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§6.3 种群基因组成的变化与物种的形成
分析资料1：19世纪中叶前，曼彻斯特树木身披浅色地衣，桦尺蛾亦以浅色为主。工业兴起后，煤烟弥漫，地衣绝迹，树皮裸露，渐呈黑褐色。至1895年，该地区黑色桦尺蛾比例近乎98%，反观非工业化地带，浅色桦尺蛾仍占上风。显然，桦尺蛾翅色之变黑，与工业化所致空气污染紧密相关。
观点二：桦尺蛾的黑化更有利于适应环境
观点一：桦尺蛾的黑化是在污染物的刺激下产生的
假如你是拉马克或者是达尔文提出你的观点
问题1
“工业黑化”现象究竟如何形成？
分析资料2：剑桥大学遗传学教授麦克·马杰鲁斯用七年的时间每天花上几个小时用望远镜观察、记录鸟类在他家的花园捕食桦尺蛾的情况。
他观察到，由于剑桥没有被污染，黑蛾的确比灰斑蛾更容易被鸟类捕食。他的结论是：鸟类有选择的捕食是2001年到2007年间剑桥的黑蛾频率下降的一个主要因素。
建构桦尺蛾的黑化更有利于适应工业化环境模型
桦尺蛾群体体色有黑色、浅色
黑色
浅色
捕食率
存活率
捕食率
存活率
问题2“工业黑化”群体控制体色的基因是如何变化的？
种群：生活在一定区域的同种生物全部个体的集合
“工业黑化”群体中包含那些个体？他们有什么共同特征？
“工业黑化”群体控制体色的基因是如何变化的？
问题3随着桦尺蛾的“工业黑化”，浅色个体由于不适应环境逐渐被淘汰，那么桦尺蛾种群后代中是否再也没有浅色个体出现了呢？
种群是生物繁殖的基本单位
基因库
种群所含的基因与个体所含基因有什么关系？
观点一：种群是生物进化的基本单位
问题4如何量化表示桦尺蛾种群基因库中浅色基因和深色基因的变化？
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。
基因频率和基因型频率计算
情境1：在曼彻斯特桦尺蛾种群中随机取出1000个个体，基因型为SS、Ss、ss各有100、200、700个，求该种群中SS、Ss、ss的基因型频率分别是多少？S和s的基因频率分别是多少？该种群中的个体自由交配代后，子一代的基因频率和基因型频率是多少？
S s
S
s
亲代基因型频率 SS （ ） Ss （ ） ss
（ ）
配子的比值 (亲代基因频率） S（ ） S（ ） s（ ） s（ ）
S（ ） s（ ） 子一代基因型频率 SS （ ） Ss （ ） ss
（ ）
子一代基因频率 （ ） （ ） （ ） （ ）
10%
20%
70%
情境2：在一个桦尺蛾种群中，基因型为SS、Ss、ss各有100、200、700个，即S和s的基因频率分别是20%、80%，若发生下列情况，则种群中S和s的基因频率分别是多少？
情况1：基因型为SS全部失去繁殖能力，其他个体随机交配
情况2：基因型为ss有500个从该地迁出，其他个体随机交配
情况3：“工业黑化”浅色（ss）有50%被捕食，黑色有3%被捕食，其他个体随机交配
情况4：基因型为Ss中有10个突变为ss，其他个体随机交配
种群基因频率在什么条件下会发生改变？
情境3：如果桦尺蛾种群中，基因型为SS、ss各有1、99、若SS个体在交配前突然死亡，则对基因频率有什么影响？
雌雄个体间不能自由交配；迁入、迁出；不同表型的个体生存、繁殖机会不同；突变；种群规模小
【归纳】种群基因频率在什么条件下会维持稳定
（P)S （q)s
（P)S （P2)SS
（q)s （q2)Ss
P+q=20%+80%=1
（P+q）2=1
P2+2pq+q2=1
SS=20%2
Ss=2*20%*80%
ss=80%2
问题4伴性遗传是否符合？
情境4. 红绿色盲是一种常见的伴X染色体隐性遗传病。假设在一个数量较大的群体中，男女比例相等，XB的基因频率为80%，Xb的基因频率为20%，在这一人群中，XbXb、XbY的基因型频率依次为
XB Xb Y
80%XB
20%Xb
（P)S （q)s
（P)S （P2)SS
（q)s （q2)Ss
问题5对自然界的种群来说，这5个条件都成立吗？
基因突变
染色体变异
基因重组
突变
可遗传变异
种群基因频率发生改变
是定向改变吗？
观点二：突变和基因重组提供进化材料
多种基因型、多种变异类型
提供进化的原材料
情境5：在一个桦尺蛾种群中，基因型为SS、Ss、ss（浅色）各有100、200、700个，即S和s的基因频率分别是20%、80%，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蛾的生存，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？每年的基因频率是多少
自然选择对种群基因频率变化的影响
第一年 第二年 第三年 第四年 第五年
基因型频率 SS
Ss
ss
基因频率 S
s
10%
20%
70%
20%
80%
观点三：自然选择决定生物进化方向
建构桦尺蛾的工业黑化模型
桦尺蛾种群
发生
不定向突变和基因重组
深色和浅色
自然选择
有利变异（深色)基因频率上升
不利变异（浅色)基因频率下降
基因频率定向改变（S%）上升
工业黑化
情境6：碳青霉烯类抗生素是治疗重度感染的一类药物。下表为2005一2008年，该类抗生素在某医院住院患者中的人均使用量，以及从患者体内分离得到的某种细菌对该类抗生素的耐药率变化。从进化的角度解释耐药率升高的原因。
请你结合本节所学知识提出合理使用抗生素的建议

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