第七章 生物的進化
提問:(1)種群中某基因的頻率能否發生變化?(2)導致種群中某基因頻率發生變化的因素有哪些?
觀看:用cai課件模擬英國曼徹斯特地區樺尺蠖從19世紀中期到20世紀中期,淺色型樺尺蠖和黑色型樺尺蠖所占比例發生劇烈變化的過程。首先出現19世紀中期長滿地衣的淺色樹干及樹干上棲息著淺色與黑色9:1的樺尺蠖的畫面。
提問:1850年以前該地區的樺尺蠖為什么以淺色為主?黑色個體很少的原因是什么?回答:因為淺色與環境色彩相似,是樺尺蠖的保護色。黑色易被天敵捕食,而受到控制。
講述:調查發現淺色基因頻率為95%,黑色基因頻率為5%,這說明黑色基因是突變產生的。觀看:出現第二個畫面,即隨著英國工業的發展,工廠排出的煤煙使地衣不能生存,結果樹皮裸露并被熏成黑色的樹干及棲息著淺色與黑色1:9的兩色樺尺蠖。
探究實驗:讓學生背對電腦屏幕,教師哨聲一響學生轉身迅速用鼠標點掉一個樺尺蠖,哨聲一響再背過身去這樣重復多次后,統計剩下的兩色樺尺蠖的數量。
討論:(1)多數幸存者的顏色與生存環境有什么關系?(與生存環境顏色相近)
討論:(2)你的實驗結果與自然選擇有什么關系?(與自然選擇結果類似)
提問:以上實驗結果說明兩色樺尺蠖的數量變化的根本原因是什么?(回答:原因是黑色基因(s)與淺色基因(s)兩種基因出現的頻率發生了改變,這是長期自然選擇的結果。)
講述:由此可見,種群中的基因頻率是可以改變的,導致基因頻率改變的因素是:基因突變、基因重組、自然選擇。
總之,種群中的個體一代一代死亡,但基因庫卻在代代相傳的過程中保持和發展。因此說,生物進化的過程實質上就是種群基因頻率發生變化的過程。所以說種群是進化的單位。
引言:我們已經知道了:(1)生物進化的實質是種群基因頻率的改變。(2)種群是生物進化的單位。(3)影響種群基因頻率改變的因素有基因突變、基因重組、自然選擇。
提問:基因突變與基因頻率的改變有什么關系呢?(回答:基因突變是可遺傳變異的根本來源。這是因為基因突變可產生新基因(等位基因),是基因頻率改變的基礎。)
提問:基因突變有什么特點?回答:基因突變的特點有:(1)普遍存在的;(2)隨機發生的;(3)突變頻率是很低的;(4)多數對生物體是有害的;(5)不定向的。講述:自然界中生物的自然突變頻率很低,而且一般對生物體是有害的。
提問:為什么還能夠改變種群中的基因頻率呢?回答:這是因為種群都由許多個體組成,每個個體都有成千上萬個基因,雖然每個基因的突變率很低,但每個種群的每一代都會產生大量的突變基因。
講述:例如,果蠅約有104萬對基因,假定每個基因的突變率都是10-5,若有一個中等數量的果蠅種群(約有108個個體),請同學們計算出每一代出現基因突變數是多少?(由學生計算得出結論)每一代出現基因突變數是107個。說明種群中每一代產生的基因突變的數量是很大的,并通過繁殖得到積累是基因頻率改變的基礎。突變有利有害不是絕對的,是相對的。這取決于生物的生存環境。再次出示英國曼徹斯特地區19世紀中期到20世紀中期淺色樺尺蠖和黑色樺尺蠖比例變化的畫面,引導學生答出(s)黑色基因是基因突變產生的,對樺尺蠖的生存是有害的,但隨著英國工業的發展,樺尺蠖生存環境的改變,有害的基因(s)變為有利的基因。因此說,突變基因的有害與有利是相對的,不是絕對的。