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(共35张PPT)
6.3种群基因组成的变化与物种的形成
问题探讨
为什么说它们没有形成新的物种？又该怎样判断两个种群是否属于一个物种呢？
种群
生活在一定区域的同种生物全部个体的集合叫作种群。
一个种群其实就是一个繁殖的单位，雌雄个体可以通过繁殖将各自的基因遗传给后代。
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
×
√
×
×
种群在繁衍过程中，个体有新老交替，但是基因却代代相传
蝗虫，在秋天都会死去，但是有一部分蝗虫完成了生殖，死前在土壤中埋下受精卵，在第二年，部分受精卵就会发育成蝗虫。同一年的蝗虫相比，新形成的蝗虫种群在基因组成上会有什么变化？
种群基因库
基因库：一个种群中全部个体所含有的全部基因
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
基因频率=
某基因的数目
控制该性状的等位基因总数
× 100%
基因型频率：在一个种群基因库中，某个基因型的个体占个体总数的比值
基因型频率、基因频率与基因库的比较
项目 含义 变化后与进化的关系
基因型频率 某个基因型个体数/全部等位基因数×100% 生物不一定进化
基因频率 某基因数/全部等位基因数×100% 导致生物进化
基因库 种群中的全部基因 可导致生物进化，它的变化是形成新物种的前提
在某昆虫种群中，决定翅色为绿色的基因是A，决定翅色为褐色的基因是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，就这对等位基因来说，每个个体可以看作含有2个基因（图6-9），那么，这100个个体共有200个基因。由此可知：
A基因的数量是2×30+60=120个；
a基因的数量是2×10+60=80个；
A基因的频率为120÷200=60%；
a基因的频率为80÷200=40%。
这一种群繁殖若干代以后，其基因频率会不会发生变化呢？
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？
A基因频率为:
a基因频率为：
= 40%
A% =
×100%
2×AA＋Aa
2(AA＋Aa＋aa)
a% =
= 60%
2×aa＋Aa
2(AA＋Aa＋aa)
×100%
方法一：概念法：
方法二：通过基因型频率计算
A基因频率 = AA的基因型频率+1/2Aa基因型频率
A基因频率= 30%+1/2×60% = 60%
a基因频率 = 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
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？
思考·讨论
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，不同翅色的个体生存和繁殖的机会是均等的，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？
A配子 占60%。a配子占40%
子代基因型频率：AA占36%，Aa占48%，aa占16%
子代种群的基因型频率：A占60%，a占40%
（4）将计算结果填入下表，想一想，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？
思考·讨论
亲代基因型的比值 AA（30%） Aa（60%） aa（10%）
配子的比值 A（30%） A（30%） a（30%） a（10%）
子代基因型频率 AA（36%） Aa（48%） aa（16%）
子代基因频率 A（60%） a（40%）
思考·讨论
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5个条件都成立吗？你能举出哪些实例？
对自然界的种群而言，这5个条件是理想状态，实际是不存在的，如种群数量不可能无限大：由于受地理隔离的作用，雌雄个体间会失去自由交配的机会；有个体的迁入、迁出；自然选择会对翅色遗传起选择作用；基因突变频率虽低，但却是普遍存在的。以上事实说明，上述计算结果是在假设的理想条件下得到的。
思考·讨论
如果该种群出现新的突变型（基因型为Aa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？
若种群产生新基因A2，会使种群的基因频率发生变化。基因A2的频率增大还是减少，要看这一突变对生物体有利还是有害。
种群基因频率的变化
基因突变产生新的等位基因，这就可以使种群的基因频率发生变化。
可遗传的变异
变异
不可遗传的变异
基因突变
染色体变异
基因重组
突变
可遗传的变异
达尔文曾明确指出，可遗传的变异可以为生物进化提供原材料。
可遗传的变异来源于基因突变、基因重组和染色体变异。其中，基因突变和染色体变异统称为突变
突变的有害和有利取决于生物的生存环境。
基因突变产生的等位基因，通过有性生殖中的基因重组，可以形成多种多样的基因型，从而使种群中出现多种多样的可遗传的变异类型。
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（其幼虫叫桦尺蠖）。它们夜间活动，白天栖息在树干上。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。到了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
探究·实践
1.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，这是因为树干变黑后，浅色个体容易被发现，被捕食的概率增加，许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就己被天敌捕食，导致其个体数减少，影响出生率。）
探究·实践
2.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。）
（变异是不定向的→定向的自然选择使得种群中的不利变异被淘汰，有利变异逐渐激烈→种群基因频率发生定向改变→生物朝一定方向缓慢进化。
生殖隔离
杂交
马（2n=64）
驴（2n=62）
骡（2n=63）
不可育
不能相互交配，即便交配成功也不能产生可育后代的现象。
生殖隔离
杂交
二倍体
四倍体
三倍体
不可育
不能相互交配，即便交配成功也不能产生可育后代的现象。
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，叫作地理隔离。
1
思考
在自然界，是不是同一物种的个体都生活在一起呢？
不是，由于高山、河流、沙漠或其他地理上的障碍，每一个物种总是被分成一个一个或大或小的群体，这些群体就是不同的种群。例如，两个池塘里的鲤鱼就是两个种群。
思考·讨论
这是达尔文在环球考察中观察到的现象。在加拉帕戈斯群岛上生活着13种地雀。这些地雀的喙差别很大，不同种之间存在生殖隔离。而在辽阔的南美洲大陆上，却看不到这13种地雀的踪影。
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。
岛屿的环境有较大差别，比如岛的低洼地带，布满棘刺状的灌丛；而在只有大岛上才有的高地，则生长着茂密的森林。
这些岛屿是500万年前由海底的火山喷发后形成的，比南美洲大陆的形成晚得多。因此，可以推测这些地雀的共同祖先来自南美洲大陆，以后在各个岛屿上形成了不同的种群。
思考·讨论
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
思考·讨论
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。
思考·讨论
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。
思考·讨论
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。
隔离是物种形成的必要条件
地理隔离→阻断基因交流→突变、基因重组和自然选择→基因频率发生定向改变→基因库出现差异→生殖隔离→新物种。
物种形成本身表示生物类型的增加。同时，它也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。
物种形成的三个基本环节
（1） 提供原材料
（2） 使基因频率定向改变
（3） 是物种形成的必要条件
突变和基因重组
自然选择
隔离
物种形成的一般过程
自然选择2
自然选择1
地理隔离
原种
变异1
变异2
基因频率的定向改变
变异类型1
变异类型2
新物种1
新物种2
生殖 隔离
种群1
种群2
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

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