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高中生物第7章第2节《现代生物进化理论的主要内容(1)》(必修2)

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课程内容:
《现代生物进化理论的主要内容》
一 种群基因频率的改变与生物进化
    达尔文的自然选择学说指出,在一种生物的群体中,出现有利变异的个体容易存活,并且有较多的机会留下后代。也就是说自然选择直接作用的是生物的个体,而且是个体的表现型。但是,在自然界,没有哪个个体是长生不死的,个体的表现型也会随着个体的死亡而消失,决定表现型的基因却可以随着生殖而世代延续,并且在群体中扩散。可见,研究生物的进化,仅研究个体的表现型是否与环境相适应是不够的,还必须研究群体的基因组成的变化。
    种群是生物进化的基本单位
    生活在一定区域的同种生物的全部个体叫做种群。例如,一片树林中的全部猕猴是一个种群,一片草地的所有蒲公英也是一个种群。种群中的个体并不是机械地集合在一起,而是彼此可以交配,并通过繁殖将各自的基因传给后代。
    种群在繁衍过程中,个体有新老交替,基因却代代相传。例如,许多昆虫的寿命都不足一年(如蝗虫),所有的蝗虫都会在秋风中死去,其中有些个体成功地完成生殖,死前在土壤中埋下受精卵。来年春夏之交,部分受精卵成功地发育成蝗虫。同前一年的蝗虫种群相比,新形成的蝗虫种群在基因组成上会有什么变化吗?你不妨根据前面所学遗传、变异和自然选择的知识,尝试做出自己的推测。
    一个种群中全部个体所含有的全部基因,叫做这个种群的基因库。在一个种群基因库中,某个基因占全部等位基因数的比率,叫做基因频率。例如,在某昆虫种群中,决定翅色为绿色的基因为A,决定翅色为褐色的基因为a,从这个种群中随机抽取100个个体,测得基因型为AA,Aa和aa的个体分别是30、60和10个,就这对等位基因来说,每个个体可以看做含有2个基因,那么,这100个个体共有200个基因。由此可知:
    A基因的数量是2×30+60=120个;
    a基因的数量是2×10+60=80个;
    A基因的频率为120÷200=60%;
    a基因的频率为80÷200=40%。
    这一种群繁殖若干代以后,其基因频率会不会发生变化呢?
    突变和基因重组产生进化的原材料
    你已经知道,基因突变在自然界是普遍存在的。基因突变产生新的等位基因,这就可能使种群的基因频率发生变化。
    达尔文曾明确指出,可遗传的变异是生物进化的原材料。如果没有可遗传的变异,生物就不可能进化。但是,可遗传的变异是怎样产生的,达尔文限于当时生物学发展水平,不可能做出正确的解释。现代遗传学的研究表明,可遗传的变异来源于基因突变、基因重组和染色体变异。其中,基因突变和染色体变异统称为突变。
    我们知道,生物自发突变的频率很低,而且突变大多是有害的,那么,它为什么还能够作为生物进化的原材料呢?别忘了,种群是由许多个体组成的,每个个体的每一个细胞内都有成千上万个基因,这样,每一代就会产生大量的突变。例如,果蝇约有104对基因,假定每个基因的突变率都是10-5,对于一个中等大小的果蝇种群(约有108 个个体)来说,每一代出现的基因突变数将是:
    2×104×10-5×108=2×107(个)
    此外,突变的有害和有利也不是绝对的,这往往取决于生物的生存环境。例如,有翅的昆虫中有时会出现残翅和无翅的突变类型,这类昆虫在正常情况下很难生存下去。但是在经常刮大风的海岛上,这类昆虫却因为不能飞行而避免被风吹到海里淹死。
    基因突变产生的等位基因,通过有性生殖过程中的基因重组,可以形成多种多样的基因型,从而使种群出现大量的可遗传变异。由于突变和重组都是随机的、不定向的,因此它们只能提供了生物进化的原材料,不能决定生物进化的方向。

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李老师

女,中教高级职称

具有较强的沟通能力,很容易调动学生学习积极性。

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tz355398

2020-02-26 10:00:55

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