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(共42张PPT)
6.3种群基因组成的变化与物种的形成
学习目标
认同种群是生物进化的基本单位。
01
理解地理隔离和生殖隔离。
02
分析隔离在物种形成中的作用。
03
一片树林 中的 全部 猕猴
一片草地 上的 所有 蒲公英
（一）种群：
生活在 一定区域 的 同种生物 全部个体的集合叫做种群。
种群基因组成的变化
1.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）一片草地上的成年梅花鹿
×
√
×
×
（5）动物园中的某种老虎
×
跟踪训练
特点：
③雌雄个体可通过繁殖将各自的基因遗传给后代
②一个种群就是一个繁殖单位，种群是生物繁殖和进化的基本单位
①种群的个体并不是机械地集合在一起
繁殖时，新老种群在基因组成上会有什么变化吗？
种群基因组成的变化
在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因的比率
某种基因型个体占种群总数的比例。
基因型频率=
某基因型的个体
种群总数
×100%
一个种群中全部个体所含有的全部基因。
2.基因频率：
3.基因型频率：
1.基因库：
基因频率=
某基因的总数
×100%
性状的等位基因总数
基因库
例1某桦尺蠖种群中，黑色翅的基因为A， 浅色翅的基因位a，抽样调查100个个体，测得基因型为AA、Aa、aa的个体分别为30、60、10个、问A、a的基因频率以及 AA、 Aa、 aa的基因型频率是多少？
基因型频率=
某基因型的个体
种群总数
×100%
基因频率=
某基因的总数
×100%
性状的等位基因总数
注意：A%+a%=1 AA%+Aa%+aa%=1
练习：在某种群中，AA的个体有44个，Aa有20个，aa有36个，求A、a的基因频率。
方法一：概念法
种群基因组成的变化
a基因频率
= aa的基因型频率+1/2Aa基因型频率
练习AA、Aa、aa的个体分别占24%、72%、4%、A、a的基因频率是多少？
A. 36%和64% B. 57%和43%
C. 24%和72% D. 60%和40%
方法二：通过基因型频率计算
= 纯合体基因型频率 + 1/2杂合子基因型频率
基因频率
= 30%+1/2×60% = 60%
= 10%+1/2×60% = 40%
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基因频率
= AA的基因型频率+1/2Aa基因型频率
种群基因组成的变化
例2、在调查红绿色盲时，随机抽查了200人，其中男女各100人。女性患者1人，携带者3人，男性患者4人。色盲基因的频率为多少？
=
1×2+3+4
100×2+100
×100% =
3%
基因频率=
某基因的数目
控制该性状的等位基因总数
× 100%
X染色体上基因频率的计算
Xb基因频率=
色盲基因的总数
（2×女性个体数+男性个体数）
×100%
推算：
Y染色体上没有等位基因！
种群基因组成的变化
Xb基因频率=
色盲基因的总数
（2×女性个体数+男性个体数）
×100%
推算：
练习.对某校学生进行血友病遗传病调查研究后发现：100名女生中有患者3人、携带者15人；100名男生中有患者6人，那么该群体中血友病基因的频率是( )
A.4.4% B.5.1% C.9% D.10.2%
例2、在调查红绿色盲时，随机抽查了200人，其中男女各100人。女性患者1人，携带者3人，男性患者4人。色盲基因的频率为多少？
X染色体上基因频率的计算
Y染色体上没有等位基因！
种群基因组成的变化
亲代基因型的频率 AA（30%） Aa（60%） aa（10%）
配子的比率 A（ ） A( ) a( ) a( )
子一代基因型频率 AA（ ） Aa( ) aa( )
子一代基因频率 A（ ） a( ) 子二代基因型频率 AA（ ） Aa( ) aa( )
子二代基因频率 A（ ） a( ) 30%
30%
30%
10%
36%
48%
16%
60%
40%
36%
48%
16%
60%
40%
若亲代昆虫中的种群满足以下五个条件：
①昆虫种群数量足够大，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不同翅色的个体生存和繁殖的机会是均等的（自然选择对A、a控制的翅型性状没作用）⑤基因A和a都不产生突变。
思考讨论：用数学方法讨论基因频率的改变
遗传平衡定律：哈迪-温伯格定律
（p + q）2= p2 + 2pq + q2 =1
A%
a%
AA% Aa% aa%
若已知AA的基因型频率为m，则A的基因频率为:
√m
A（p） a( q )
A（ p ）
a ( q )
雌配子
雄配子
F1基因型频率
AA（p2）
Aa(pq)
Aa（pq）
aa(q2)
自由交配
——配子法
思考讨论：用数学方法讨论基因频率的改变
→遗传平衡状态
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。
当种群满足以下五个条件：
①昆虫种群数量足够大，
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不同翅色的个体生存和繁殖的机会是均等的（自然选择对A、a控制的翅型性状没作用）
⑤基因A和a都不产生突变。
这5个条件在自然条件下成立吗？
不可能存在，种群的基因频率一定会发生变化，生物的进化是必然的。
遗传平衡定律（哈迪-温伯格定律）
如果:该种群出现新的突变型性（基因型为A2a或A2A2），也就是产生新的等位基因A2，种群的基因频率会发生变化吗？基因A2的频率可能会怎样变化？
会，突变产生的新基因会使种群的基因频率发生变化。
基因A2的频率是上升还是下降
讨论：
→ 要看这一突变对生物体是有益还是有害
这往往取决于生物生存的环境
→
遗传平衡定律（哈迪-温伯格定律）
生物进化原材料→可遗传变异
基因突变
基因重组
染色体变异
突变
突变和基因重组提供生物进化的原材料
（改变基因的频率）
自然界中突变的频率很低，且多害少利，能作为进化的原材料吗？
①每一代就会有大量变异
②有利与有害是相对的，取决于生物的生存环境
结论：
→①只有基因突变能产生新的基因
2x1.3x104
10-5
108
x
x
=
2.6x107(个)
突变个体数
基因数
突变率
个体
→②单说基因重组不改变基因频率
种群基因组成的变化
基因突变
许多等位基因
基因
重组
许多
基因型
大量可遗
传的变异
变异是不定向的
可遗传变异的特点:
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？
结论：形成了进化的原材料，不能决定生物进化的方向
种群基因组成的变化
19世纪中叶长满地衣
的树干上的桦尺蛾
20世纪，黑色树干上
的桦尺蛾
杂交实验表明，桦尺蛾的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
在自然环境的选择作用下，该种群的S基因的频率逐年上升，控制浅色的s基因频率逐年下降
性状的不同会带来怎样的后果呢？那么，基因频率会怎样改变呢？
种群基因组成的变化
结果：在________ 的作用下，种群的基因频率 _____________，导致生物_________________________________。
分析结果，得出结论
自然选择
发生定向改变
朝着一定的方向不断进化
分析：自然选择作用下，具有有利变异个体更有机会产生后代，种群中相应基因频率会不断升高
进化的实质：
进化的方向：
种群基因频率的改变
虽然变异是不定向的，但是自然选择是定向的
种群基因组成的变化
自然选择使种群基因频率定向改变，自然选择方向决定生物进化的方向
变异是不定向的
自然选择
淘汰不利变异积累有利变异
种群的基因频率发生定向改变
生物朝一定方向缓慢进化
自然选择决定生物进化的方向
种群基因频率的改变
生物进化的实质：
种群基因频率的改变，标志着生物的进化。
结论： 的变异为生物进化提供原材料，自然选择 的改变生物的基因频率，决定其进化方向。
不定向
定向
自然选择对种群基因频率变化的影响
跟踪训练
2.天竺鼠中控制短毛（E）和长毛（e）的基因位于常染色体上。长毛的保暖效果佳，更适合在低温环境下生存。某草地天竺鼠全为短毛个体，由于人类活动带来了一群长毛天竺鼠，一年后该草地天竺鼠种群基因型频率为EE70%、Ee20%、ee10%。因气候变化，从第二年开始该地区出现连续低温，第四年后长毛个体增加了10%，短毛个体减少了10%。下列相关叙述错误的是( )
A.该草地上天竺鼠种群所有个体的全部基因构成其基因库
B.长毛天竺鼠迁入一年后，该种群E的基因频率为80%
C.在连续几年低温的影响下，e的基因频率约增加了22%
D.人类活动、气候变化等因素导致该草地天竺鼠发生了进化
√
能够在 下互相交配，并且产生 的一群生物称为一个物种，简称“种”。
自然状态
可育后代
马和驴是一个物种吗？
物种的概念
由于突变和自然选择的因素不同
→基因组成朝不同方向改变
导致种群间出现形态和生理上的差异
这两个生物是同一物种吗？
物种的概念
1.概念：
能够在 下 并且___ ________的一群生物，简称“种”.
自然状态
相互交配
产生可育后代
思考：
要点①
要点②
①全世界的人都是一个物种吗？
是，无论白人黑人黄种人能相互交配，都能产生具有生殖能力的后代。
不同物种之间一般不能相互交配
物种的概念
2.物种 VS 种群
① 概念上：
种群是一定区域内的同种生物的全部个体。
②范围上：
同一物种可以分布在不同区域，由多个种群构成；
③功能上：
是物种繁殖和进化的基本单位。
种群1
种群2
物种
种群
物种的概念
②马（2N=64）和驴（2N=62）是一个物种吗？
所有的马是一个物种，所有的驴也是一个物种，但是马和驴不是同一个物种，因为马和驴交配产生的后代——骡没有生殖能力。
马
驴
骡子
→骡子也不是一个新物种
类型：①生殖隔离
概念：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。
物种
4.二倍体西瓜和四倍体西瓜是不是一个物种？为什么？
不是
因为后代三倍体西瓜不可育
5.三倍体西瓜是一个新物种吗？
不是。因为同一物种的雌雄个体间要能够相互交配并产生可育后代，而三倍体是不可育的，因此三倍体西瓜不是一个新物种。
跟踪训练
隔离在物种形成中的作用
隔离：
不同种群间的个体，在自然界条件下基因不能自由交流的现象。
隔离的实质：阻止种群间的基因交流
类型 发生范围 结果
生殖隔离
地理隔离
① 不能相互交配；
② 即使交配成功，也不能产生可育后代
使种群间不能发生基因交流
同种生物
不同物种间
隔离在物种形成中的作用
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？
新物种的形成过程
地雀祖先
甲岛地雀
乙岛地雀
丙岛地雀
丁岛地雀
……
甲岛地雀1
乙岛地雀2
丙岛地雀3
丁岛地雀4
……
地理隔离
不同
不同
有差异
出现生殖隔离
不同物种
阻断基因交流
基因频率向不同方向发生改变
久而久之
形成明显差异
地理隔离→生殖隔离（新物种形成）
突变和基因重组
自然选择
种群基因库改变
新物种的形成过程
新物种的形成过程
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
加拉帕戈斯群岛的地雀的形成方式
总结：
长期的地理隔离导致
生殖隔离的出现，
生殖隔离标志着
新物种的产生。
经过长期的地理隔离而达到生殖隔离是物种形成的一种方式。
通过长期地理隔离而实现生殖隔离，是否是新物种形成的唯一方式呢？
（1）渐变式（绝大多数）
新物种的形成过程
二倍体
四倍体
不需要地理隔离就在很短的时间内出现生殖隔离，从而形成新的物种。主要是通过异源多倍体的染色体变异等方式形成新物种，一出现可以很快形成生殖隔离。
物种A
杂种植物
异源多倍体
杂交
染色体
加倍
物种B
短时间内即可形成，如自然界中多倍体的形成。
（2）爆发式—多倍体育种
新物种的形成过程
植物体细胞杂交：番茄--马铃薯
多倍体育种：八倍体小黑麦
（3）人工创造新物种
新物种的形成过程
2、物种形成的三个环节
突变和基因重组产生进化的原材料。
1
自然选择导致种群基因频率的定向改变。
2
隔离导致物种形成。
3
突变和基因重组
自然选择
改变
种群基因频率改变
时间
基因库的差别
导致
种群间生殖隔离
标志
积累
地理隔离
物种形成
新物种的形成过程
3.判断正误
(1) 种群基因频率改变一定导致新物种的形成 (　　)
(2) 新物种的形成一定经过地理隔离 (　　)
×
×
(3) 自然选择不会使种群基因频率发生变化 (　　)
×
跟踪训练
4.新物种的产生一定经过地理隔离才产生生殖隔离吗？
爆发式
不一定
跟踪训练
5.如何判断两种动物是否为同一物种？
两种动物杂交，若产生可育后代则为同一物种，否则不是。
跟踪训练
6.生物进化了一定能产生新物种吗？
不一定，必须出现生殖隔离。
内容 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 可能属于一个物种
二者关系 生物进化的实质是基因频率改变，这种改变可大可小，不一定会突破物种的界限，生物进化不一定导致新物种的形成 跟踪训练
1、经过长期的地理隔离而达成生殖隔离，从而形成新物种。
2、多倍体的形成不需经地理隔离。
原种
变异1
变异2
变异类型1
变异类型2
新种1
新种2
生殖
隔离
自然
选择1
自然
选择2
基因频率定向改变
地 理
隔 离
隔离是物种形成的必要条件
课堂小结
3、_______是生物进化的基本单位，
生物进化的实质在于种群_________的改变。
物种形成需要三个基本环节：
(1)______和_________产生生物进化的原材料，
(2)_________使种群的基因频率发生______改变
并决定生物进化的方向，
(3)________是新物种形成的必要条件。
种群
基因频率
基因重组
突变
自然选择
定向
隔离
课堂小结
感谢使用

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