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

适应是自然选择的结果 第二节 自然选择是进化的一个重要动力和机制 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 家养生物普遍存在变异 人们根据自己需要 挑选合乎人类要求的变异个体,淘汰其他 数代选择,所需变异被保存 培育出新品种 人工选择 生物普遍存在变异(可遗传) 影响存活与繁殖 适者生存,不适者淘汰 数代选择,所需变异被保存 进化,新物种产生 自然选择 生存斗争(适应环境) 自然选择和人工区别? 自然选择 人工选择 选择对象 选择次数 结果 有利生存和繁殖的变异 人们需要的性状 数代选择,所需变异被保存积累 适应环境的 产生新品种(人类所需要的) 达尔文 1809-1882 可遗传变异 (前提) 适者生存 (结果) 自然选择 达尔文的自然选择学说对适应性进化的解释 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. 滥用抗生素形成细菌耐药性的原因? 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? 达尔文的自然选择学说 【注意】 变异是客观存在的,环境的作用不是诱发变异的产生,而是对存在变异的众多个体进行选择,即环境不是诱变因素,而是选择因素。 (做笔记:变异在前,选择在后) 【例子】 使用青霉素杀死细菌:在使用青霉素之前,细菌中早就存在抗青霉素的突变个体。使用青霉素仅杀灭了不抗药的细菌,抗药的细菌存活下来。青霉素不能使细菌产生抗药性变异,只是对抗药性个体进行了选择。P134 遗传作用 使生物微小的有利变异得以积累加强 从而形成适应特定环境的生物新类型 不同于拉马克 为什么一定要可遗传 达尔文的自然选择学说 可遗传的变异 + 环境的自然选择 适应性进化 不定向 定向 定向 怎么理解定向选择,类似人工选择 2 自然选择直接作用的是生物的个体,还是群体? 1 自然选择直接选择的是基因型还是表现型? 3 研究进化,仅研究个体和表型是否就可以?为什么? 不可以。个体的表型会随着个体的死亡而消失,决定表型的基因却可以随着生殖而世代延续。可见,研究生物的进化,仅研究个体和表型是不够的,还必须研究群体基因组成的变化。 自然选择学说的意义及局限性 达尔文自然选择学说的局限性 1 对于遗传和变异的认识局限于性状水平,不能科学地解释遗传变异的本质。 2 对生物进化的解释局限于个体水平, 认为生物进化是以个体为单位。 现代生物进化理论 现代生物进化理论 深入到 基因水平 以种群 为单位 现代生物进化理论是以自然选择学说为基础。 【1】种群 1.种群概念 生活在一定自然区域的同种生物的全部个体。P127 种群三要素 同一区域 1 2 同一物种的生物 3 全部个体 一片树林中的全部猕猴 一片草地上的所有蒲公英 【1】种群 判断下列是否属于种群? (1)一个池塘中的全部鱼 (2)一个池塘中的全部鲤鱼 (3)两个池塘内的全部鲤鱼 (4)一片草地上的成年梅花鹿 (5)农贸市场上售卖的鸡群 1.种群概念 生活在一定自然区域的同种生物的全部个体。 【1】种群 2.种群特点 1 种群的个体并不是机械地集合在一起。 2 种群是生物进化的基本单位。 3 一个种群由不同年龄、不同性别的个体组成,彼此相互交配进行生殖,将基因遗传给后代。 繁殖时,种群在基因组成上会有什么变化吗? 资料: 在19世纪中叶之前,人们见到的桦尺蠖都是灰色的,它们与长满灰色地衣的树干和岩石混为一体。1830年左右,英国完成了工业革命,曼彻斯特等工业城市的空气污染越来越严重,大部分地衣消失,岩石和树干呈现出深暗的颜色。到1895年,曼彻斯特附近的黑色桦尺蠖所占比例激增到接近98%。 这种黑色桦尺蠖是怎么出现的? 这种“工业黑化”是如何进化来的呢? 长满地衣的树干上的桦尺蠖 黑褐色树干上的桦尺蠖 回忆自然选择过程解释两个问题 活动1:模拟食虫鸟捕获桦尺蠖 模拟材料: 灰色小圆片——模拟灰色桦尺蠖 黑色小圆片——模拟黑色桦尺蠖 黑色背景——模拟工业污染后的环境 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:生物直接把性状传递给后代? 杂交实验表明,桦尺蠖的体色由一对等位基因控制,且黑色为显性性状。选择前的种群中基因型为AA、Aa、aa的个体分别有36、24、60只,记录食虫鸟捕获的桦尺蠖基因型。结合教材P131的内容,解决以下问题: 1.什么是基因库?什么是基因型频率和基因频率? 2.在选择前后的种群中,AA、Aa、aa的基因型频率和A、a的基因频率分别是多少? 3.比较选择前后的A、a的基因频率,你有什么发现? 活动2:探究桦尺蠖种群基因组成的变化 基因频率、基因型频率 该种群中含有 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 120 36 24 60 240 96 144 0.4 0.6 0.3 0.2 0.5 比较不同颜色卡纸上的A、a的基因频率,你有什么发现? 初始种群 选择后的 种群 基因型 频率 AA(黑) Aa(黑) aa(灰) 基因 频率 A(黑) a(灰) 1850年,大多数桦尺蠖是灰色的 1900年,大多数桦尺蠖是黑色的 结论:自然选择使种群的基因频率发生改变 0.3 0.2 0.5 0.4 0.6 进化的实质 19世纪中期 A的基因频率约5% a的基因频率约95% 20世纪中期 A的基因频率约95% a的基因频率5% 自然选择导致桦尺蛾发生适应性进化 自然选择使种群的基因频率发生改变 进化的实质: 种群基因频率发生改变 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 某桦尺蠖种群的基因型频率如下:AA 10%,Aa 20%,aa 70% 计算自交2代,各世代的基因型频率和基因频率。 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 自由交配≠自交!!!! 0.15 0.1 0.75 0.2 0.8 0.2 0.8 0.175 0.05 0.775 0.2 0.8 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 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% 2.有10%的个体基因型由AA突变成Aa 3.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 4.在一个小的种群中,偶然事件导致浅色蛾大量死亡 5.黑色蛾更容易被雌蛾所吸引,产生更多的后代 突变 基因迁移 遗传漂变 非随机交配 自然选择 突变 基因迁移 遗传漂变 非随机交配 自然选择 基因频率 发生改变 生物进化 实质 (主要动力) P135 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 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 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 种群基因频率发生定向改变 (A%上升) 包括 导致 导致 生物定向进化 (黑色) 有利变异(黑色)基因频率上升 不利变异(灰色)基因频率下降 桦尺蠖种群 现代生物进化理论 个体 种群 性状 基因 适者生存 不适者淘汰 适应性进化 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 由选择决定生物进化的方向 遗传平衡定律(哈迪 — 温伯格定律)P132 注 遗传平衡所指的种群是理想条件下的种群,在自然条件下,这样的种群是不存在的。这也从反面说明,自然界中种群的基因频率一定会发生变化,也就是说种群的进化是必然的。 2 随机交配 3 没有迁入和迁出 (no基因迁移) 4 没有突变的发生 5 没有自然选择 1 种群规模非常大 (no遗传漂变) 达尔文在环球考察中观察到一个奇怪的现象。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。 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。达尔文推测这些地雀的共同祖先来自南美洲大陆,以后在各岛屿形成不同的种群。 为什么人家就形成了新的物种,桦尺蠖不行 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? 1 不同岛屿的自然环境条件不一样,因此环境的作用会有差别,导致种群基因频率朝着不同的方向改变。 2 如果这片海域只有一个小岛,还会形成这么多种地雀吗? 不会。因为个体间有基因的交流。 由于长期地理隔离而没有相互交配,没有基因交流, 形成了生殖隔离,它们形成两个不同的物种。 类型 发生范围 结果 生殖隔离 地理隔离 ① 不能相互交配 ② 即使交配成功,也不能产生可育后代 使种群间不能发生基因交流 同种生物 不同物种间 同种地雀 地理隔离 自然选择 生殖隔离 不同种地雀 物种形成的方式 P135 (1)渐变式(异地物种形成) 物种形成的方式 (2)骤变式(同地物种形成) 无需地理隔离,在一次有性生殖过程中形成。 方式 主要通过染色体变异的方式形成新物种,此种方式多见于植物。 过程 四倍体 二倍体 杂交 三倍体(高度不育) 四倍体相当于新物种 【拓展】生物进化了一定能产生新物种吗? 不一定,必须出现生殖隔离。 内容 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 可能属于一个物种 二者关系 生物进化不一定导致新物种的形成, 新物种的产生一定发生了生物进化。 1.AA个体中,A与A的基因座位是否相同? 2.Aa个体中,A与a的基因座位是否相同? 3.基因重组能否导致基因座位改变? 4.染色体畸变能否导致基因座位改变? 一个个体平均有10%的基因座位是杂合的,即有不同的等位基因 $$