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第二课时
●教学过程
［导课］
通过上节课的学习，我们已经知道了：（1）种群是生物进化的单位，同时也是生物繁殖的单位。（2）种群的基因库中，某种基因频率不是一成不变的，而是在不断改变的。（3）生物进化的过程实质就是种群基因频率发生变化的过程。
那么，是哪些因素导致了种群基因频率的改变呢？基因频率的改变又是如何导致生物进化的呢？
［教学目标达成］
（二）突变和基因重组产生进化的原材料
讲述：在第六章第四节我们学习了“生物的变异”的有关内容。知道可遗传的变异可以引起生物的进化。那么，可遗传的变异的来源有哪几个方面呢？
（回答：基因突变、基因重组和染色体变异。）
其中，我们把基因突变和染色体变异统称为突变。也就是说，突变和基因重组引起了可遗传的变异，对生物的进化起到了非常重要的作用。实质上，突变、基因重组、自然选择等因素均能影响种群的基因频率的改变，而基因频率的改变造成了生物的进化。
基因突变与基因频率的改变有什么关系呢？
前面我们学过：基因突变可以产生新的等位基因，是可遗传变异的根本来源，是基因频率改变的基础。
根据我们所知道的基因突变的特点，我们知道：自然界中生物的自然突变频率很低，而且一般对生物体是有害的。为什么还能够改变种群中的基因频率呢？（学生讨论后得出结论）
这是因为种群是由许多个体组成的。每个个体都有成千上万个基因，虽然每个基因的突变率都很低，但每个种群的每一代都会产生大量的突变基因，所以对于种群来说发生突变的数量是很大的。
例如：每个果蝇约有104对基因，假定每个基因的突变率都是10－5。若有一个中等数量的果蝇种群（约有108个个体），请同学们计算出每一代出现的基因突变数是多少？
（由学生计算得出）每代出现基因突变数是2×107个。这说明种群中每代产生的基因突变的数量是很大的，并通过繁殖得到积累，成为基因频率改变的基础。而且突变的有利或有害并不是绝对的，而是相对的，它取决于生物的生存环境。上节课我们观看了英国曼彻斯特地区19世纪中期到20世纪中期浅色桦尺蠖和黑色桦尺蠖比例变化的画面。在19世纪中期，黑色基因是基因突变产生的，对桦尺蠖的生存是有害的；但随着英国工业的发展，桦尺蠖生存的环境发生改变，有害的黑色基因变为有利的基因。
在突变过程中产生了许多相应的等位基因。通过有性生殖过程中的基因重组，形成了多种多样的基因型，从而使种群出现大量的可遗传变异。例如，人有23对染色体，即使每对染色体只含有一对杂合的等位基因，通过自由组合就会产生出8万多种不同配子，这样在一个新生儿中就可能有6×107个以上的基因重组类型。这样，突变和基因重组造成基因频率扩增。而使可遗传的变异大大增加。但是，这些变异的产生是不定向的，因此，无法定向改变基因频率，也就不能决定生物进化的方向。
（三）自然选择决定生物进化的方向
指导学生阅读课文P60~P61，同时展示英国曼彻斯特地区从19世纪中期到20世纪中期桦尺蠖比例发生变化的多媒体课件。
组织学生讨论，从宏观（性状）和微观（基因）两方面分析生物进化的原因。
1.从宏观（性状）上看进化过程为：19世纪中期桦尺蠖的浅色性状与环境色彩相似，属于保护色，较能适应环境而大量生存；黑色性状与环境色彩差异很大，不能适应环境，易被捕食者捕食。因此，突变产生后，后代的个体数受到限制。19世纪中期到20世纪中期，由于地衣死亡，桦尺蠖栖息的树干裸露并被烟熏黑，使得黑色性状与环境色彩相似而大量生存；浅色性状与环境色彩差异很大，易被捕食者捕食而大量被淘汰。表现为适者生存，不适者被淘汰。
2.从微观（基因）来看进化过程为：19世纪中期以前，由于黑色基因（S）为不利变异基因，控制的性状不能适应环境而受到限制，因此，当时种群中浅色基因（s）的频率为95%，黑色基因（S）的频率为5%。到20世纪中期由于黑色基因（S）控制的性状能适应环境而大量生存并繁殖后代，浅色基因（s）控制的性状不能适应环境而大量被淘汰，使后代数量大量减少。结果浅色基因（s）的频率下降为5%，黑色基因（S）的频率上升为95%。结果是淘汰了不利变异的基因，而保留了有利变异基因，通过遗传逐渐积累。
由此可见，种群中产生的变异是不定向的，经过长期的自然选择，其中的不利变异被不断淘汰，有利变异则逐渐积累，从而使种群的基因频率发生定向改变，导致生物朝着一定的方向缓慢地进化。因此，生物进化的方向是由自然选择决定的。
（四）隔离导致物种的形成
从曼彻斯特地区的桦尺蠖进化过程我们可以看出，桦尺蠖还是一个种群，个体之间彼此可以自由交配，实现基因交流，并通过繁殖将各自的基因传递给后代。因此没有产生新的物种。
什么是物种呢？物种是如何形成的呢？
阅读教材P62，画出物种的概念。明确不同物种之间一般是不能交配的，即使交配成功，也不能产生可育的后代。例如：马和驴杂交繁殖骡子不育就是如此。这种现象称之为生殖隔离。生殖隔离是隔离的一种类型。在自然界中，新物种的形成往往要有隔离发生。阅读P61~P63，画出隔离、地理隔离、生殖隔离的概念。
演示多媒体课件：加拉帕戈斯群岛的地图，群岛的不同小岛上的植被情况（突出果实的大小），具有不同特征的地雀（特别突出地雀喙形大小的特征）。让学生根据地雀喙形大小的特征和岛屿生存条件将地雀安放在适宜的岛上（放错会发出鸣响）。
加拉帕戈斯群岛上的14种地雀都起源于同一个物种，是南美雀类的后代。从南美大陆迁来后，逐渐分布到不同的群岛上，群岛之间的海洋起到了地理隔离的作用。被地理条件隔离开的小种群的基因组成或基因频率起初就不可能完全相同。长期的隔离使被分割的小种群可能会出现完全不同的突变，而且各种群间没有基因交流，因此一个种群中的突变自然不会引起另一种群的改变。各种群生活在不同的生存环境中，因而有不同的选择方向。即不同种群选择保留下的基因不同，使分开的种群的基因库组成和基因频率产生了很大的差异。这就是14种地雀形态特征显著差异的根本原因。
经过长期的地理隔离，不同种群在形态特征、生活习性上有了显著的差异，若再次相遇仍能交配和繁育后代，这样的不同种群称之为亚种。如东北虎和华南虎属于不同的虎亚种。如果通过长期的地理隔离，使不同种群个体之间形成生殖隔离，新物种就形成了。如加拉帕戈斯群岛上的14种地雀的形成过程，就是如此。
因此说，物种形成的原因是突变和基因重组、自然选择及隔离三个基本环节综合作用的结果。不同新物种形成的过程进行得十分缓慢，往往需要成千上万代甚至更长。
［教学目标巩固］
1.物种是指分布在一定的______，具有一定的______和______，而且在自然状态下能够相互______和______，并能够产生出______的一群生物个体。
答案：自然区域　形态结构　生理功能　交配　繁殖　可育后代
2.隔离就是将种群分隔成许多个______，使彼此之间______。______是新物种形成的必要条件。自然界中比较常见的一种物种形成方式是经过长期的______而达到______。
答案：小种群　不能交配　隔离　地理隔离　生殖隔离
3.果蝇约有104对基因，假设每个基因的突变率都是10－6，该种群有1010个个体。则每一代出现的基因突变数是______。
解析：2×104×10－6×1010=2×108。
答案：2×108
4.在英国的曼彻斯特地区，存在着尺蛾的两个变种。该地区原为森林，后建成工业区。下表为该地区1850年前后两个变种尺蛾的数量比。出现这种变化的原因是
森林时期 建成工业区后50年
灰尺蛾 黑尺蛾 灰尺蛾 黑尺蛾
99% 1% 1% 99%
A.工业烟煤使灰尺蛾变为黑尺蛾
B.灰尺蛾迁出，黑尺蛾迁入
C.自然选择的作用
D.变异的作用
答案：C
5.我国的东北虎和华南虎，由于长期生活于不同的地理环境，已成为两个不同的虎亚种。如果达到彼此相遇已不能杂交，也就产生了
A.隔离　 B.地理隔离　　　
C.生殖隔离　　　 D.变异
答案：C
［布置作业］
P63复习题一、2；　二、3、4、5；　三、3、4
［结课］
以自然选择学说为核心的现代生物进化理论的基本观点是：种群是生物进化的基本单位，生物进化的实质在于种群基因频率的改变。突变和基因重组、自然选择及隔离是物种形成过程的三个基本环节，通过它们的综合作用，种群产生分化，最终导致新物种的形成。在这个过程中，突变和基因重组产生生物进化的原材料，自然选择使种群的基因频率定向改变并决定生物进化的方向，隔离是新物种形成的必要条件。
●板书设计
第七章　生物的进化
（二）突变和基因重组产生生物进化的原材料
1.种群中基因突变的特点
突变数很大，不定向。
2.种群中基因重组的结果
产生更多变异，不定向。
结论：提供进化的原材料。
（三）自然选择决定进化的方向
原因：淘汰不利变异基因，积累有利变异基因。
结果：使基因频率定向改变。
（四）隔离导致物种形成
1.物种的概念
2.隔离
（1）概念
（2）分类：主要是地理隔离和生殖隔离
3.物种的形成
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