1、第第 27 课时课时 种群是进化的基本单位种群是进化的基本单位() 目标导读 1.结合实例， 了解遗传漂变、 突变和迁移对等位基因频率改变的影响。 2.通过“阅 读与分析”，理解自然选择对种群等位基因频率的作用。3.阅读教材，阐明种内进化的含义 并理解“亚种”的概念。 重难点击 自然选择决定生物进化方向的机制。 一 遗传漂变、突变和迁移 阅读教材 P112113内容，结合提供的材料，试分析遗传漂变、突变和迁移对等位基因频率的影 响。 1遗传漂变 (1)模拟实验 用一个盛有 1 000 粒珠子的碗模拟一个基因库，其中 500 粒红色珠子，500 粒蓝色珠子，分别 代表等位基因 A 和 a，二者频
2、率均为 0.5。 随机从碗中抓取 10 粒珠子，结果一定是 5 粒红色的和 5 粒蓝色的吗？ 答案 不一定是 5 粒红色和 5 粒蓝色。 取样数量扩大到 100 粒，二者比例有无变化？ 答案 数量扩大到 100 粒以后，蓝色珠子红色珠子接近 11，但还存在一定的误差。 由上述实验得到的结论是什么？ 答案 从实验结果可以看出，样本越小，明显脱离真实比例的可能性越大。 (2)遗传漂变 当生物种群很小的时候，结果与上述实验模拟结论相似；结合下面材料，试分析： 材料 由材料看出，繁殖种群越小，等位基因频率被改变的可能性越大。如果种群规模连续多代 保持小规模，取样误差不断积累，即便是某个等位基因决定的性
3、状有适应价值，该基因也有 可能从种群中被去除，导致种群的等位基因频率发生改变。 像这种在小型种群中，偶然性的进化改变叫遗传漂变。遗传漂变的结果导致种群的基因库 一代代改变。 小贴士 遗传漂变可能使一个等位基因(在经过一个以上的世代后)在这个种群中消失，或固 定成为唯一的等位基因。 2突变 (1)人类基因在每百万个配子中只不过有 1080 个配子可能发生突变，即每个基因的突变率 不会超过万分之一。 这说明对于每个基因来说， 自然突变的频率很低。 但就基因的总体来说， 每个配子发生突变的总概率并不是很小的，估计任何一个配子至少包含一个突变基因。 (2)突变在物种进化中具有重要的作用 突变本身是影响
4、基因频率的一种力量，通过突变可以把新基因引进基因库，突变是所有新 等位基因的来源。 作为变异的根本来源，它为自然选择提供了原始材料，是进化材料的主要来源。 (3)突变大多数对生物体是不利的，能为进化提供原材料吗？ 答案 生物变异是否有利，取决于它们的生存环境，微小有利的变异不断积累也能导致生物 进化。 3迁移 材料 Rh 阴性血型在非洲黑人中是非常普遍的，Rh 阴性基因频率高达 0.63。非洲黑人迁居 到美洲经过许多世代以后，由于和白人之间的通婚使得不同人种之间发生了基因交流。现在 美洲黑人中 Rh 阴性基因的频率为 0.45，而白人中的 Rh 阴性基因频率则为 0.03。 从材料可以看出，生
5、物群体之间的迁移会带来相应的基因流动。这种基因流动在一定的条件 下同样能引起等位基因频率的变化，具有明显的进化效果。 归纳提炼 遗传漂变具有偶然性，突变是多向的，迁移也具有不确定性，它们虽然都能使等位基因频率 发生改变，但这种改变的方向是随机的、无序的，并不能决定生物进化的方向。 活学活用 1某种群中，基因型为 AA 的个体有 2 000 个，基因型为 Aa 的个体有 2 000 个，基因型为 aa 的个体有 6 000 个。它们迁移到一个孤岛上自由交配繁衍。A 基因在初始时的频率和繁衍 两代(假设子代都存活)后的频率分别是( ) A0.2 和 0.3 B0.3 和 0.5 C0.2 和 0.
6、5 D0.3 和 0.3 答案 D 解析 在一个封闭的不受外界干扰的环境中，遵循哈迪温伯格遗传平衡公式，等位基因频 率不变，A 基因的频率是(2 000 22 000)/(2 0002 0006 000) 20.3。 二 选择 除遗传漂变、突变和迁移三种因素外，选择不仅改变了等位基因的频率，也决定了生物进化 的方向。阅读教材 P113114内容，试完成实验分析，思考下面的问题。 1实验现象：19 世纪初期，桦尺蛾多为浅色，到 19 世纪末期，因为工业污染导致树干都变 黑了，在这一时期黑色桦尺蛾比例增加(如下图)。 2提出问题：桦尺蛾体色的这种变化是如何引起的？ 3作出假设：(1)浅色林地中，浅
7、色桦尺蛾不易被天敌发现，生存率较高，黑色桦尺蛾易被 发现，生存率较低。 (2)被煤烟染黑的林地中，浅色桦尺蛾易被天敌发现，生存率较低，黑色桦尺蛾不易被发现， 生存率较高。 4实验设计：饲养大量两种类型的桦尺蛾，并对不同体色的桦尺蛾进行标记向未被污染的 林地和已被污染的林地里均释放数量相等的两种桦尺蛾用化学引诱剂在各释放点重新捕捉 桦尺蛾，分别统计带标记的桦尺蛾数量，计算它们占释放量的比率。 5实验预测：如果两种桦尺蛾的存活率完全相等，就会捕捉到等量的两种标记过的桦尺蛾； 反之，两种桦尺蛾的数量则不相等。 6实验结果：(1)捕捉到浅色林地中的标记的浅色桦尺蛾占释放量的 15%，而标记的黑色桦 尺
8、蛾占释放量的 5%。 (2)捕捉到的被煤烟染黑的林地中的标记的浅色桦尺蛾占释放量的 13%， 而标记的黑色桦尺蛾 占释放量的 28%。 7实验分析与结论 (1)从实验看出， 生物具有能够生存并把它的基因传给后代的相对能力， 这种能力称为适合度。 (2)从实验看出，在野生环境条件下，种群中具有最高适合度的表现型频率会增加，等位基因 频率随之发生改变。这种有利于生物生存和繁殖的特征延续下来，并最终取代不利于生物生 存的特征的过程叫做自然选择。 8自然选择决定生物进化的方向 遗传漂变是一种随机改变；基因流动和突变可能在某一方向上发生，但是该方向却与环境特 征无关。只有自然选择能够纠正这些过程的无序性
9、和随机性，并导致生物对环境的适应性进 化。因此，自然选择决定着生物进化的方向。 小贴士 自然选择决定生物进化方向的原理 归纳提炼 自然选择对桦尺蛾种群等位基因频率变化的影响 假设桦尺蛾体色受一对等位基因 S 和 s 控制，黑色 S 对浅色 s 为显性。1870 年桦尺蛾的基因 型频率为 SS10%、Ss20%、ss70%，树干变黑不利于浅色桦尺蛾的生存，使得种群中浅色个 体每年减少 10%，黑色个体每年增加 10%，以后的 24 年内，桦尺蛾种群每年的基因型频 率与等位基因频率变化如下： 比较项目 第 1 年 第 2 年 第 3 年 第 4 年 变化特点 基因型 频率 SS 10% 11.5%
10、 13.1% 14.6% 升高 Ss 20% 22.9% 26% 29.3% 升高 ss 70% 65.6% 60.9% 56.1% 降低 等位 基因 频率 S 20% 23% 26.1% 29.3% 升高 s 80% 77% 73.9% 70.7% 降低 活学活用 2科学家对某一种蟹的体色深浅进行了研究，结果如图所示。不同体色的蟹的数量不同，为 什么会形成这样的差别呢？下列解释中最合理的是( ) A中间体色与环境颜色相适应，不易被天敌捕食 B深体色和浅体色的个体繁殖能力弱 C深体色和浅体色的个体食物来源太少 D中间体色是新形成的一种适应性更强的性状 答案 A 解析 蟹的体色有多种表现型是生物
11、变异的结果，某一性状的出现不是新形成的适应性更强 的性状。中间体色的个体数目明显占优势是因为与环境相适应(容易获得食物，不容易被天敌 捕食等)，某种性状的生物个体数目少不是某一固定因素造成的。 三 种内进化 阅读教材 P115内容，结合材料，思考问题。 材料 分布于俄罗斯西伯利亚地区和我国长白山、小兴安岭等地的东北虎和分布于我国长江 流域以南地区的华南虎是虎这一物种内的两个亚种(如图)。 一个物种可以包括许多种群，通过偶然的遗传漂变，各个种群中可能会产生不同的变化。突 变会使基因库中产生新的等位基因。因为它们各自处于不同的生活环境中，自然选择的作用 也不一样，这些因素都导致了种群等位基因频率发
12、生不同的改变。但是，这些等位基因频率 有所差异的种群个体放在一起仍然能进行杂交，并产生可育的后代，所以仍是一个物种，只 是不同的亚种而已，这些亚种的形成就是种内进化的结果。 归纳提炼 种内进化的等位基因频率发生了改变，但没有形成新的物种，这是种内进化的明显特征。如 果各亚种种群保持隔离，并继续沿着不同的方向变化，新物种就有可能诞生。 活学活用 3判断下列说法的正误。 (1)种内进化必然伴随着等位基因频率的改变( ) (2)亚种之间有明显的差异，不能相互交配产生具有生殖能力的后代( ) (3)形成亚种的过程中存在着不同的自然选择( ) (4)不同的亚种有可能将来成为不同的物种( ) 答案 (1)
13、 (2) (3) (4) 解析 (2)亚种之间仍可以进行杂交，并可产生能正常生活，具有生殖能力的后代。 等位基因频率的改变 遗传漂变 突变 迁移 选择决定生物进化方向 种内进化 1下列关于导致等位基因频率改变的影响因素的叙述中，不正确的是( ) A遗传漂变、突变、迁移和选择都可以改变基因库中某种等位基因的频率 B遗传漂变发生在规模较小的种群中 C突变、染色体变异和基因重组都为自然选择提供原始材料，且这三种变异类型都可产生 新的基因 D变异是多向的，而选择是定向的 答案 C 解析 影响等位基因频率改变的因素有很多，如遗传漂变、突变、迁移和选择等。遗传漂变 一般发生在规模较小的种群中。三种可遗传的
14、变异都为自然选择提供原始材料，但只有突变 才可以产生新的基因。变异是多向的，而选择是定向的，所以决定生物进化方向的是选择而 不是变异。 2有关等位基因频率和生物进化的关系，以下说法正确的是( ) A生物只要发生进化，等位基因频率一定发生了改变 B等位基因频率的改变不一定引起生物的进化 C生物在进化过程中不一定有等位基因频率的改变 D自然选择是影响等位基因频率的唯一因素 答案 A 解析 生物进化的实质是等位基因频率的改变。生物只要发生进化，等位基因频率一定发生 了改变，等位基因频率只要发生变化，说明生物一定发生进化。自然选择是影响等位基因频 率的因素，但不是唯一因素。 3如图表示环境条件发生变化
15、后某个种群中 A 和 a 基因的频率的变化情况，下列说法错误 的是( ) A环境条件发生变化后，使生物产生适应性的变异 BP 点时两曲线相交，此时 A 和 a 基因的频率均为 50% CQ 点表示环境发生了变化，A 控制的性状更加适应环境 D在自然选择的作用下，种群的等位基因频率会发生定向改变 答案 A 解析 变异本身是自发产生的，变异发生后，在自然(环境条件)选择下，适应性的变异被选 择保留下来，导致种群的等位基因频率发生定向改变。P 点时两曲线相交，此时 A 和 a 的等 位基因频率相等，均为 50%。Q 点时 A 基因的频率增大，表示环境发生了变化，A 控制的性 状更加适应环境。 4由于
16、真菌感染而使某森林所有树的颜色都变成灰白色。多年以后，不同颜色的蛾类增长率 最可能的结果是( ) 答案 D 解析 环境对生物可进行自然选择， 由于所有树的颜色都变成了灰白色， 所以在生存斗争中， 体色与环境色彩相近的蛾类易于生存下来，并产生子代个体，这种情况逐代进行就会使个体 中体色与环境色彩相近的个体数越来越多。但由于变异是多向的，所以在群体中可能还会有 棕色等其他颜色的个体存在。 5已知蜗牛壳上有条纹与无条纹的性状是由一对等位基因 A 和 a 控制的。研究人员调查了 某地区的 1 000 只蜗牛，对存活的个体数和被鸟捕食后剩下的蜗牛空壳数进行了统计，结果 如下表所示， 请分析并回答下列问题
17、： 有条纹(显性) 无条纹(隐性) 合计 存活个体数 178 211 389 空壳数 332 279 611 合计 510 490 1 000 (1)在这 1 000 只蜗牛中，aa 的基因型频率为_；如果 Aa 的基因型频率为 42%，则 a 基因的频率为_。 (2)根据表中数据推断， 壳上_(有条纹、 无条纹)的蜗牛更易被鸟捕食。 经多个世代后， 该种群中 a 基因的频率将会_(增大、 减小)， 这种等位基因频率的改变是通过_ 实现的。 答案 (1)49% 70% (2)有条纹 增大 自然选择 解析 (1)1 000 只蜗牛中，aa 个体总数为 490 只，所以 aa 基因型频率490 1 000100% 49%，若 Aa 的基因型频率为 42%，a 基因的频率49%1/242%70%。(2)根据表格中的 数据统计可知，有条纹蜗牛空壳数多于无条纹的蜗牛空壳数，说明有条纹的蜗牛容易被天敌 发现而被捕食，从而使 A 等位基因频率减小，a 等位基因频率增大，该变化是由于长期自然 选择的结果。
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