課程內容
《種群基因頻率的改變與進化》（必修2）
考綱要求：
現(xiàn)代生物進化理論的主要內容
現(xiàn)代生物進化理論的由來
一、拉馬克的進化學說
（一）內容：1.物種是可變的
2.生物是由低等向高等進化的
3.環(huán)境的變化可以引起物種的變化
4.用進廢退和獲得性遺傳
（二）拉馬克認為生物進化的原因：
①是“用進廢退”；②是“獲得性遺傳”
用進廢退：用進廢退是指一種動物由于若干時代中經(jīng)常使用某器官，就會使該器官得到發(fā)展；或者歷代少用甚至不用某器官，就會使該器官退化以致完全喪失。
獲得性遺傳：由于環(huán)境影響或用進廢退所獲得的變異性狀，可以通過繁殖遺傳給后代。
思考：請利用拉馬克的觀點解釋長頸鹿為什么脖子長？
拉馬克認為長頸鹿的進化是因為草地退化后要吃樹葉，當然頸長的有優(yōu)勢，它們想要長頸，于是天天使勁地將頸伸長，終于形成了現(xiàn)在的長頸鹿。
（三）歷史意義：
1.歷史上第一個系統(tǒng)地提出進化理論的學者。
2.反對神創(chuàng)論和物種不變論
（四）不足：
1.拉馬克提出的用進廢退和獲得性遺傳的觀點缺少科學證據(jù)的支持，大多來自主觀臆測。
2.拉馬克過于強調環(huán)境的變化直接導致物種的改變。
下列說法符合拉馬克進化觀點的是（C)
①食蟻獸的舌頭變得細長，是由于食蟻獸長期舔食螞蟻的結果
②比目魚的雙眼并列于向光的一面，是由于長期臥伏雨海底的緣故
③長頸鹿經(jīng)常努力伸長頸和前肢去吃樹上的葉子，因此頸和前肢都變得很長
④鼴鼠由于長期生活與地下，眼睛萎縮、退化
⑤病菌抗藥性的不斷增強是由于抗生素對病菌的抗藥性變異定向選擇并逐漸積累的結果
A ①②③ B ④ C ①②③④ D ①②③④⑤
達爾文的自然選擇學說
事實1：生物都有過渡繁殖的傾向
事實2：物種內的個數(shù)能保持穩(wěn)定
事實3：資源是有限的
推論1：個體間存在著生存斗爭
生存斗爭
生物個體之間進行的相互斗爭，以及生物與無機自然環(huán)境之間的斗爭，賴以維持個體共存并繁衍種族的自然想象。
產(chǎn)生共存斗爭的原因 生物為爭奪有限的生活條件（食物、水、空間、配偶、陽光等）
生存斗爭產(chǎn)生的結果 生物大量死亡，少量存活。對生物個體往往有害，但對生物物種是有利的。
生存斗爭范疇 ①種內斗爭 ②種間斗爭 ③生物與非生物之間的斗爭
達爾文的自然選擇學說
事實4：個體間普遍存在差異（變異）
事實5：許多變異是可以遺傳的
推論2：具有有利變異的個體，生存并留下后代的機會多
推論3：有利變異逐代積累，生物不斷進化出新類型
達爾文把適者生存，不適者被淘汰的過程叫做自然選擇。
模型解讀
（1）自然選擇的對象
①直接對象是生物的變異性狀（表現(xiàn)型）
②間接對象是相關的基因型
③根本對象是與變異性狀相對應的基因。
即自然選擇的實質是環(huán)境對變異所對應的基因的選擇，因而可以改變物種的基因頻率。
（2）自然選擇的因素：對生物的變異起選擇作用的是個體所處的自然環(huán)境。
（3）自然選擇的動力：生存斗爭。
①類型：包括種內斗爭、種間斗爭（競爭）、生物與無機環(huán)境之間的斗爭。
②意義：生存斗爭對生物的某些個體的生存不利，但對物種的生存是有利的，并能推動生物的進化。
③原因：過度繁殖+有限的生活資源
（4）自然選擇的結果：適者生存，不適者被淘汰
（5）兩個方向--變異不定向，自然選擇方向。
自然選擇學說的主要內容
①過度繁殖----現(xiàn)象和基礎
②生存斗爭---動力
③遺傳和變異---內因
④適者生存----結果
決定生物進化的方向----自然選擇
貢獻：
（1）相對系統(tǒng)地解釋了生物進化的原因
（2）較好地解釋了生物的多樣性和適應性
（3）反對神創(chuàng)論和物種不變論，為辯證唯物主義世界觀提供了有力的武器
局限性：
（1）對于遺傳和變異的本質，未能作出科學的解釋
（2）對生物進化的解釋也局限與個體水平
（3）強調物種的形成是漸變的結果，不能解釋物種大爆發(fā)現(xiàn)象
三、達爾文以后進化理論的發(fā)展
性狀水平→ →（深入）基因（分子）水平
認識到了遺傳和變異的本質
獲得性遺傳的觀點，已經(jīng)被多數(shù)人摒棄。
以生物個體為單位→ 以種群為基本單位
形成以自然選擇學說為基礎的現(xiàn)代生物進化理論
人工選擇
選擇者：人
選擇對象：眾多變異類型
選擇手段：人工篩選
選擇結果：符合人類需要的類型
隨堂練習
當“601”藥問世時，可治療病毒性感冒，療效很好，幾年后療效漸低，其根本原因可能是（C）
A 病毒接觸了藥物后，慢慢地產(chǎn)生了抗藥性
B 病毒為了適應環(huán)境，產(chǎn)生了抗藥性變異
C 藥物的定向選擇使病毒的抗藥性積累、增強
D 后來的藥量用得過少，產(chǎn)生了抗藥性變異
答案：C
【探規(guī)尋律】
①環(huán)境的作用是對變異了的生物進行定向的選擇，而不是因某種環(huán)境才產(chǎn)生了某種變異。
②生物的變異時不定向的，而生物進化（自然選擇的方向是定向的，這個方向指的是適應環(huán)境。）
現(xiàn)代生物進化理論的主要內容
種群基因頻率的改變與生物進化
一、主要內容
（一）種群是生物進化的基本單位
種群定義：生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個體叫做種群；種群是繁殖和進化的基本單位；延伸：無生殖隔離：同一區(qū)域
基因庫定義：一個種群中全都個體所含有的全部基因；外延：種群內所有個體、所有細胞的所有基因
排雷：（1）比較
基因頻率定義：一個種群基因庫中，某個基因占全部等位基因的比率；外延：進化的實質是種群基因頻率的改變
基因型頻率定義：指群體中具有某一基因型的個體多占的比例，某計算公式為（該基因型個體數(shù)/該種群個體總數(shù)）X100%；外延：基因型頻率改變，基因頻率不一定改變
基因頻率的計算方法
1.常染色體遺傳方式
設有N個個體的種群，AA、Aa、aa的個體數(shù)分別是n1、n2、n3，A、a的基因頻率分別用PA、Pa表示，AA、Aa、aa的基因型頻率分別用PAA、PAa、Paa表示，則：
PA=（2n1+n2）/2N=n1/N+1/2Xn2/N=PAA+1/2PAa
Pa=（2n3+n2）/2N=n3/N+1/2Xn2/N=Paa+1/2PAa
由以上公式可得出下列結論：
（1）在種群中一對等位基因的頻率之和等于1，基因型頻率之和也等于1.
（2）一個等位基因的頻率=該等位基因純合子的頻率+1/2雜合子的頻率
練習
AA、Aa、aa的個體分別占24%、72%、4%那么A、a的基因頻率是多少？（D)
A 36%和64% B 57%和43% C 24%和72% D 60%和40%
A=24%+1/2X72%=60%
通過基因型頻率計算基因頻率
某種基因的基因頻率=某種基因的純合子頻率+1/2雜合子頻率
2.伴X染色體遺傳方式
（1）在一個工廠中，男女職工各100名，女性中，色盲基因（Xb）攜帶者為5人，色盲患者為1人；男性中色盲患者為8人，則Xb的基因頻率為（5+1*2+8）/（100*2+100）*100%=5%
提醒
①XY型性別決定生物，基因在X染色體上，Y染色體上無等位基因，計算時只計X染色體上的基因數(shù)不考慮Y 染色體。ZW型性別決定也是這樣。
②伴X遺傳病中，男性中患者的表現(xiàn)型概率（色盲）=相關基因型概率（XbY）=相關基因頻率（b）
（2）已知人群中，伴X隱性男性患者的比例為p，則可認為這個人群中此基因頻率為p，由此可計算女性中患病的頻率為p2。例色盲男性中發(fā)病率7%，女性中發(fā)病率為（7%）2≈0.5%
據(jù)調查，某校學生中基因的比例為XBXB（42.32%） XBXb（7.36%） XbXb（0.32%） XBY（46%） XbY（4%），則該地區(qū)XB和Xb的基因頻率分別是（D)
A 6%、8% B 8%、92% C 78% 92% D 92% 8%
3.哈代--溫伯格定律
（1）成立前提
①種群非常大；②所有雌雄個體之間自由交配 ③沒有遷入和前處于 ④ 沒有自然選擇 ⑤ 沒有基因突變
（2）計算公式
①當?shù)任换蛑挥袃蓚€時（A、a），設p表示A的基因頻率，q表示a的基因頻率，則基因型AA的頻率為p2，Aa的頻率為2pq，aa的頻率為q2。
②當高速基因型aa的頻率為X%時，則a的基因頻率為√x%，A的基因頻率為1-√x%。AA的基因型頻率為（1-√x%）2；Aa基因型頻率為2.√x%.1-√x%）
在一個足夠大的種群中，A的頻率0.4，a的頻率是0.6，若各種條件穩(wěn)定不變，則該種群中AA、Aa、aa的基因型頻率各是0.16、0.48、0.36.該種群中所有成熟個體自由交配一次，產(chǎn)生的后代個體中A的頻率是0.4，a的頻率是0.6.
（2）基因突變和染色體變異、自然選擇、遺傳漂變、基因遷移均可引起基因頻率的改變。
（3）自交與自由交配(隨機交配）
①自交是指基因型相同的個體交配，雌雄同株植物是自花傳粉。結果是雜合基因型頻率降低，純合基因型頻率增大，在無選擇條件下，基因頻率不變。
②自由交配是指種群內不同基因型的個體間相互交配。在無選擇的條件下，基因頻率、基因型頻率均保持不變，相關計算可按哈代-溫伯格定律進行。
③只要種群的基因頻率不變，即使基因型頻率改變，種群也未發(fā)生進化。
一個種群中基因型為AA的個體占24%，基因型為Aa的個體占72%，自由交配一代之后，種群中基因A和基因a的頻率分別是（A)
A 60% 40% B 36% 64% C 57% 43% D 24% 76%
答案 A
解析 該種群中基因型為AA的個體占24%，基因型為Aa的個體占72%,則基因型為aa的個體占4%?；蛐虯的頻率為24%+1/2*72%=60%，基因a的頻率為4%+1/2*72%=40%。隨即交配，基因頻率保持不變，故選A
（二）突變和基因重組產(chǎn)生生物進化的原材料
可遺傳變異的三個來源：基因突變、基因重組和染色體變異（基因突變和染色體變異合稱突變）。由于突變和基因重組都是隨機的、不定向的，因此他們只是提供了生物進化的原材料，不能決定生物進化的方向。
（三）自然選擇決定生物進化的方向
變異時不定向的→ （經(jīng)自然選擇）不利變異被淘汰，有利變異逐漸積累→ 種群的基因頻率發(fā)生定向改變→ （導致）生物朝一定方向慢慢進化。
提醒：
①自然選擇的實質：定向改變基因頻率。
②變異與環(huán)境的關系：變異在環(huán)境變化之前已經(jīng)產(chǎn)生，環(huán)境只是起選擇作用，不是影響變異的因素，不要夸大其作用，通過環(huán)境的選擇將生物個體中產(chǎn)生的不定向的有利變異選擇出來，其余變異遭到淘汰。例如噴灑殺蟲劑只是將抗藥性強的個體選擇出來，而不是使害蟲產(chǎn)生抗藥性。
關于在自然條件下，某隨機交配種群中等位基因A、a頻率的敘述，錯誤的是（B）
A 在某種條件下兩種基因的頻率可以相等
B 該種群基因頻率的變化只與環(huán)境的選擇作用有關
C 一般來說，頻率高的基因所控制的性狀更適應環(huán)境
D 持續(xù)選擇條件下，一種基因的頻率可以將為零
