 36% 48% 40% 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。这就是哈代－温伯格平 衡，也叫遗传平衡定律。 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。