6.3 种群基因组成的变化与物种的形成 （第2课时）课件 2023—2024学年高一下学期生物人教版必修2

第6章 生物的进化 1859年，达尔文提出了轰动世界的生物进化理论，但是，他自己也清楚地认识到，关于生物的进化，还有许多问题没有解决。在此后的几年里，他对研究兰花的进化产生了浓厚的兴趣。各种各样的兰花适于传授花粉的精巧结构让他赞叹不已。然而，兰花为什么具有这样丰富的多样性和奇妙的适应性呢？达尔文不得其解，这一问题遂成百年难解之谜。 2017年，我国科学家以深圳拟兰为重点研究对象，通过基因组的测序和功能分析，发现兰花有474个特有基因家族，兰花的多样性源于历史上这些基因家族的扩张或收缩；拟兰的花没有唇瓣和完整的蕊柱，是由于B-AP3 等基因丢失造成的……从基因水平上解开了兰花进化之谜。 生物的多样性和适应性是怎样形成的？这与基因的变化有关吗？与环境又有怎样的关系？随着生物科学的发展，人们对这些问题的认识不断深入，并且不乏争论。在各种理论的交锋中，进化理论本身也在“进化”。 1 第3节 种群基因组成的变化与物种的形成 说明隔离在物种形成中的作用。 目标 01 02 说明变异、选择和隔离在生物进化中的作用。 教学目标 3 自然选择使种群的基因频率发生定向改变，只要是基因频率发生变化，生物就一定发生了进化，但是进化一定形成新物种吗？ 19世纪中叶到20世纪中叶，英国曼彻斯特地区的桦尺娥种群基因频率发生了很大的改变。 这两种桦尺娥还是不是同一物种？ 是同一物种 4 二 、隔离在物种形成中的作用 5 1、物种：能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物。 (一)物种的概念 是一个物种，无论白人、黑人、黄种人结婚，都能产生可育的后代。 思考 ： （1）全世界的人是一个物种吗？为什么？ （2）马跟驴是一个物种吗？为什么？ 马（2n=64） 驴（2n=62） 骡（2n=63） 不可育 + 是两个物种，骡是不育的，所以马和驴是两个物种 6 （3）骡是一个物种吗？为什么？ 不是，因为它不能繁殖后代。 （4）两个池塘的鲤鱼是一个物种吗？它们是属于一个种群还是两个种群？ 是一个物种，属于两个种群。 （5）二倍体西瓜和四倍体西瓜是不是一个物种？为什么？ 不是, 因为后代三倍体西瓜不可育。 （6）三倍体西瓜是一个新物种吗？ 不是，三倍体西瓜不可育。 思考 ： (一)物种的概念 不是，由于高山、河流、沙漠或其他地理上的障碍，每个物种总是被分成一个个或大或小的群体，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。 在自然界，是不是同一物种的个体都生活在一起呢？ 8 1、物种：能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物。 2、物种与种群的区别： 一个物种可以包括生活在不同地理区域的多个种群。只要各个种群 相互交配仍能产生可育的后代，则是同一物种。 (一)物种的概念 地理隔离 生殖隔离 9 1、地理隔离： 东北虎 华南虎 在自然状态下，东北虎和华南虎处于不同的地域，无法跨越地理障碍完成交配。 如果把东北虎和华南虎放在同一片森林中，它们仍然可以相互交配并产生可育的后代，这说明东北虎和华南虎仍然属于同一个物种。 (二)隔离及其在物种形成中的作用 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。 10 不同群体间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。 不同物种之间一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能产生可育后代的现象。 (二)隔离及其在物种形成中的作用 骡是不育的 2、生殖隔离： 3、隔离： 包括地理隔离和生殖隔离。 11 地理隔离和生殖隔离之间有什么联系呢？ 假想 (二)隔离及其在物种形成中的作用 12 两个鼠种群间可能不能自由交配，也可能能自由交配。 如果不能自由交配或交配后不能产生可育后代，说明长期的地理隔离导致生殖隔离，形成了两个新物种；如果能自由交配并产生了可育后代，说明还是同一物种。 (3)几千年后，两个鼠种群还能自由交配吗？ (二)隔离及其在物种形成中的作用 (2)如果大河很快干涸，两群老鼠还能交配吗？ 两个种群。 可以。 (1)当这群鼠被大河分开后它们是一个种群还是两个种群呢？ 思考 ： 13 隔离在物种形成中的作用 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。不同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。 加拉帕戈斯群岛的地雀 思考·讨论 14 1、设想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。这两个初始种群的个体数量都不多。它们的基因频率一样吗？ 2、不同岛屿上的地雀种群，产生突变的情况一样吗？ 由于这两个种群的个体数量都不够多，基因频率可能是一样的，也可能是不一样的。 一般不一样。因为突变是随机发生的。 隔离在物种形成中的作用 思考·讨论 15 3、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？ 4、如果这片海域只有一个小岛，还会形成这么多种地雀吗？ 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。 隔离在物种形成中的作用 思考·讨论 不一定 如果没有地理隔离，个体间就会有基因交流，就难以形成生殖隔离。 16 地雀祖先 甲岛地雀 乙岛地雀 丙岛地雀 丁岛地雀 …… 突变和基因重组 自然选择 甲岛地雀1 乙岛地雀2 丙岛地雀3 丁岛地雀4 种群基因库出现差异 …… 地理隔离 不同 不同 出现生殖隔离 不同物种 阻断基因交流 种群基因频率向不同方向发生改变 久而久之 形成明显差异 总结：加拉帕戈斯群岛的地雀的形成方式: (二)隔离及其在物种形成中的作用 4.隔离在物种形成中的作用： 地理隔离 自然选择 生殖隔离 ①不同种群可能会出现不同的___ _和_______ _。 ②不同种群间不发生_________。 ①______和__________不同。 ②自然选择对不同种群_________________所起的 作用不同。 ①种群的_________会形成明显的差异，并逐渐 出现 。 ②__________一旦形成，就形成了不同的物种。 突变 基因重组 基因交流 食物 栖息条件 基因频率的改变 基因库 生殖隔离 生殖隔离 (二)隔离及其在物种形成中的作用 同一物种 不同物种 隔离是物种形成的必要条件 1、经过漫长的地理隔离，一定会形成生殖隔离吗？ 不一定 如果两个种群生活环境都不发生变化，或者变化很小，两个种群的进化方向相同，有可能不会产生生殖隔离 2、不经过地理隔离，一定不会产生生殖隔离吗？ 不一定 不经过地理隔离，也可以直接形成生殖隔离，例如二倍体植株染色体加倍成了四倍体植株，二者杂交后代产生的三倍体植株是高度不育的，存在生殖隔离 思考 ： (二)隔离及其在物种形成中的作用 5、物种形成的比较常见的方式： ① 渐变式： (二)隔离及其在物种形成中的作用 经过长期的地理隔离而达到生殖隔离，形成新物种。 如自然界中绝大多数物种的形成。 同一物种 地理隔离，阻隔基因交流 突变、基因重组 种群基因库出现明显差异 自然选择，基因频率发生改变 生殖隔离，新物种形成的标志 物种形成的三个环节 ①突变和基因重组产生进化的原材料 ②自然选择导致种群基因频率的定向改变 ③隔离是物种形成的必要条件 新物种 地理隔离是形成物种的量变阶段， 生殖隔离是形成物种的质变阶段， 生殖隔离是物种形成的标志，也是必要条件。 不经过地理隔离，直接形成生殖隔离。如自然界中多倍体的形成。 5、物种形成的比较常见的方式： ②爆发式: 二倍体 四倍体 (二)隔离及其在物种形成中的作用 主要通过染色体变异的方式形成新物种，一旦出现就可以很快形成生殖隔离，不需要地理隔离。此种方式多见于植物。 随堂练习 1.物种形成的必要条件是什么？ 隔离 2.地理隔离在物种形成过程中起到什么作用？ 3.地理隔离必然产生出新的物种吗？ 4.新物种形成的标志是什么？ 5.产生生殖隔离的根本原因是什么？ 阻断种群间的基因交流 不一定 出现生殖隔离。 种群基因库间形成明显的差异。 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，出现生殖隔离才能形成新物种； 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 23 ⑴隔离是物种形成的必要条件。 ⑵物种形成一般是长期地理隔离，达到生殖隔离 ⑶生殖隔离是物种形成的标志 可见，不同物种间都存在着生殖隔离,物种的形成必须经过生殖隔离，但不一定要经过地理隔离。 ⑷生殖隔离形成的根本原因是物种间遗传的差异（或基因库的差异） ⑸物种形成的三个基本环节： ①突变和基因重组产生进化的原材料 ②自然选择决定生物进化的方向(定向) ③隔离导致物种的形成 (6)新物种形成的标志： 出现生殖隔离 课堂小结 练习与应用 25 . 一、 概念检测 1. 判断下列与隔离有关的表述是否正确。 （1）在曼彻斯特的桦尺蛾种群中，黑色个体与浅色个体之间未出现生殖隔离。（ ） （2）加拉帕戈斯群岛不同岛屿上的地雀种群 之间由于地理隔离而逐渐形成了生殖隔离。（ ） ✔ ✔ 26 . 2.19世纪70年代，10对原产于美国的灰松鼠被引入英国，结果在英国大量繁殖、泛滥成灾。对生活在两国的灰松鼠种群，可以作出的判断是( ) A.两者尚未形成两个物种 B.两者的外部形态有明显差别 C.两者之间已经出现生殖隔离 D.两者的基因库向不同方向改变 D 一、 概念检测 27 二、拓展应用 1. 斑马的染色体数为22对，驴的染色体数为31对，斑马和驴杂交产生的后代兼具斑马和驴的特征，称为斑驴兽或驴斑兽，俗称“斑驴”。斑马和驴杂交产生的后代是可育的吗？你能从染色体组的角度作出解释吗？ 斑马和驴杂交产生的后代是不育的。 由题中所给斑马和驴的染色体数可知，其杂交后代的染色体数为53条(不是偶数)，杂交后代无法通过减数分裂产生正常的配子。 28 2. 在自然界，狮和虎是不可能相遇的。在动物园里，一般也将这两种动物分开圈养。近年来才出现将它们的幼崽放在一起饲养的做法，目的是获得有观赏价值的杂交后代—狮虎兽或虎狮兽，你对这种做法有什么看法？ 从科学研究角度看，这样做可以帮助人们更多地了解生命的奥秘； 从生命伦理角度看，狮虎杂交后代中容易出现免疫力低、夭折的个体，这些个体会承受一定的痛苦，因此这种做法不宜提倡； 二、拓展应用 29 从生物学角度看，狮和虎的自然分布区不同，分布在草原上，虎分布在森林里，动物园饲养狮和虎时，应尽量提供符合它们天然分布和习性特点的生活环境，将二者分区域饲养，以体现对自然和生命的尊重。 二、拓展应用 30 谢谢聆听! 同学们辛苦啦！ 31 $$