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(共33张PPT)
第6章 生物的进化
第3节 种群基因组成的变化与物种的形成
为什么种群是进化的基本单位
英国科学家格兰特和他的夫人于20世纪重走达尔文的研究之路，在南美洲的大达夫尼岛上开展了对中地雀的观察。在研究的20多年时间里，该岛遭遇了多次严重的干旱。干旱使岛上的浆果减少，这些鸟只能更多地取食更大、更硬的坚果。格兰特夫妇发现，干旱发生前后中地雀种群喙的平均深度有较大变化(下图),但是每只中地雀在经历干旱时，喙的大小没有发生变化。
喙大小的进化是生物群体的进化。
差异由来？
个体变化？
环境因素？
为什么种群是进化的基本单位
种群
种群是物种进化和繁殖的基本单位。
一、种群和种群基因库
1、种群的定义
生活在一定区域的同种生物全部个体的集合叫作种群。
一片树林中的全部猕猴是一个种群
一片草地上的所有蒲公英是一个种群
一、种群和种群基因库
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。
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青蛙
④一片草地上的全部植物
⑤一片草地上的成年梅花鹿
⑥一个菜市场所有的白菜是不是一个种群
判断下面例子是不是一个种群：
一、种群和种群基因库
3、种群基因库与基因频率
一个种群中全部个体所含有的全部基因，叫作这个种群的基因库。
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值，叫作基因频率。
基因频率＝　　　　　　　　×100%
种群中该基因数
全部等位基因数
基因库
种群基因频率的计算
例：某昆虫种群中决定翅色为绿色的基因为A，决定翅色为褐色的基因为a，从种群中随机抽出100个个体，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？
例：某种群中基因型XBXB有20个， XBY有5个， XBXb有20个， XbY有5个，计算下列基因频率和基因型频率：
（1）基因型频率： XBXB _______ XbY _______
（2）基因频率：XB______ Xb_______
种群基因频率的计算
总结基因频率的计算方法:
练习
1、在对某工厂职工进行遗传学调查时发现，在男女各400名职工中，女性色盲基因的携带者为30人，患者为10人，男性患者为22人。那么这个群体中色盲基因的频率为( )
A.4.5％ B.5.9％ C.6％ D.9％
练习
2、（2014上海卷）果蝇的长翅（V）对残翅（v）为显性。在一个由600只长翅果蝇和400只残翅果蝇组成的种群中，若杂合子占所有个体的40%，那么隐性基因v在该种群内的基因频率为（ ）
A．20% B．40% C．60% D．80%
种群基因频率的变化
某昆虫种群中决定翅色为绿色的基因为A，决定翅色为褐色的基因为a，从种群中随机抽出100个个体，测知基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个。那么A的基因频率为60%，a的基因频率为40%。
某昆虫决定翅色的基因频率
这一种群繁殖若干代以后，其基因频率会不会发生变化呢？
遗传平衡
理想条件/理想种群
遗传平衡
遗传平衡定律是由英国数学家哈代和德国医生温伯格分别于1908年和1909年独立证明的，这一定律又称哈代——温伯格定律，它是指在一个极大的随机交配的种群中，在没有突变、选择和迁移的条件下，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。
遗传平衡
例：（2017课标II卷）32．(12分)人血友病是伴X隐性遗传病。现有一对非血友病的夫妇生出了两个非双胞胎女儿。大女儿与一个非血友病的男子结婚并生出了一个患血友病的男孩。小女儿与一个非血友病的男子结婚，并已怀孕。回答下列问题：
（3）已知一个群体中，血友病的基因频率和基因型频率保持不变，且男性群体和女性群体的该致病基因频率相等。假如男性群体中血友病患者的比例为1%，则该男性群体中血友病致病基因频率为 ；在女性群体中携带者的比例为 。
练习
3、某常染色体隐性遗传病在人群中的发病率为1%，色盲在男性中的发病率为7%。现有一对表现正常的夫妇，妻子为该常染色体遗传病致病基因和色盲致病基因携带者。那么他们所生小孩同时患上述两种遗传病的概率是（ ）
A.1/88 B.1/22 C.7/2200 D.3/800
遗传平衡（拓展）
有许多因素能够打破遗传平衡使种群基因频率发生变动：
突变：假如基因A突变为基因a，会使种群基因频率发生什么变化？
基因迁移：其原因是种群内发生个体单向的迁入和迁出，或者种群间的双向迁移。
遗传漂变：在一个比较小的种群中，一起偶然的事件往往可以引起种群基因频率发生较大的变化。
非随机交配：种群内雌雄个体间的交配往往不是随机的。
自然选择：在一定的环境中，拥有有利变异的个体将留下更多的后代，为下一代的基因库贡献更多的基因。
进化的实质
进化的标志
自然界中种群的基因频率一定会发生变化，也就是说种群的进化是必然的。
影响种群基因频率的因素——可遗传变异
可遗传变异
可遗传变异提供了生物进化的原材料。其来源分为突变和基因重组。
Q：生物自发突变的频率很低，而且许多突变是有害的，那么，它为什么能够作为生物进化的原材料呢？（教材P112）
影响种群基因频率的因素——自然选择
Q:突变和重组都是随机的、不定向的。那么，种群基因频率的改变是否也是不定向的呢？
探究·实践---探究自然选择对种群基因频率变化的影响
补充——抗青霉素细菌的产生
野生型金黄色葡萄球菌对青霉素是敏感的，将它接种到青霉素浓度为0.1单位/cm3的培养基里，绝大多数细菌死亡，但有个别细菌能存活下来，并能进行繁殖。据研究，能够存活的葡萄球菌是一种突变型，具有抗青霉素的突变基因。再让这种突变型细菌生活在青霉素浓度为0.2单位/cm3的培养基里，同样是绝大多数细菌死亡，只有个别细菌存活下来。逐渐提高培养基中青霉素的浓度，可以得到一个能生长在青霉素浓度为250单位/cm3的培养基里的品系。经过分析，这个品系是若干个突变累加在一起的产物。
自然选择不仅淘汰不利变异，而且能使有利变异积累起来。
自然选择使种群基因频率发生定向改变
在自然选择的作用下，具有有利变异的个体有更多的机会产生后代，种群中相应基因的频率会不断提高；具有不利变异的个体留下后代的机会少，种群中相应基因的频率会下降。
在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变，导致生物朝着一定的方向不断进化。
练习
例：（2021·湖南）金鱼系野生鲫鱼经长期人工选育而成，是中国古代劳动人民智慧的结晶。现有形态多样、品种繁多的金鱼品系。自然状态下，金鱼能与野生鲫鱼杂交产生可育后代。下列叙述错误的是（ ）
A．金鱼与野生鲫鱼属于同一物种
B．人工选择使鲫鱼发生变异，产生多种形态
C．鲫鱼进化成金鱼的过程中，有基因频率的改变
D．人类的喜好影响了金鱼的进化方向
隔离在物种形成中的作用
曼彻斯特地区的桦尺蠖，工业革命前后，种群中不同体色的个体数量发生了很大变化，种群的基因频率发生了定向的改变，说明种群在进化。但是，桦尺蠖并没有形成新的物种。
什么是物种？
新的物种又是怎样形成的呢？
物种的定义
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。不同物种之间一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能产生可育的后代，这种现象称为生殖隔离。（无法交配、不能完成受精、杂种不活或杂种不育等）
骡子是否是一个物种？
二倍体西瓜与四倍体西瓜是否为同一个物种？
三倍体西瓜是一个物种吗？
物种的形成
地理隔离：同种生物由于地理障碍而分成不同的种群，使得种群间不能发生基因交流的现象。
隔离：不同群体间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。包括生殖隔离和地理隔离。
隔离在物种形成中的作用
加拉帕戈斯群岛位于南美洲附近的太平洋
隔离在物种形成中的作用
隔离在物种形成中的作用
加拉帕戈斯群岛生活着13种地雀，这些地雀的喙差别很大，不同种之间存在着生殖隔离，推测这些地雀的共同祖先来自南美洲大陆，13种地雀是由同一种地雀的13个种群进化而来的。这些地雀的祖先都来自南美大陆的同一种地雀，什么原因导致每个岛上的地雀种类不同呢？
物种形成的三个基本环节：
提供原材料
使基因频率发生定向改变
是物种形成的必要条件
渐进的物种形成方式
概念巩固
地理隔离在物种形成过程中起到什么作用？
地理隔离必然产生出新的物种吗？
新物种的形成是否必须经过地理隔离？
新物种形成的标志是什么？
产生生殖隔离的根本原因是什么？
进化一定形成新物种吗？形成新物种一定发生了进化吗？
物种形成的方式（补充）
渐进式：生物与环境相互影响相互作用，产生的是能够适应环境的新物种。
爆发式：自然界中多倍体的形成
小试牛刀
1、（2022·浙江·高考）由欧洲传入北美的耧斗菜已进化出数十个物种。分布于低海拔潮湿地区的甲物种和高海拔干燥地区的乙物种的花结构和开花期均有显著差异。下列叙述错误的是（ ）
A．甲、乙两种耧斗菜的全部基因构成了一个基因库
B．生长环境的不同有利于耧斗菜进化出不同的物种
C．甲、乙两种耧斗菜花结构的显著差异是自然选择的结果
D．若将甲、乙两种耧斗菜种植在一起，也不易发生基因交流
A
小试牛刀
2、（2021·湖北·统考高考）某地区的小溪和池塘中生活着一种丽鱼，该丽鱼种群包含两种类型的个体：一种具有磨盘状齿形，专食蜗牛和贝壳类软体动物；另一种具有乳突状齿形，专食昆虫和其他软体动物。两种齿形的丽鱼均能稳定遗传并能相互交配产生可育后代。针对上述现象，下列叙述错误的是（ ）
A．丽鱼种群牙齿的差异属于可遗传的变异
B．两者在齿形上的差异有利于丽鱼对环境的适应
C．丽鱼种群产生的性状分化可能与基因突变和重组有关
D．两种不同齿形丽鱼的基因库差异明显，形成了两个不同的物种
D
小试牛刀
3、（2022·北京·统考高考）人与黑猩猩是从大约700万年前的共同祖先进化而来，两个物种成体的血红蛋白均由α和β两种肽链组成，但α链的相同位置上有一个氨基酸不同，据此不能得出（　　）
A．这种差异是由基因中碱基替换造成的
B．两者共同祖先的血红蛋白也有α链
C．两者的血红蛋白都能行使正常的生理功能
D．导致差别的变异发生在黑猩猩这一物种形成的过程中
D

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