生物种及其变异与进化2

5.2 种群的遗传、变异与自然选择
一、基因、基因库和基因频率（概念基础）
– 基因：带有可产生特定蛋白的遗传密码的DNA片段。
– 染色体：是细胞内具有遗传性质的物体，易被碱性
染料染成深色，所以叫染色体（染色质），其本质
为双股螺旋之脱氧核糖核酸，是遗传物质基因的载
体。
– 等位基因：又称对偶基因，是一些占据染色体的基 因座的可以复制的脱氧核糖核酸。 – 座位：等位基因在染色体上占据的位置。
• 纯合个体：同源染色体上占有相同位点的等位基因以同 样方式影响某一特征,其个体是纯合的。 • 杂合体:等位基因影响某一特征的方式不同,当个体不是 纯合的,往往只有一个基因充分表达(显性),另一个无显 著影响(隐性)。
AA
Aa
aa
基因库及其组成
• 种群内所有个体基因的总和构成种群的基 因库。 • 基因型频率：种群内每个基因型所占的比 率。 • 基因频率：种群中不同基因所占的比率。
种群内个体可相互交配，共有一个基因库。其基
因按一定规律，从上一代传递给下一代。种群内每一
个体的基因组合称为基因型（genotype）。遗传基因 的表达与环境共同作用决定个体的表型（phenotype） （直接观察感受到的生物的结构和功能）。在世代传 递过程中，亲代并不能把每一个体的基因型传递给子
代，传给子代的只是不同频率的基因。基因频率会受
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染色体存在细胞核内，由DNA与蛋白质所组成，如果我们 在电子显微镜下观察，会发现丝状的DNA分子，盘旋缠绕 在一颗颗的染色体的组织蛋白上；只有当细胞要进行分裂 时，细胞核内疏松的染色质，才会卷曲浓缩成棒状的染色 体。 基因存在染色体上，而基因特别是指在DNA序列上，能够 表现出功能的部分；在人类的所有染色体上，约存在着 30000个基因，而且每对染色体上，存在的基因种类及数 量并不相同。有时单一个基因便能控制一种性状的表现， 然而，大部分的生理性状，都是由一系列相关的基因一同 调控而表现的。 在真核生物中基因是成对存在的，称为等位基因。染色体 也是成对存在的，称为同源染色体。在形成配子时，等位 基因相互分离，分别进入不同的配子中，一对同源染色体 在第一次分裂时也相互分开。
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–举例
对1778位上海居民的ＭＮ血型进行调查， 其中Ｍ型397人，Ｎ型530人，ＭＮ型861人。 • 计算这些居民的ＬＭ型基因和 ＬＮ型基因频率 ＬＭ型：p=(397+861/2)/1788=0.4628 ＬＮ型: q=(530+861/2)/1788=0.5372
• 计算被调查居民的基因型频数 Ｍ血型个体：0.46282*1788=382.96 Ｎ血型个体: 0.53722*1788=515.99 ＭＮ血型个体:2*0.4628*0.5372*1788=889.05
理论值与实际值的比较
血型
Ｍ
397
Ｎ
530
ＭＮ
861
理论值 382.96 515.99 889.05 实际值
上海居民中MN 血型的三种基 因型频率处于 平衡状态；
对于MN血型来讲 不存在自然选择 作用，而且不同 血型居民之间的 婚配是随机的。
二、变异、自然选择和遗传漂变
1.变异 ：是生物多样性的基础，基因频率改变的基础。
二、生物种的特点
尽管给物种下一个在理论上有道理、实际应用上 又方便的定义很困难，但可以肯定生物种有以下一些 特点： 生物种不是按任意给定的特征划分的逻辑的类，而是 由内聚因素（生殖、遗传、生态、行为、相互识别系 统等）联系起来的个体的集合。物种是自然界真实的 存在，不同于种以上的分类范畴如科、目、纲等，后 者是人为根据某些内在特征划分的。 物种是一个可随时间进化改变的个体的集合。 物种是生态系统中的功能单位。不同物种因其不同的 适应特征而在生态系统中占有不同的生态位。因此， 物种是维持生态系统能量流、物流和信息流的关键。 42
近代物种概念 种内个体间存在差异 由一些具有一定形态和遗传相似性的种群构成 现代的物种概念(Mayr麦尔,1982) ——目前普遍 接受的关于物种的标准。 “物种是由许多群体形成的生殖单元(与其他单元生 殖上隔离)，它在自然界中占有一定的生境位置。” 这里所说的不同物种间存在生殖隔离，是指在自然 状况下而言的。如许多鱼类或植物在饲养或栽培时 都能杂交，并产生能育的后代，但在自然界里却不 能交换基因。
• 举例
假设二倍体个体染色体某一座位上有一对等位基
因A、a，是从亲代AA和aa个体传递而来，二者随机交 构成F2代的基因型为AA、Aa、aa。最初种群AA和aa各 占一半，基因型比例是AA 50%，Aa 0，aa 50%，根据
配构成F1，则F1代的基因型为Aa，杂种后代Aa与Aa杂交，
孟德尔遗传规律，随机交配后F2代的基因型频率分布
到突变、选择、漂变、迁移等因素的影响而发生变化。
物种的进化过程，即表现为基因频率从一个世代到另
一个世代的连续变化过程。新物种形成是进化过程中 的决定性阶段。种群是遗传单位，也是进化单位。
5.1 生物种的概念
一、物种(species)概念
传统的形态种概念 真实存在、(个体）形态相似、（同种）自由交配、 产生可育后代 、异种杂交则不育 物种不变、独立的、种间无亲缘关系 达尔文的物种概念 物种可变、种间存在不同程度的亲缘关系 个体差异、种间连续性 ，把物种看做人为的分类 单位，认为物种是为了方便起见任意地用来表示 一群亲缘关系密切的个体群
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进化生物学认为，变异处于生命科学研究的心脏地位，因
为变异即是进化的产物，又是进化的根据。种群内的变异包括 遗传物质的变异、基因表达的蛋白质（特别是酶）的变异和表 型的数量性状的变异。在同一种群内不可能找到两个各方面完 全相同的个体。大部分变异是以遗传为基础的。
是AA 25%，Aa 50%，aa 25%。 子代所产生配子的基因频率是：
A=25%+1/2（50%）=50% a=1/2（50%）+25%=50%
哈代-魏伯格定律(Hardy-Weinberg Law)
也称哈温定律
是指在一个巨大、随机交配、无其它 因素干扰（如突变、选择、迁移、漂变等） 的种群中，基因频率和基因型频率将世代 保持稳定不变。这种状态称为种群的遗传 平衡状态。