5.2 适应是自然选择的结果课件-2024-2025学年高一下学期生物浙科版必修2

每一个或大或小的生物类群，在 、 、 等层次上，总会在一个或几个层次上存在着统一的模式。 多重证据表明当今生物具有共同祖先 个体 细胞 分子 下列叙述中，所表现出生物的统一性属于什么层次？ （1）真核细胞和原核细胞中，DNA的结构单体是相同的 （2）人体中的每一块骨骼，在大猩猩、黑猩猩和长臂猿体内都有，只是大小比例有所不用 （3）所有生物共用一套基本的遗传密码 （4）真核生物和原核生物都含有核糖体 优点 能够科学地解释生物进化的原因，以及生物的多样性和适应性。 缺点 由于受到当时科学发展水平的限制，对遗传变异的本质不能做科学的解释，对生物进化的解释只局限于个体水平，不能解释爆发式进化。 达尔文的自然选择学说:134 从群体、基因的角度出发，用数据去解释生物进化 第二节 适应是自然选择的结果 3 长颈鹿 古长颈鹿 资料1 繁殖期不固定，全年都可以发生交配，高峰在雨季。孕期15个月，每胎产1仔，生下来的幼仔身高1.8米，出生后20分钟即能站立，出生后数小时幼鹿即可奔跑，并与其他已经出生数周的小鹿毫无区别。 经过3.5~4.5年即可达性成熟，具有繁殖能力，大部分长颈鹿的寿命为30年左右。 15个月 30个月 45个月 ……个月 3.5年 生物具有过度繁殖的倾向128 问题1：什么因素限制了生物个体数量的持续性增长？ 资料2 资源有限，个体间存在生存斗争 128 问题2：在生存斗争中，怎么样的个体能获胜并生存下来？ 资料3 具有优势性状的个体在特定环境中具有生存和繁殖的优势 128 问题3：优势性状从而何来？ 优势性状的来源 基因突变 基因重组 染色体畸变 可遗传变异 问题4：变异性状一定是优势性状吗？ 可遗传变异 （不定向） 有利性状 不利性状 被淘汰 不适合在特定环境中生存 适者生存 有利于在特定环境中生存 可遗传变异为自然选择的前提，形成选择的前提 127 自然选择是进化的一个重要动力和机制129 古长 颈鹿 后代长颈鹿出现差异 (长颈、短颈) 长颈优势 个体存活 现代长颈鹿 过度繁殖 遗传变异 生存斗争 适者生存 变异累积 数代繁殖 同种生物存在着众多变异个体 人们挑选 保留合乎人们要求的变异个体，淘汰其它个体 微小变异积累成显著变异，培育出符合人们要求的新品种 生物变异后就一定会发生自然选择吗?129 连续数代选择 人工选择：人们根据自己的意愿选择符合人们需求的个体。128 适应是自然选择的结果 自然选择：自然界中的物种，其个体之间存在普遍存在变异，有些性状有利于个体在特定环境中存活和繁殖，另一些则是不利的，性状特征有助于其生存的个体较之没有这种特征的个体，能繁衍出更多的后代。 自然界中的适应——枯叶蝶 枯叶蝶，也称枯叶蛱蝶，以其前后翅相叠其翅形及斑纹似枯叶而著称。枯叶蝶在停息时，它的翅膀很像一片枯叶，这是枯叶蝶对环境的一种适应。 这是自然界中常见的拟态现象，目的就是使自身不易被天敌发现。 自然选择导致生物更好地适应特定的生存条件 自然界中的适应——竹节虫 竹节虫，因身体修长而得名，多数竹节虫的体色呈深褐色，少数为绿色或暗绿色。 体色会受环境影响：高温、低温、暗光可使体色变深，相反，则体色可变浅。白天与黑夜体色不同，成为节奏性体色变化。 自然选择导致生物更好地适应特定的生存条件 适应性特征来自遗传，即来源于可遗传的有利变异的逐代积累，是对之前的环境适应的结果。 自然选择导致生物更好地适应特定的生存条件 华南虎 生物在外形上能很好地适应环境 1、生物的形态结构适合于完成一定的功能； 2、生物的形态结构及其功能适合于该生物在一定的环境中生存和繁殖。 适应的含义： 兰花螳螂的拟态 青蛙的保护色 箭毒蛙的警戒色 适应是普遍存在的 拟态 保护色 警戒色 人类为了对付致病微生物，不断研制出新型抗生素，而细菌等微生物为了生存，会慢慢适应这种药物环境，并不断地产生变异，形成新的更强大的细菌，以此循环往复。 从进化角度解释为什么不能滥用抗生素 1.细菌菌群中为何天然存在抗药性细菌？ 2. 滥用抗生素是形成细菌耐药性的原因？（环境导致变异？） 3. 细菌耐药性的产生属于人工选择还是自然选择？ 属于哪种变异类型？ 生物的形态结构及其功能适合于该生物在一定的环境中生存和繁殖。 雷鸟是寒带地区特有的鸟类。羽毛颜色因季节而异，而与环境一致︰冬季羽毛白色，与雪地相一致；春夏则为有横斑的灰或褐色，以配合冻原地区的植被颜色。 雷鸟在冬季来临之前将羽毛换成白色，有利于在白雪皑皑的环境中保护自己。这种适应现象有没有局限性？ 雷鸟(春夏) 灰/褐色 雷鸟(冬) 白色 如果冬季降雪延迟，已经换成一身白色羽毛的雷鸟反而容易被天敌发现。可见，适应的实现是有条件的，当环境条件改变时，适应可能会失去作用。适应具有相对性。 长满地衣的树干上的桦尺蠖 黑褐色树干上的桦尺蠖 桦尺蠖种群在浅色或深色环境下的存在情况。 实验数据支撑 20 世纪 50 年代，科学家将黑色桦尺蠖和灰色桦尺蠖分别标记后放养在工业区和没有污染的工业区，经一段时间后将释放的桦尺蠖尽量收回，统计其数目。 地区 灰色桦尺蠖 黑色桦尺蠖 释放数 回收数 回收率 释放数 回收数 回收率 伯明翰 （工业污染区） 64 16 154 82 多塞特 （非工业区） 393 54 406 19 25.0% 13.7% 53.0% 4.7% 特定环境选择和保留了特定表型的个体 问题：生物并不是直接把性状传递给后代，而是？ 有生之年不相见的同种生物繁殖后代吗？ 不同种的生物之间可以繁殖后代吗？ 一定空间一定时间 时常相遇才有机会繁殖 一般同种生物才能繁殖后代 生活在一定自然区域的同种生物全部个体的集合——种群 具有有利变异表型的个体通过繁殖将控制有利变异的基因在群体中扩散 种群是生物进化、繁殖（和存在的）基本单位 以下描述是种群吗？ 1.一片草地上的全部蛇。 2.我国长江流域的全部白暨豚。 3.海南岛上四季常有的红树林。 4.此时此刻我们所在教室内的全部学生和老师。 思考？ 一个种群中的个体是机械地集合在一起吗？ 一个种群中的个体是能自由交配、繁殖的，因此种群是生物繁殖的基本单位 下列属于种群的是（ ） A.一个湖泊中的全部鱼 B.校园内的所有树 C.一片农田中的全部水稻 D.一个池塘里所有的雄性鲤鱼 C 种群概念的三要素 同一区域（同时同地） 同一物种（同种） 全部个体 判断： 1.一片树林中的全部猴子是一个种群。 2.甲地树林中的猕猴和乙地树林中的猕猴，是一个种群。 3.一片树林中所有幼年猕猴，是一个种群。 种群 物种 个体 × × × 24 请阅读课本130-133页内容并讨论下列问题： 1、什么是基因库、基因频率和基因型频率？ 2、请说说桦尺蠖从工业污染前到工业污染后有没有进化？你的依据是什么？ 3、什么是遗传平衡？哪些因素会影响生物的遗传平衡？ 基因频率： 某种基因占这个基因可能出现的所有等位基因总数的比例。 基因库： 一个种群含有的全部（等位）基因 基因型频率： 某种基因型个体占种群总个体数的比例 某种群中含有 个个体，基因型为AA、Aa和aa的个体分别是 、 和 个。 AA基因型频率= Aa基因型频率= aa基因型频率= A基因频率= a基因频率= 2 基因型频率 = 该基因型个体数 该种群个体总数 × 100% 基因频率 = 某基因的数目 该基因及其等位基因的总数 × 100% 全部等位基因总数为_______个，A基因为________个，a基因为______个 基因库：一个生物种群的全部等位基因的总和 例1：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，那么基因A和a的基因频率分别是多少？ a=40% A = 30×2 +60 100×2 =60% ， 例2：某工厂有男女职工各200名，经调查，女性色盲基因的携带者15人，患者5人，男性患者11人，那么这个群体中色盲基因的频率为多大？ Xb = 15+5×2 +11 200×2+200 =6% 1900年 A（黑色）：基因频率上升到95%。 a（浅色）：基因频率降低到5%以下。 工业革命前 A（黑色）：基因频率5%以下， a（浅色）：基因频率95%以上。 桦尺蠖的工业黑化 适应性进化 不适应环境的性状及控制该性状的基因会因个体死亡或难以繁殖而减少(频率降低)；反之，适应环境的基因频率会升高。 生物进化的实质p135：种群的基因频率发生改变 1850年，大多数桦尺蠖是灰色的 1900年，大多数桦尺蠖是黑色的 1870年的英国曼彻斯特地区，某桦尺蠖种群的基因型频率如下：AA 10%，Aa 20%，aa 70%，其中A基因频率、a基因频率分别是？ 计算随机交配三代，各世代的基因型频率和基因频率 F1 配子 配子 基因型频率 基因频率 X(AA) Y(Aa) Z(aa) p(A) q(a) 亲代 0.1 0.2 0.7 子一代 第2代 第3代 观察表格数据，你发现了什么规律？ 该种群的基因型频率和基因频率世代相传不发生变化 ——遗传平衡 0.2 0.8 0.04 0.32 0.64 0.2 0.8 0.04 0.32 0.64 0.2 0.8 0.04 0.32 0.64 0.2 0.8 p+q=1 AA%= Aa%= aa%= p2 2pq q2 自由/随机交配 遗传平衡被打破就意味着什么？ 哪些因素能打破遗传平衡？ 下列情形下，桦尺蠖种群中控制黑色的A和控制灰色的a基因频率如何变化？ 1.由于工业污染，树干黑化不利于灰色桦尺蠖的生存，种群中灰色个体每年减少10% 1.有10%的个体基因型由AA突变成Aa 2.由于工业减碳，森林环境变得越来越好，吸引了大批灰色蛾的迁入 3.在一个小的种群中，偶然事件导致浅色蛾大量死亡 4.黑色蛾更容易被雌蛾所吸引，产生更多的后代 突变 迁移 遗传漂变 非随机交配 自然选择 遗传平衡定律（哈迪-温伯格定律）： 在一个大的随机交配的种群中，基因型频率和基因频率在没有突变、迁移、漂变、选择的情况下世代相传不发生变化（教材P132） 一般情况不存在 遗传平衡现实条件下存在吗？ 进化的结果一定是适应环境吗？ 自然选择是适应性进化的唯一因素，但不是进化的唯一因素 遗传平衡定律(哈迪－温伯格定律)和种群基因频率的变化 (1)遗传平衡定律（教材P132） ①内容：在一个大的 的种群里，基因频率和基因型频率在没有 的情况下，世代相传不发生变化。 ②计算：在一个有性生殖的自然种群中，当等位基因只有一对(A、a)时。 设p代表A基因的频率，q代表a基因的频率，则p＋q＝1，那么：(p＋q)2＝p2＋2pq＋q2＝1。基因型频率：AA＝ ，Aa＝ ，aa＝ 。 (2)促使种群基因频率变化的因素主要有 、基因迁移、 、非随机交配、 等。 随机交配 迁移、突变、选择 p2 2pq q2 突变 遗传漂变 自然选择 假设某动物种群的基因库中，最初一对等位基因B、b的频率B=0.8，b=0.2，若环境的选择作用使B基因的频率不断降低，若干代后基因库中B、b的频率B=0.3，b=0.7．下列有关叙述错误的是（　　）A. 该动物种群发生了进化 B. 该动物种群基因库中基因B、b的产生最终于基因突变 C. 该动物种群基因频率发生定向改变就意味着形成了新物种 D. 在整个过程中，该动物种群中基因型为Bb的频率变化规律是先增加后减少 C 3.影响遗传平衡的五大因素 （1）_______ （2） __________ 突变 基因迁移 （3）遗传漂变 （4） _____________ （4）非随机交配 （5）自然选择 适者生存 过度繁殖 大量个体 资源有限 遗传变异 自然选择 生存斗争 现代生物进化理论 个体→种群 达尔文的自然选择学说 性状→基因 1.进化的前提或原材料： 2.进化的动力和机制： 3.进化的基本单位： 4.进化的本质与标志： 5.进化的方向： 可遗传变异 选择（自然选择） 种群 种群基因频率的改变 定向，由选择决定生物进化的方向 思考：自然选择（或者说选择）选择的是基因型还是表型？ 41 列表比较自然选择和人工选择的区别 自然选择 人工选择 选择对象 选择次数 结果 有利于生存、繁殖的变异 人们需要的性状 数代选择，所需变异被保存积累 产生新物种 产生新品种 同一物种个体之间能互相交配，并产生具有生育能力的后代； 不同种个体之间不能互相交配，或交配后不能产生有生育能力的后代。 物种的形成方式 区分标准 ——有无生殖隔离 1831年，达尔文乘“贝格尔”号巡洋舰环球考察 加拉帕戈斯群岛 地雀 异地物种的形成 不同小岛上环境不同 来自南美大陆的地雀是如何进化为群岛所特有的13种地雀的？ 资料：加拉帕戈斯群岛是太平洋中靠近南美洲的一群火山岛，群岛上有13种地雀， 这13种地雀具有共同的特性：羽毛颜色均为暗色，形态相似，最明显的区别是喙部的形状和大小各异，但都与南美大陆的种类相似。 概念：环境隔离（地理隔离）、遗传漂变、自然选择、遗传差异积累、生殖隔离、异地的物种形成 地理隔离 （无法进行基因交流） 概念：环境隔离（地理隔离）、遗传漂变、自然选择、遗传差异积累、生殖隔离、异地的物种形成 一个初始种群 多个种群 自然选择、突变、 遗传漂变等 种群间的遗传差异积累 异地的物种形成 生殖隔离 生殖隔离是物种形成的必要条件，也是物种形成的标志。 思考·讨论 1.地理隔离一定会导致生殖隔离吗？ 2.生殖隔离的出现一定要经过地理隔离吗？ 东北虎 华南虎 同地物种的形成 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，此种方式多见于植物。 二倍体 四倍体 二倍体 三倍体 秋水仙素 现代生物进化理论 基因突变 产生 新的 等位基因 基因重组 多种多样的基因型 基因座位：是指一个特定的基因在染色体上的位置。 a A 每种生物个体平均有10%的基因座位是杂合的，即有不同的等位基因 现代生物进化理论 基因突变 产生 新的 等位基因 基因重组 多种多样的基因型 种群中出现大量 可遗传变异 自然选择 适应环境的有利变异 不适应环境的不利变异 积累 种群中某种基因型的个体被保留 种群基因频率发生定向改变 种群基因库 出现差异 染色体畸变 导致 积累 不同的新品种 产生 生殖隔离 新物种 包括 适者生存 不适者淘汰 导致 导致 形成 差异变大 形成 打破种的界限 积累 导致 (1)生物通过变异产生新的基因，这里的变异包括基因重组(　　) (2)达尔文自然选择学说能解释生物进化的原因及物种多样性的形成(　　) (3)环境改变诱导生物产生变异，不同环境选择不同的变异得以保存，因此变异是定向的，选择是不定向的(　　) × √ × (1)一个种群中某基因占所有基因数的比值称为基因频率(　　) (2)在环境条件保持稳定的前提条件下，种群的基因频率不会发生变化(　　) (3)若亲子代间基因频率不变，基因型频率也一定不变(　　) (4)所有变异都不能决定生物进化的方向，但都能提供进化的原材料(　　) (5)自然选择决定生物变异和进化的方向(　　) (6)生物进化的实质是种群基因型频率的改变(　　) × × × × × × 判断正误 (1)假定一个豌豆种群全部由白花豌豆组成,则白花基因频率为100%,紫花基因的频率为0。( ) (2)基因型频率指在种群中某一个等位基因的数目占这个基因可能出现的所有等位基因总数的比例。( ) (3)有许多因素能够打破平衡使种群基因频率发生变动,如随机交配等。( ) (4)大多数突变是有害的,少数突变基因是有利的,有利突变尽管可能被保留和扩增,但对基因库来说没有大的变化。( ) (5)在一个种群中,所有雄性个体和所有的雌性个体交配的机会一般来说是相等的。( ) √ × × × × 由于突变和基因重组，害虫中原来就存在抗药性强的个体和抗药性弱的个体。在农药的自然选择作用下，抗药性强的个体生存下来，抗药性弱的被淘汰，使抗药性的基因频率不断增大，从而害虫的抗药性不断增强。 尝试用现代生物进化理论的观点解释害虫抗药性不断增强的原因？ 尝试用现代生物进化理论的观点解释恐龙灭绝的原因？ 进化一定会产生新物种吗？ 练习：在某人群中，每10000人中就有一人患白化病，这是一种常染色体病，一对健康的夫妇有一个患有此病的孩子，以后该妇女又与一健康男子再婚，问这对再婚夫妇生一个孩子，孩子患病的概率是______ 女：Aa 男：可能是AA或Aa，Aa的概率是多少？ 人群中aa=1/10000 a=1/100 A=99/100 人群中Aa=99/100 ×1/100 ×2 =198/10000 该男子是Aa的概率= 人群中AA=（99/100）2 例.已知白化病据调查该病的发病率大约为1/10000，请问人群中该病致病基因的频率以及携带此隐性基因的杂合子的基因型频率？ aa=1/10000，则a基因的基因频率为1/100 A+a=1，则A基因的基因频率为99/100 AA基因型的频率为99x99/10000 Aa基因型的频率为2x99x1/10000 aa基因型的频率为1x1/10000 伴X型疾病：基因在X染色体上，Y染色体上无等位基因 例：某工厂有男女职工各200名，对他们进行调查时发现，女性色盲基因携带者为15人，女性患者1人，男性患者14人，这个群体中色盲基因的频率应为（ ）。 A.15% B.3.88% C.5.17% D.10.3% 如Xb基因频率 = —————————————— Xb的基因数 2 × 女性个体数+1 × 男性个体数 与伴性遗传有关的基因频率计算 C Lavf59.6.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.76 $$