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(共73张PPT)
CHANGES IN POPULATION GENETIC MAKEUP AND SPECIES FORMATION
第六章
生物的进化
这两种观点都有一定的道理，但都不全面。因为他们忽视了鸡和蛋在基因组成上的一致性，过于强调生物个体，忽视了生物的进化是以种群为单位而不是以个体为单位这一重要观点。
先有鸡还是先有蛋？
甲同学说：当然是先有鸡蛋了，因为只有生殖细胞产生的基因突变才能遗传给后代，体细胞即使发生了基因突变，也不能影响后代的性状。
乙同学说：不对，人们在养鸡过程中，是根据鸡的性状来选择的，只让符合人类需求的鸡繁殖后代，因此是先有鸡后有蛋。
自然选择
直接作用对象：
个体的性状（表现型）
研究生物的进化，仅研究个体和表型是不够的，还必须研究种群基因组成的变化。
根本作用对象：
种群的基因
一
种群基因组成的变化
一
种群基因组成的变化
1.种群：
（一）种群和种群基因库
生活在一定区域的同种生物的全部个体的集合叫做种群。
一片草地上的所有蒲公英
一间屋中的全部蟑螂
峨眉山上的全部金丝猴
不是一个种群
一定区域（区域可大可小，大到地球，小的可以是一个池塘）
同种生物
全部个体
种群的三个要素
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
否
是
否
否
否
2.种群的特点：
①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。
②种群是物种繁衍、进化的基本单位。
种群在繁衍过程中，个体有新老交替，基因却代代相传。
蝗虫的寿命不足1年，所有的蝗虫都会在秋风中死去，其中有些个体成功地完成生殖，在土壤中埋下受精卵。来年春夏之交，部分受精卵成功地发育成蝗虫。
3. 种群基因库：
一个种群中全部个体所含有的全部基因。
一个种群都有一个基因库，种群中每个个体所含有的基因只是基因库的一部分，个体一代代死亡，但基因库在代代相传中保留下来，并得到发展。
种群和种群基因库
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值。
aa
AA
Aa
Aa
AA
Aa
AA
Aa
aa
Aa
基因频率
=
某基因的数目
该基因的等位基因的总数
×100%
种群和种群基因库
5. 基因型频率
某种基因型个体占种群总数的比值。
aa
AA
Aa
Aa
AA
Aa
AA
Aa
aa
Aa
基因型频率
=
某基因型的个体
种群总数
×100%
在某昆虫种群中，决定翅色为绿色的基因是A，褐色的基因是a，从这个种群中随机抽取100个个体，测得基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个。
基因型频率=
某基因型个体数
该种群个体总数
×100%
AA基因型频率=
30
100
= 30%
Aa基因型频率=
60
100
= 60%
aa基因型频率=
10
100
= 10%
在某昆虫种群中，决定翅色为绿色的基因是A，褐色的基因是a，从这个种群中随机抽取100个个体，测得基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个。
基因频率=
某基因的总数
该基因的等位基因的总数
×
100%
1、100个体数的全部等位基因总数为_______
200
2、A基因为___________ 个，a基因为___________ 个
2×30+60=120
2×10+60=80
A频率=
120
200
= 60%
a频率=
80
200
= 40%
2
A基因 0%
a基因 0%
A
A
a
a
A
a
A
A
A
A
A
A
A
a
a
a
A
A
aa
aa
Aa
Aa
Aa
AA
AA
AA
AA
AA
A
A
种群基因库
AA基因型频率为:30%
Aa基因型频率为: 60%
aa基因型频率为: 10%
A=
30×2+60
200
×100%
= 60%
a=
60+10×2
200
×100%
= 40%
① 在种群中，一对等位基因的基因频率之和等于1，基因型频率之和也等于1
A+a=1 AA+Aa+aa=1
这一种群繁殖若干代以后，其基因频率会不会变化呢？
例1：某昆虫种群中，绿色翅的基因为A, 褐色翅的基因位a，从这个种群中随机抽取100个个体，测得基因型为AA、Aa、aa的个体分别是30、60、10个，求各基因频率及基因型频率。
思考·讨论
第六章
生物的进化
用数学方法讨论基因频率的变化
假设上述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。
④AA、Aa、aa三种基因型昆虫的生存能力完全相同（也就是说没有自然选择）。
⑤没有基因突变和染色体变异。
遗传平衡状态
思考·讨论
用数学方法讨论基因频率的变化
①种群非常大
②所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后代
③没有迁入和迁出
④不同翅色的个体生存和繁殖的机会是均等的
⑤基因A和a都不产生突变
假设上述昆虫种群
根据孟德尔的分离定律计算：
1. 该种群产生的A配子和a配子的比值各是多少？
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？
种群和种群基因库
思考·讨论
用数学方法讨论基因频率的变化
将计算结果填入下表：
亲代基因型的频率 AA(30%） Aa（60%） aa（10%）
配子的比率
亲代产生配子总数
子一代基因型频率
子一代基因频率
A（30%）
A（30%）
a（10%）
a（30%）
A（60%）
a（40%）
AA（36%）
Aa（48%）
aa（16%）
A（60%）
a（40%）
1 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？
2.想一想，子二代、子三代及若干代以后，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% 36%
Aa 60% 48%
aa 10% 16%
基因频率 A 60% 60%
a 40% 40%
36%
48%
40%
16%
60%
遗传平衡
36%
48%
40%
16%
60%
36%
48%
40%
16%
60%
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%
结论：基因频率和基因型频率（从子一代开始）稳定不变。
假设的种群满足以下五个条件：
①种群足够大；
②雌雄个体间都能自由交配并产生后代；
③没有迁入与迁出；
④所有个体生存和繁殖的机会相同（无自然选择 ）
⑤不发生突变。
则种群基因频率在世代繁衍过程中不会发生变化，我们称为遗传平衡。这就是哈代－温伯格平衡，也叫遗传平衡定律。
可用数学方程式表示：
雌配子 雄配子 A(p) a(q)
A(p)
a(q)
AA(p2)
Aa(pq)
Aa(pq)
aa(q2)
设A的基因频率为p,a的基因频率为q，自由交配时，子代基因型情况？
遗传平衡定律的计算
(p＋q)2=p2＋2pq＋q2=1
(A＋a)2=AA＋Aa＋aa=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。
种群和种群基因库
分析种群基基因频率和种群基因型频率之间的关系
A% = AA%+1/2Aa%
a% = aa%+1/2Aa%
A%+a% = 1
01
02
03
一对等位基因：
显性基因的频率 = 显性纯合子的频率 + 杂合子频率的一半
隐性基因的频率 = 隐性纯合子的频率 + 杂合子频率的一半
2、遗传平衡及上述计算结果是建立在5个假设条件基础上的。对自然界的种群来说，这个条件都成立吗？你能举出哪些实例？
对自然界的种群来说，这5个条件不可能同时都成立。
思考讨论：用数学方法计算基因频率的变化
迁出
迁入
突变
自然选择
死亡
无生育能力
种群基因池
对自然界的种群来说，这五个条件都能成立吗？
种群的基因频率必然会发生变化
生物进化的实质是种群基因频率的改变
在自然条件下，哈迪-温伯格定律所需的五个条件是难以满足的，因而基因频率总是要发生改变，也就是说进化在任何种群中都是必然要发生的。
第六章
生物的进化
思考
达尔文曾明确指出，可遗传的变异提供了生物进化的原材料。
可遗传变异是怎么产生的呢？
基因突变在自然界是普遍存在的。基因突变产生新的等位基因，这也就改变了该种群的基因频率。
三、种群基因频率的变化
三、种群基因频率的变化
1.变异的类型有哪些？能够为生物进化提供原材料的是什么变异？
变异
不可遗传的变异
可遗传的变异
突变
基因突变
染色体变异
基因重组
能够为生物进化提供原材料的是 。
可遗传的变异
三、种群基因频率的变化
2.生物自发突变的概率很低，且大多是有害的，能为进化提供原材料吗？为什么？
种群是由许多个体组成，每个个体的细胞中都有成千上万个基因，每一代就会产生大量的突变。
【例】果蝇1组染色体上约有1.3×104个基因，假定每个基因的突变频率都为10-5，对一个约有108个个体的果蝇种群来说，每一代出现的基因突变数是：
2×1.3×104×10-5×108 = 2.6×107（个）
三、种群基因频率的变化
3.突变的有利和有害是绝对的吗？为什么？
突变的有利和有害也不是绝对的，往往取决于生物的生存环境。
突变的有害和有利也不是绝对的，这往往取决于生物的生存环境。
某海岛上残翅和无翅的昆虫
【例如】有翅的昆虫中有时会出现残翅和无翅的突变类型，这类昆虫在正常情况下很难生存下去。但是在经常刮大风的海岛上，这类昆虫却因为不能飞行而避免了被海风吹到海里淹死。
第六章
生物的进化
4 变异的特性
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
产生
有性生殖
过程中
形 成
促使
推断
三、种群基因频率的变化
5.综上所述，你认为影响基因频率的因素有哪些？
自然选择（环境）
突变
基因重组
影响种群基因频率的因素
第六章
生物的进化
提出疑问
突变和重组都是随机的、不定向的。
种群基因频率的改变是否也是不定向的呢？
四、自然选择对种群基因频率变化的影响
基因 基因频率
19世纪中叶以前 20世纪中叶
S（黑） 5%以下 95%以上
S（浅） 95%以上 5%以下
第六章
生物的进化
探究·实践
探究自然选择对种群基因频率变化的影响
英国的曼彻斯特地区有一种桦尺蛾，昼伏夜出。杂交实验表明：
其体色受一对等位基因 S 和 s 控制，黑色（S）对浅色（s）是显性的。
在19世纪中叶以前，桦尺蛾几乎都是浅色型的，该种群中 S 基因的频率很低，在 5% 以下。
20世纪中叶，黑色型的桦尺蛾却成了常见的类型，S 基因的频率上升到95%以上。
19世纪时，曼彻斯特地区的树干上长满了浅色的地衣。后来，随着工业的发展，工厂排出的煤烟使地衣不能生存，结果树皮裸露并被熏成黑褐色。
长满地衣的树干上的桦尺蛾
黑色树干上的桦尺蛾
第六章
生物的进化
探究·实践
探究自然选择对种群基因频率变化的影响
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？
提出问题
作出假设
环境改变（树皮变黑）后，浅色个体不易存活，黑色个体有机会产生更多后代。
第六章
生物的进化
探究·实践
探究自然选择对种群基因频率变化的影响
创设情境
计 算
1870 年桦尺蠖的基因型频率为 SS 10% ， Ss 20%， ss 70%，S 的基因频率为 20%。
在树干变黑这一环境条件下，假如树干变黑不利于浅色桦尺蠖的生存，使得种群中浅色个体每年减少10%，黑色个体每年增加10%。
第2~10年间，该种群每年的基因型频率各是多少？基因频率是多少？
第六章
生物的进化
探究·实践
按种群中浅色(ss)个体每年减少10%，黑色个体(S_ ) 每年增加10%计算：
第1年 第2年 第3年 第4年 ……
基因型频率 SS 10% 11.5%
Ss 20% 22.9%
ss 70% 65.6%
基因 频率 S 20% 23%
s 80% 77%
70.7%
26.0%
29.3%
14.6%
56.1%
60.9%
26.1%
73.9%
29.3%
13.1%
升高
降低
11
63
22
第六章
生物的进化
探究·实践
讨论一
树干变黑会影响桦尺蛾种群中浅色个体的出生率吗？为什么？
树干变黑会影响桦尺蛾种群中浅色个体的出生率。
讨论二
在自然选择过程中，直接受选择的是基因型还是表型？为什么？
直接受选择的是表型（体色），而不是基因型。基因型并不能在自然选择中起直接作用，因为天敌在捕食桦尺蛾时，看到的是桦尺蛾的体色而不是控制体色的基因。
3.根据表格中的数据分析，桦尺蛾种群发生进化了吗？判断的依据是什么？
发生了进化。依据是桦尺蛾种群的基因频率发生了改变。
4.根据资料分析，决定桦尺蛾进化方向的是什么？为什么？
自然选择决定生物进化的方向
变异是不定向的
自然选择
不利变异
不断淘汰
有利变异
积累加强
种群基因频率定向改变
生物进化
导致
实质
四、自然选择对种群基因频率变化的影响
第六章
生物的进化
结论归纳
自然选择对种群基因频率变化的影响
变异是
不定向的
自然选择定向
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
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。
导致
促使
结 论
●自然选择决定生物进化的方向
●进化的实质：种群基因频率的定向改变
四、自然选择对种群基因频率变化的影响
课堂小结
生物进化的基本单位
生物进化的原材料
决定生物进化的方向
生物进化的实质
种群
突变和基因重组
自然选择
种群基因频率的定向改变
课堂练习
某一瓢虫种群中有黑色和红色两种体色的个体，这一性状由一对等位基因控制，黑色(B)对红色(b)为显性。如果基因型为BB的个体占18%，基因型为Bb的个体占78%，基因型为bb的个体占4%。基因B和b的频率分别为（ ）
A．18%、82% B．36%、64%
C．57%、43% D．92%、8%
C
一只果蝇的突变体在21℃的气温下，生存能力很差，但是，当气温上升到25.5℃时，突变体的生存能力大大提高。这说明（ ）
A．突变是不定向的
B．突变是随机发生的
C．突变的有害或有利取决于环境条件
D．环境条件的变化对突变体都是有害的
C
6.3 种群基因组成的变化与物种的形成
第六章 生物的进化
第3课时
02
隔离在物种形成中的作用
1.物种的概念：
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”。
指可以通过有性生殖繁殖后代
物种与种群的区别：
一个物种可以包括生活在不同地理区域的多个种群。只要各个种群相互交配仍能产生可育的后代，则是同一物种。
问题探讨
⑴全世界的人是一个物种吗？为什么？
都是一个物种，无论白人黑人、黄种人结婚，都能产生可育的后代。
⑵马跟驴是一个物种吗？为什么？
马（2n=64）
驴（2n=62）
骡（2n=63）
不可育
+
（3）骡是一个物种吗？为什么？
不是。因为它不能繁殖后代。
（4）两个池塘的鲤鱼是一个物种吗？它们是属于一个种群还是两个种群？
是一个物种，属于两个种群。
（5）狮子和老虎是一个物种吗？
是两个物种，虎狮兽是不育的，所以虎和狮是两个物种
2.隔离及其在物种行程中的作用
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。
①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。
东北虎
华南虎
由于长期地理隔离而没有相互交配，没有基因交流形成了两个不同的亚种。
②生殖隔离
不同物种之间一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能产生可育后代的现象。
斑马（2n=44）
驴（2n=62）
斑驴（2n=53）
+
不可育
第一种情况
第二种情况
第三种情况
第六章
生物的进化
生殖隔离
种群间个体不能自由交配。
有些能交配，但胚胎期致死。
能交配并成功繁殖出子代，但其后代无生育能力。
隔离的总结
第六章
生物的进化
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，统称为隔离。
两种
情况
地理隔离
&
生殖隔离
隔离
的实质
阻止种群间的基因交流。
第六章
生物的进化
提出疑问
地理隔离和生殖隔离有没有什么联系呢？
对于生物的进化有何作用呢？
达尔文在环球考察中观察到一个奇怪的现象。加拉帕戈斯群岛位于南美洲附近的太平洋中，由13个主要岛屿组成，这些岛屿与南美洲大陆的距离为160~950km。
第六章
生物的进化
隔离在物种形成中的作用
第六章
生物的进化
隔离在物种形成中的作用
加拉帕戈斯群岛的地雀
这些地雀的喙差别很大，不同种之间存在生殖隔离。但是在辽阔的南美洲大陆上，却看不到这13种地雀的踪影。
在加拉帕戈斯群岛上生活着13种地雀。
第六章
生物的进化
隔离在物种形成中的作用
思考讨论
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。
第六章
生物的进化
隔离在物种形成中的作用
思考讨论
不一样。
因为突变是随机发生的。
2. 不同岛屿上的地雀种群，产生突变的情况一样吗？
第六章
生物的进化
隔离在物种形成中的作用
思考讨论
不同岛屿的自然环境条件不一样，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。
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？
第六章
生物的进化
隔离在物种形成中的作用
思考讨论
不会。
因为地雀个体间存在基因的交流，不会形成生殖隔离。
4. 如果这片海域只有一个小岛，还会形成这么多种地雀吗？
地雀
甲岛地雀
乙岛地雀
丙岛地雀
丁岛地雀
……
突变和基因重组不定向
环境不同，自然选择不同
甲岛地雀1
乙岛地雀2
丙岛地雀3
丁岛地雀4
出现生殖隔离
种群基因库形成明显差别，
……
隔离是物种形成的必要条件
地理隔离
新物种形成的标志：出现生殖隔离
人教版新教材 必修二6.3 种群基因组成的变化与物种的形成 （共54张PPT）（含课后题答案）
人教版新教材 必修二6.3 种群基因组成的变化与物种的形成 （共54张PPT）（含课后题答案）
加拉帕戈斯群岛的地雀的形成方式
二、隔离在物种形成中的作用
地雀祖先
突变
基因重组
突变
基因重组
种群基因频率定向改变
种群基因频率定向改变
自然选择
岛屿1
岛屿2
地理隔离
地雀1
地雀2
生殖隔离
总结：
隔离是物种形成的必要条件。
物种形成的意义：物种形成本身表示生物类型的增加。意味着生物能够以新的方式利用环境条件，从而为生物的进一步发展开辟新的前景。
二、隔离在物种形成中的作用
物种形成的三个环节
①_____________________为生物的进化提供原材料。
②_____________________决定生物进化的方向。
③_____________________是物种形成的必要条件。
_____________________的出现意味着新物种的产生。
突变和基因重组
自然选择
隔离
生殖隔离
二、隔离在物种形成中的作用
原物种→地理隔离→自然选择→新物种
1
渐变式
如：加拉帕戈斯群岛上13种地雀的形成。
如：普通小麦的形成（自然状态）。
主要通过染色体变异形成新物种，一旦出现，很快形成生殖隔离，多见于植物。
2
骤变式
如：人工诱导多倍体的形成（无子西瓜）
3
人工创造新物种
物种形成的三种形式：
地理隔离
生殖隔离
长期
加拉帕戈斯群岛的地雀
（说明：地理隔离不一定都能形成生殖隔离）
物种形成的方式：
不同小岛上的植被不同，果实大小不同所致
新物种形成
标志
渐变式（较常见）
如：二倍体西瓜和四倍体西瓜
爆发式或骤变式
短时间内即可形成，如自然界中多倍体的形成。
物种形成的方式：
物种A
杂种植物
异源多倍体
杂交
染色体
加倍
物种B
爆发式物种的形成方式
如：人工诱导多倍体的形成（无子西瓜）
3
人工创造新物种
物种形成和生物进化的比较
物种形成 生物进化
标志 生殖隔离出现 基因频率改变
变化后生物与原生物的关系 属于不同物种 可能属于同一物种；
也可能属于不同物种
二者联系 只有不同种群的基因库产生了明显的差异，出现生殖隔离才形成新物种； 进化不一定产生新物种，但新物种产生的过程中一定存在进化
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_________
40%
10%
XBXB基因型频率= XBXB个体数/所有个体=20/（20+5+20+5）=40%
XbY基因型频率= XbY个体数/所有个体=5/（20+5+20+5）=10%
XB基因频率= XB基因数/（ XB基因数+ Xb基因数）
1XBXB含有2个XB，1 XBY含有1XB， XBXb含有1XB和1Xb， XbY含有1Xb
XB基因频率=（40+5+20）/（40+5+40+5）=65/90=72.2%
72.2%
27.8%
P(Xb)=1-P(B)=27.8%
基因频率=
某基因的总数
该对等位基因的总数
× 100%
(1）常染色体或X、Y染色体的同源区段上
(2）X染色体的非同源区段上
基因频率=
某基因的总数
雌性个体数×2 +雄性个体数
× 100%
总结：基因频率
1．判断下列与隔离有关的表述是否正确。
（1）在曼彻斯特的桦尺蛾种群中，黑色个体与浅色个体之间未出现生殖隔离。（ ）
（2）加拉帕戈斯群岛不同岛屿上的地雀种群之间由于地理隔离而逐渐形成了生殖隔离。（ ）
√
√
练习与应用 P118
03
2．19世纪70年代，10对原产于美国的灰松鼠被引入英国，结果在英国大量繁殖、泛滥成灾。对生活在两国的灰松鼠种群，可以作出的判断是（ ）
A．两者尚未形成两个物种
B．两者的外部形态有明显差别
C．两者之间已经出现生殖隔离
D．两者的基因库向不同方向改变
D

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