第2節現代生物進化理論的主要內容一、種群基因頻率的改變與生物進化本節聚焦：1、為什么說種群是生物進化的基本單位？2、種群的基因頻率為什么會發生變化？3、自然選擇與種群基因頻率的變化有什么關系？

如果在褐色翅(基因型為aa)昆蟲的群體中偶然出現一只綠色翅(基因型為Aa)的變異個體，且綠色比灰色更不易被捕食。那么：1、昆蟲的翅色將怎樣變化？2、該綠色個體一定能被選擇下來嗎？為什么？3、如果該綠色個體能很好生活下來，它體內的A基因怎樣才能傳遞給子代呢？4、如果Aa與其他個體交配生殖，后代還會是綠色的嗎？問題探討：（一）種群是生物進化的基本單位：1、種群概念：生活在一定區域的同種生物的全部個體。臥龍自然保護區獼猴例：判斷下列是否屬于種群（1）一個池塘中的全部鯉魚（2）一個池塘中的全部雄鯉魚（3）一個池塘中的全部魚（4）一片草地上的全部植物（5）一片草地上的全部蒲公英種群概念的要點：1、同種生物的全部個體，概念的外延不能擴大，也不能縮小。2、個體之間必須可以相互交配，實現基因的交流和傳遞。3、一個物種可以形成很多種群。

如果這兩個魚塘的魚都是鯉魚，它們屬于一個種群還是兩個種群？

屬于兩個種群。因為它們不能生活在一起，不能夠發生基因交流。2、種群的特點：

種群中的個體并不是機械地集合在一起，而是彼此可以交配實現基因交流，并通過繁殖將各自的基因傳給后代。

同前一年的蝗蟲種群相比，新形成的蝗蟲種群在基因組成上會有什么變化嗎？為什么要提出“種群”這個概念呢？

自然界的物種實際上是以種群為基本單位存在的。種群是物種繁衍、進化的基本單位。它為研究生物與環境的關系和物種的變化帶來了方便。

生物的性狀是受基因控制的。每個生物體都含有很多的基因。那么，種群中的一個個體所含有的全部基因和種群中的全部個體所含有的全部基因相比，那個更多呢？3、基因庫：一個種群中全部個體所含有的全部基因。4、基因頻率：在一個種群基因庫中，某個基因占全部等位基因數的比率。基因頻率=某基因的數目該基因的等位基因的總數×100%5、基因型頻率：在一個種群基因庫中，某個基因型的個體占個體總數的比率。例:從種群中隨機抽出100個個體，測知基因型為AA、Aa和aa的個體分別是30、60和10個。那么A和a的基因頻率是多少?解:A基因的基因頻率為:a基因的基因頻率為：基因頻率=某基因的數目該基因的等位基因的總數=40%A%=×100%2×AA＋Aa2(AA＋Aa＋aa)a%=×100%=60%2×aa＋Aa2(AA＋Aa＋aa)×100%等位基因的基因頻率之和，等于______1例:從種群中隨機抽出100個個體，測知基因型為AA、Aa和aa的個體分別是30、60和10個。那么AA、Aa和aa個體的基因型頻率各是多少?解:基因型頻率=某基因型的個體數該種群的個體總數×100%AA基因型頻率為:AA%=×100%AAAA＋Aa＋aa=30%Aa基因型頻率為:Aa%=×100%AaAA＋Aa＋aa=60%aa基因型頻率為:aa%=×100%aaAA＋Aa＋aa=10%思考與討論：1、假設上述昆蟲種群非常大，所有的雌雄個體間都能自由交配并產生后代，沒有遷入和遷出，自然選擇對翅色這一相對性狀沒有作用，基因A和a都不產生突變，根據孟德爾的分離定律計算：(1)該種群產生的A配子和a配子的比率是多少？(2)子代基因型的頻率各是多少？(3)子代種群的基因頻率各是多少？(4)子二代、子三代以及若干代以后，種群的基因頻率會同子一代一樣嗎？用數學方法討論基因頻率的變化新代基因型的頻率AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比率A()A()a()a()子代基因型頻率AA()Aa()AA()子代基因頻率A()a()30%30%30%10%36%48%16%60%40%2、上述計算結果是建立在五個假設條件基礎上的。對自然界的種群來說，這五個條件都成立嗎？你能舉出哪些實例？3、如果該種群出現新的突變型，也就是產生新的等位基因A2，種群的基因頻率會變化嗎？基因A2的頻率可能會怎樣變化？這5個條件是：①種群足夠大；②種群中個體間的交配是隨機的；③沒有基因突變發生；④沒有遷入和遷出；⑤沒有自然選擇。通過計算,我們可以得到如下結論:

在滿足5個基本前提的情況下：種群中，親子代之間的_______頻率會發生變化,但是_____頻率保持固定不變。基因型基因如果上述基本前提不存在或者發生改變，種群的基因頻率還會保持不變嗎？能使種群基因頻率發生變化的因素有哪些？①突變和基因重組；②遷入和遷出；③自然選擇。生物學上，把基因突變和染色體變異統稱為突變。突變和基因重組，在生物進化中到底起什么作用呢？突變和基因重組屬于可遺傳變異，能使生物的后代產生極其多樣的變異類型，從而為生物的進化提供原材料。（二）突變和基因重組產生生物進化的原材料2．基因重組的結果：產生更多變異(基因型)、不定向1.基因突變的特點：普遍性、隨機性、低頻率、有害性，不定向突變和基因重組都有什么樣的特點呢？（二）突變和基因重組產生生物進化的原材料

種群是由許多個體組成的，每個個體的每一個細胞內都有成千上萬個基因，這樣每一代就會產生大量的突變。

如果蠅約有104對基因，假定每個基因的突變頻率是10－5，對于一個中等大小的果蠅種群（約有108個個體）來說，每一代出現的基因突變數是：

2×104×10－5×108＝2×107（個）（二）突變和基因重組產生生物進化的原材料突變的機率很小，而且大多數突變都是有害的，怎么還能為進化提供原材料呢？突變基因重組新的等位基因多種多樣的基因型種群中出現大量可遺傳的變異變異是不定向的形成了進化的原材料,不能決定生物進化的方向（二）突變和基因重組產生生物進化的原材料突變和基因重組在提供進化原材料的同時，能否決定生物進化的方向呢？決定生物進化方向的因素又是什么呢？由于突變和基因重組，樺尺蠖形成了不同的體色（黑色S、淺色s）英19世紀曼徹斯特英20世紀曼徹斯特S(黑色)基因頻率：樺尺蠖樺尺蠖5%以下95%以上未形成生殖隔離，還有基因交流從圖中看，顯然紅色基因的頻率顯著提高了。什么因素導致的呢？人類把鯽魚的后代培育成金魚，實質就是通過選擇定向改變基因頻率。（三）自然選擇決定生物進化的方向在自然選擇的作用下，種群的基因頻率會發生定向改變，導致生物朝著一定的方向不斷進化。生物進化的實質，就是種群基因頻率的改變

表面看，自然選擇是對一個個生物個體的選擇，實質上是對個體所包含的變異進行選擇。從現代分子遺傳水平看，自然選擇實質上是對變異所對應的基因的選擇，從而改變著群體中不同基因的基因頻率。

所以，生物進化的過程的實質是種群基因頻率發生變化的過程。種群中產生的變異是（）的，經過長期的自然選擇，其中不利變異被不斷淘汰，有利變異逐漸（），從而使種群的基因頻率發生（）改變，導致生物朝向一定方向進化。可見，生物進化的方向是由（）決定的。不定向積累定向自然選擇（三）自然選擇決定生物進化的方向影響基因頻率的因素：基因突變、基因重組和自然選擇生物進化的實質就是：____________________________種群是生物進化的單位，也是生物（）的單位。繁殖(生物進化=種群基因頻率變化)種群基因頻率發生變化的過程小結：1、某工廠有男女職工各200名，對他們進行調查時發現，女性色盲基因攜帶者為15人，女性患者1人，男性患者14人，這個群體中色盲基因的頻率應為（）。

A、15%B、3.88%C、5.17%D、10.3%色盲（b）基因頻率＝15＋2＋14200×2＋200＝5.17％C課堂練習：×100%2、已知人眼中的褐色（A）對藍色(a)是顯性。在一個有30000人的人群中，藍眼人有3600人，褐眼的有26400人，其中純合體有12000人。那么，在這個人群中A和a基因頻率分布為（）（A）0.64和0.36（B）0.36和0.64

（C）0.50和0.50（D）0.82和0.18AA3、在某一種群中，已調查得知，隱性性狀者（等位基因用A、a表示）占16%，那么該性狀的AA、Aa基因型個體出現的頻率分別為（）A.0.36、0.48B.0.36、0.24C.0.16、0.48D.0.48、0.364、據調查，某校學生中基因型的比例為XBXB（42.32%）、

XBXb（7.36%）、

XbXb（0.32%）、

XBY

（46%）、

XbY（4%），則該地區

XB和Xb的基因頻率分別是（）A.6%、8%B.8%、92%C.78%、92%D.92%、8%D4、在一個種群中，基因型AA、Aa、aa的個體分別占25%、50%、25%。若基因型aa的個體失去繁殖能力，則隨機交配一代后，子代中基因型為aa的個體所占的比例為（）A.1/6B.1/9C.1/8

D.1/3B自然選擇學說現代生物進化理論的區別與聯系項目自然選擇學說現代生物進化理論區別123聯系未闡明遺傳和變異的本質對自然選擇如何起作用未作出科學的解釋對生物進化的解釋局限于個體水平突變和基因重組產生生物進化的原材料自然選擇使種群基因頻率發生定向改變，導致生物朝一定方向進化。種群是生物進化的單位自然選擇學說是現代生物進化理論的基礎與核心結束！

1908年，英國數學家哈迪和德國醫生溫伯格分別提出關于基因頻率穩定性的見解。

他們指出，一個有性生殖的自然種群中，在符合以下5個條件的情況下，各等位基因的頻率和等位基因的基因型頻率在一代一代的遺傳中是穩定不變的，或者說，是保持著基因平衡的。哈迪——溫伯格定律：這5個條件是：①種群大；②種群中個體間的交配是隨機的；③沒有突變發生；④沒有新基因加入；⑤沒有自然選擇。

由此可見，如果滿足上述五個條件，則親代和子代每一種基因的頻率都不會改變，到再下一代也是如此，也就是說基因頻率可以代代保持穩定不變。這就是哈代－溫伯格平衡，也叫遺傳平衡定律。但是，在實際中，這樣的平衡是不存在的。這是因為：第一，足夠大的種群是不存在，而根據概率原理，當個體數不是充足大時，實際得到的數值與理論上的數值就存在誤差，實際中子代和親代的基因頻率就會有差異。

第二：種群中充分的隨機交配也是不現實的，也就是說不同基因型的卵細胞和精子結合的機會不會是均等的。例如，在生殖季節，為了爭奪異性配偶，雄性海象之間要進行激烈而又殘酷的競爭，爭斗的最后結果常常是強大的一方占有二三十個雌性海象，由于競爭失敗，有的雄性海象沒有任何的交配機會。假設其它條件不變，在生殖季節里，如果競爭力強的雄性海象個體基因型大多數是AA，而競爭失敗的雄性海象個體的基因型大多數是aa，那么A的基因頻率將越來越大。

第三：基因突變每時每刻都有可能發生。雖然每一個基因突變的頻率很低很低，但一個種群中有很多