7.2现代生物进化理论的主要内容

从子代的基因型频率和基因频率的计算结果中，发 现了什么现象？
子代种群的基因型频率和基因频率保持不变
哈迪——温伯格定律：(遗传平衡定律) 1908年，英国数学家哈迪和德国医生温伯格 分别提出关于基因频率稳定性的见解。他们指出 ，一个有性生殖的自然种群中，在符合以下5个条 件的情况下，各等位基因的频率和等位基因的基 因型频率在一代一代的遗传中是稳定不变的，或 者说，是保持着基因平衡的。这5个条件是： ①种群大； ②种群中个体间的交配是随机的； ③没有突变发生； ④没有新基因加入； ⑤没有自然选择。 这就是哈迪-温伯格定律。
2．基因库： 种群全部个体所含有的全部基因。
（一）种群是生物进化的基本单位 3．基因频率： 在一个种群基因库中，某个基因占全 部等位基因数的比率，叫做基因频率。
基因型频率：
在一个种群中，某种基因型个体数占 该种群个体总数的比率。
4.基因频率的计算 该基因的总数 基因频率= 该等位基因的总数
= 纯合子基因型频率+ 1/2杂合子基因型频率
子代基因型频 率
子代基因频率
AA( 36% )
Aa( 48% )
aa( 16% )
A(
60% )
a(
40% )
亲代与子代的基因频率与基因型频率
亲代 基因 AA 30% 型频 Aa 60% 率 aa 10% 基因 A 60% 频率 a 40% 子一代
36% 48% 16% 60% 40%
子二代 子三代 36% 36% 48% 48% 16% 16% 60% 60% 40% 40%
一、种群基因频率的改变与生物进化
自学思考： 1、什么是种群？种群有什么特点？ 2、什么是种群的基因库？ 3、基因频率的含义是什么？怎样计算 基因频率？
二、现代生物进化理论 （一）种群是生物进化的基本单位
实例分析： 1.种群：指生活在一定地域的同种生 （1）一个池塘中的全部鲤鱼； 物的全部个体的总和。 （2）一片草地上的全部蒲公英; 特点：彼此可以交配实现基因交流。 （3）一片草地上的全部植物； （4）一个池塘中的全部鱼;
如果等位基因不止2个，如前一章所述的身高、 体色等涉及多个等位基因的性状，哈代-温伯格定律 也同样适用，但公式就要相应调整。例如，有3个等 位基因时，公式就应改为： (p+q+r)2=p2+q2+r2+2pq+2pr+2qr=1
(2)自然条件下：
如果该种群出现新的突变型,也就是产 在自然界中，由于存在突变、基因重 生新的等位基因 A2,种群的基因频率会变化 组、自然选择等因素，种群的基因频率总 吗？基因 A2的频率可能会怎样变化？ 是在不断变化着,生物也就在不断向前进化。 会。基因A2的频率是增加还是减少,要 看这一突变对生物体是有益还是有害的, 这往往取决于生物生存的环境。
变黑的环境不利于浅色个体的生存，容易被天 敌捕食导致其死亡
表达 用现代生物进化理论分析英国工业 区桦尺蠖体色的进化。 (1)在19世纪中叶以前，浅色的桦尺蠖在长满 地衣的树干上不易发现，因此容易生存繁殖， 因而种群中S（黑色）基因频率低。 (2)随着环境的改变（煤烟污染），浅色个体 容易被发现，而黑色个体则容易生存。这样， 在通过有性生殖产生的后代中，浅色个体数 逐渐减少，s基因频率也随之降低；而黑色个 体数数逐渐增加，S基因频率也随之增加。经 过多代以后，黑色个体就成了常见的类型，S 基因频率也达到95%以上。

拓展阅读
又如，在一个种群中，如果含有A基因的个体 比含有a基因的个体更多地迁移到另一个地区 ，那么，这个种群中A基因和a基因的频率就 会发生相应的变化。 可见，遗传漂变和迁移也是造成种群基因频 率发生变化的重要原因。

动动脑？
1. AA、Aa、aa的个体分别占24%、72%、4%， 那么A、a的基因频率是多少？( D ) A. 36%和64% B. 57%和43% C. 24%和72% D. 60%和40% 2．已知人眼的褐色 (A)对蓝色(a)是显性。 在 一 个 有 30000 人 的 人 群 中 ， 蓝 眼 的 人 3600人;褐眼的有26400人，其中纯合体有 12000 人。那么，在这一个人群中 A 和 a 的 基因频率分别为 ( A ) A 0.64和0.36 B 0.36和0.64 C 0.50和0.50 D 0.82和0.18
第1年 第2年 第3年
基因 型频
第4年 ……
SS Ss 率 ss 基因 S 频率 s
10% 20% 70%
11.5% 13.1% 14.7% 22.9% 26% 29.2% 65.6% 60.9% 56.1% 23% 26.1% 29.3% 77%
20%
80%
73.9% 70.7%
(3) 根据上面的数据分析，变黑的环境对 桦尺蠖产生了什么样的影响？
第1年 第2年 第3年
基因 型频
第4年 ……
SS Ss 率 ss 基因 S 频率 s
10% 20% 70%
11.5% 13.1% 14.7% 22.9% 26% 29.2% 65.6% 60.9% 56.1% 23% 26.1% 29.3%
20%
80% 77% 73.9% 70.7% (1) 变黑的环境对桦尺蠖浅色个体的出生率有影 响吗？为什么？会，浅色个体易在繁殖前就死亡 (2)在自然选择中，直接受选择的是基因型还是 表现型 表现型?
算一算
一个果蝇约有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），那么每一 代出现基因突变数是多少呢？
2× 104 × 10－5× 108 =2 ×10
7
（二）突变和基因重组产生进化的原材料
基因突变 —产生新的等位基因， 可 这就可能使种群的基因 遗 突变 频率改变。 传 的 染色体变异 变 异 基因重组






基础题 1.C。2.C。3.C。 4.突变和基因重组产生进化的原材料。如果没有突 变，就不可能产生新的等位基因，基因重组也就没 有意义，生物就不可能产生可遗传的变异，也就不 可能进化。 拓展题 1.提示：如选择育种和杂交育种。 2.提示：如果气候等其他条件也合适，并且这个种 群具有一定的繁殖能力，该种群的个体数会迅速增 加。否则，也可能仍然处于濒危状态甚至绝灭。
哈迪-温伯格定律可用数学方程式表示： (p＋q)2=p2＋2pq＋q2=1
其中p代表基因A的频率，q代表等位基因a 的频率。p+q永远为1，即A的频率加a的频率 为1。p2代表基因A的纯合子AA的频率， q2代 表另一纯合子aa的频率，2pq代表杂合子Aa的 频率。AA= p2 Aa= 2pq aa=q2
成功,也不能产生可育的后代,该现象 称之为生殖隔离。 地理隔离: 同一种生物由于地理上的障碍而分 成不同种群,使得种群间不能发生基 因交流的现象。
地 理 隔 离
生 殖 隔 离
隔离在物种形成中的作用
在一个山谷中，生活着一个鼠种群。雌鼠 和雄鼠之间可以自由交配，繁衍后代。后来山 洪爆发，在山谷中形成了一条汹涌的大河。将 整个鼠种群分成了两个部分，一半在河这边， 一半在那边。就这样过了几千年。
例: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?
解:
基因频率=
某基因的数目 该基因的等位基因的总数
=纯合子频率+1/2杂合子频率
× 100%
A基因的基因频率为:
A%=
2×AA＋Aa 2(AA＋Aa＋aa)
×100% = 60%
现代生物进化理论的 主要内容
问题探讨
情景：如果在灰色翅(基因型为aa)昆虫的群 体中偶然出现一只绿色翅(Aa)的变异个体， 且绿色比灰色更不容易被敌害发现。 讨论： 1.根据达尔文“适者生存”的观点，该绿 个体的有利变异基因只有在群体中，通 色个体一定能被选择下来吗？为什么？ 过有性繁殖才能世代相传。有利变异个体 2. 如果该绿色个体能很好的生活下来，它 （ Aa ）的有性繁殖的后代，还会出现aa的个 体内的A基因怎样才能传递给后代呢？ 体。因此，研究生物的进化，仅仅研究个体 3.如果Aa变异个体与其他个体交配繁殖， 的表现型是否与环境相适应是不够的，还需 要研究群体的基因组成的变化。 后代都会是绿色的吗？
生物《必修2》
现代生物进化理论的 主要内容 第3课时
问题探究
曼彻斯特地区的桦尺蠖，虽然基因频
率发生了很大变化，但是并没有形成 新的物种。 为什么说它们没有形成新的物种？怎 样判断两个种群是否属于一个物种？
阅读思考
什么是物种？
什么是隔离？什么是生殖隔离与
地理隔离？
二 隔离与物种的形成
（三）自然选择决定生物进化的方向
种群中产生的变异是不定向的，而选择 是定向的。自然选择淘汰不利变异基因、积 累有利变异基因，使基因频率定向改变。 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。
拓展阅读
除了自然选择以外，还有一些因素也会影响 基因频率的变化。 例如，在一个种群中，某种基因的频率为2％ ，如果这个种群有50万个个体，含这种基因 的个体就有1万个。如果这个种群只有50个个 体，那么就只有1个个体具有这种基因。在这 种情况下，可能会由于这个个体偶然死亡或 没有交配，而使这种基因在种群中消失。这 种现象叫做遗传漂变。一般种群越小，遗传 漂变越显著。
温故知新 什么叫种群？种群基因频率 在什么条件下不会改变？
温故知新 基因突变的的特点和意义分别是什么?
①普遍存在 ②随机发生、不定向的 特点： ③频率很低 意义： ①是新基因产生的途径； ②是生物变异根本来源； ③是生物进化的原始材料。 质疑 基因突变的频率很低，为什么 能够作为生物进化的原材料？