6.3种群基因组成的变化与物种的形成（第2课时）课件-2024-2025学年高一下学期生物人教版（2019）必修2

第3节 种群基因组成的变化 与物种的形成 探究自然选择对种群基因频率变化的影响 英国曼彻斯特地区有一种桦尺蛾（其幼虫叫桦尺蠖）。它们夜间活动，白天栖息在树干上。其体色受一对等位基因控制，黑色（S）对浅色（s）是显性的。19世纪中叶以前，桦尺蛾几乎都是浅色型，该种群中S基因的频率很低，在5%以下。到了20世纪中叶，黑色型的桦尺蛾却成了常见的类型，S基因的频率上升到95%以上。 长满地衣的树干上的桦尺蛾 黑色树干上的桦尺蛾 桦尺蛾种群中S基因的频率为什么越来越高？ 由于环境变化导致树干变黑，黑色桦尺蛾更易生存，黑色（S）基因频率不断上升。因此，环境的选择作用（自然选择）使种群的基因频率发生定向改变，导致生物朝着一定的方向不断进化。 第1年 第2年 第3年 第4年 …… 基因型个体 SS 10 Ss 20 ss 70 基因型频率 SS 10% Ss 20% ss 70% 基因 频率 S 20% s 80% 假设：1870年，桦尺蛾种群基因型频率为SS10%,Ss 20%,ss 70%,S基因的频率为20%。 11 22 63 11.5% 22.9% 65.6% 23% 77% 25.8% 61.3% 25.8% 74.2% 12.9% 12 24 57 71.1% 28.9% 14.4% 56.7% 28.9% 13 26 51 假如树干变黑不利于浅色桦尺蛾的生存，使种群中浅色个体每年减少10%,黑色个体每年增加10%。第2~10年间，该种群每年的基因型频率、S和s的基因频率是多少？ 96 93 90 直接受选择的是表型，不是基因型。 因为天敌看到的是桦尺蛾的体色(表型)而不是控制体色的基因。 自然选择。因为在自然选择作用下，具有有利变异的个体有更多机会产生后代，种群中相应基因的频率会不断提高；相反，具有不利变异的个体留下后代的机会少，相应基因的频率会下降。 (2)在自然选择过程中，直接受选择的是基因型还是表型（体色）？ (1)根据资料分析，决定桦尺蛾进化方向的是什么？ 结果： 在自然选择的作用下，种群的基因频率发生定向改变， 导致生物朝着一定的方向不断进化。 新性状 种群中的 不定向变异 （可遗传） 突变 基因重组 不利变异淘汰 有利变异积累加强 自然选择： 直接选择: 根本选择: 个体的表型 基因 多次选择和积累，通过遗传 种群基因频率定向改变 生物定向进化 定向 核心归纳： 生物进化的基本单位是 ； 生物进化的实质是 ； 生物进化的原材料是 ； 决定生物进化方向的是 。 种群 种群基因频率的定向改变 突变和基因重组 自然选择 知识梳理 1.某地区红绿色盲患者在男性中约占8%，在女性中约占0.64%，由此可知，红绿色盲基因Xb的基因频率约为8%。（ ） 2.基因频率变化是由基因突变和基因重组引起的，不受环境的影响。（ ） 3.生物进化的实质是种群基因频率在自然选择作用下的定向改变。（ ） 4.从根本上讲，没有突变，就没有生物的进化。（ ） 5.有害突变不能成为生物进化的原材料。（ ） 6.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。（ ） 7.生物进化的实质是种群基因型频率的改变。（ ） √ √ × √ × × × 三、探究抗生素对细菌的选择作用 一般情况下，一定浓度的抗生素会杀死细菌，但变异的细菌可能产生耐药性。在实验室连续培养细菌时，如果向培养基中添加抗生素，耐药菌有可能存活。 【实验原理】 通过观察细菌在含有抗生素的培养基上的生长状况，探究抗生素对细菌的选择作用。 【实验目的】 抑菌圈 注：培养基上有细菌生长，但在含抗生素的圆纸片及周围，细菌不能生长从而形成透明抑菌圈。 直径越大，抗生素的作用越强 1、种群和种群基因库 步骤： ① ② ③ ④ 1.用记号笔在培养皿的底部画相互垂直的两条线，将培养基分为4个区并标号。 2.用无菌涂布器将细菌涂布在培养基平板上。 3. 用无菌镊子在①号区域中央放置不含抗生素纸片，在②③④号区域中央放置含抗生素的纸片。 步骤： 4.将培养皿倒置于37℃的恒温箱中培养12~16h。 5.观察并测量抑菌圈直径，并取平均值。 6.从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌培养，重复以上步骤。 观察有无抑菌圈： 测量抑菌圈直径： 有抑菌圈→抗生素抑菌 越大→抑菌性越强；越小→抑菌性越弱 组别 抑菌圈直径/cm 第一代 第二代 第三代 1 2.26 1.89 1.62 2 2.41 1.91 1.67 3 2.42 1.87 1.69 平均值 2.36 1.89 1.66 结果： 有抑菌圈： 抑菌圈越来越小： 说明抗生素对细菌有选择作用； 说明抗生素对细菌抑制作用越来越弱。 1.为什么要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌？ 抗生素能够杀死细菌，在抑菌圈边缘抗生素浓度较低，可能存在具有耐药性的细菌，因此要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌。 2.在本实验条件下，耐药菌所产生的变异是有利的还是有害的？ 有利或有害取决于所处的环境条件。本实验条件下，耐药菌产生的变异有利于其在特定环境中生存和繁殖，在此环境中是有利变异。 核心：①细菌抗药性的出现来源于 。 ②在细菌菌群中天然存在 ，但是使用抗生素仍可治疗由细菌引起的感染，原因在于菌群中 。 ③细菌耐药性的形成原因抗生素对细菌进行 的结果，其内在实质是 。 抗药性基因 可遗传变异 有抗药性的细菌占少数 定向选择 菌群中抗药性基因频率增大 3.滥用抗生素的现象十分普遍。会有什么后果？ 滥用抗生素会使病菌的抗药基因不断积累，抗药性不断增强，导致抗生素药物失效。 四、隔离在物种形成中的作用 1、物种：能够在自然状态下相互交配并产生可育后代的一群生物称为一个物种。 Q1.世界上不同肤色的人 同个物种。 Q2.马和驴 同个物种。 Q3.狮子和老虎 同个物种。 Q4.金鱼和野生鲫鱼 同个物种。 不是，因为后代三倍体西瓜不可育。 （同一物种可以分布在不同区域） 是 不是 不是 是 Q5.三倍体西瓜 一个新物种。 Q6.二倍体西瓜和四倍体西瓜 同个物种。 任何一种金鱼都可以与野生鲫鱼杂交，并产生可育后代。 不是 不是 骡子（2n=63） 马（2n=64） 驴（2n=62） 1、种群和种群基因库 四、隔离在物种形成中的作用 2、隔离：不同群体的个体，自然条件下基因不能自由交流的现象。 地理隔离：由于地理阻隔而不能发生基因交流的现象 生殖隔离：无法交配或交配后不能产生可育后代的现象 狮虎兽（不可育） 生殖隔离 东北虎 华南虎 1、种群和种群基因库 分析图6-11，思考地理隔离和生殖隔离有没有什么联系？ 思考 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。后来一条大河出现。鼠种群的个体一半在河这边，一半在河那边。就这样过了几千年。 1.当这群鼠被大河分开后它们是一个种群还是两个种群？ 2.若几千年后，大河才干涸，两个鼠种群彼此大不相同，相遇后还能繁殖后代吗？为什么？这说明什么？ 有可能形成了生殖隔离，不能繁衍后代。 说明地理隔离可能导致生殖隔离。 四、隔离在物种形成中的作用 加拉帕戈斯群岛（南美洲附近的太平洋中）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。而在南美洲大陆上却看不到这13种地雀的踪影。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。 1、种群和种群基因库 1.设想南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，种群个体数量都不多。它们的基因频率一样吗? 由于种群的个体数量都不多，因此两个种群的基因频率可能不同。 2.不同岛屿上的地雀种群，产生突变的情况一样吗？ 不一样。因为突变是随机发生的。 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？ 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，最终导致不同种群的基因频率朝着不同的方向改变。 4.如果这片海域只有一个小岛，还会形成这么多种地雀吗？ 不会。因为个体间有基因的交流。 分析13种地雀的形成过程，说明物种形成需要哪些环节？ 变异、 自然选择1 地理隔离 原物种 基因频率的定向改变 变异类型1 变异类型2 新物种1 新物种2 生殖 隔离 种群1 种群2 变异、 自然选择2 基因库1 基因库2 3. 物种形成的方式： （物种形成的主要方式）需经过长期的地理隔离达到生殖隔离 ①渐变式： 突变和基因重组　 自然选择 隔离 生殖隔离 为生物的进化提供原材料。 导致种群基因频率定向改变，决定生物进化的方向。 是物种形成的必要条件。 是新物种形成的标志。 物种形成的条件： (多见于植物，如自然界中的多倍体） ②骤变式： 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。 通过植物体细胞杂交(如番茄—马铃薯)、多倍体育种(如八倍体小黑麦)等方式。 ③人工创造新物种： Q：物种的形成必须经过隔离吗？ 新物种的形成不一定要经过地理隔离，但一定要形成生殖隔离。 二倍体幼苗 四倍体西瓜 比较内容 生物进化 物种形成 标志 原生物和变化后生物的关系 二者联系 生殖隔离出现 种群基因频率改变 属于不同物种 可能属于同一物种， 也可能属于不同物种 ①进化的实质是种群基因频率改变，这种改变可大可小， 因此，进化不一定产生新物种； ②进化是新物种形成的前提，即 新物种产生的过程中一定存在进化。 1.只有地理隔离而没有形成生殖隔离，可能产生亚种， 但没有产生新物种。 2.生殖隔离有三种情况：不能杂交；杂交后代不活；杂交后代不可育。 知识梳理 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 练习与应用 2.(2023·海南高考)某学者按选择结果将自然 选择分为三种类型，即稳定选择、定向选择 和分裂选择，如图。横坐标是按一定顺序 排布的种群个体表型特征，纵坐标是 表型频率，阴影区是环境压力作用的 区域。下列有关叙述错误的是(　 ) A.三种类型的选择对种群基因频率 变化的影响是随机的 B.稳定选择有利于表型频率高的个体 C.定向选择的结果是使种群表型均值发生偏移 D.分裂选择对表型频率高的个体不利，使其表型频率降低 A 练习与应用 三种类型的选择都是自然选择，自然选择对种群基因频率的影响是固定的，都使种群基因频率发生定向的改变，A错误； 根据图示信息，稳定选择淘汰了表型频率低的个体，有利于表型频率高的个体，B正确； 根据图示信息，定向选择是在一个方向上改变了种群表型特征分布，使种群表型均值发生偏移，C正确； 分裂选择淘汰了部分表型频率高的个体，使其表型频率下降，D正确。 21 $$