第七章 現(xiàn)代生物進化理論



一、可遺傳變異與不可遺傳變異的比較
1．區(qū)別
可遺傳變異不可遺傳變異
遺傳物質(zhì)
是否變化發(fā)生變化不發(fā)生變化
遺傳情況變異能在后代中重新出現(xiàn)變異性狀僅限于當(dāng)代表現(xiàn)
來源基因突變、基因重組、染色體變異環(huán)境條件的影響
應(yīng)用價值是育種的原始材料，生物進化的主要原因，能從中選育出符合人類需要的新類型或新品種無育種價值，但在生產(chǎn)上可應(yīng)用優(yōu)良環(huán)境條件以影響性狀的表現(xiàn)獲取高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品
2.聯(lián)系

注意：確認是否為可遺傳變異的唯一依據(jù)是看“遺傳物質(zhì)是否發(fā)生變化”。
“可遺傳”≠可育：三倍體無子西瓜、騾子、單倍體等均表現(xiàn)“不育”，但它們均屬可遺傳變異——其遺傳物質(zhì)已發(fā)生變化，若將其體細胞培養(yǎng)為個體，則可保持其變異性狀——這與僅由環(huán)境引起的不可遺傳變異有著本質(zhì)區(qū)別。如無子番茄的“無子”原因是植株未受粉，生長素促進了果實發(fā)育，這種“無子”性狀是不可保留到子代的，將無子番茄進行組織培養(yǎng)時，若能正常受粉，則可結(jié)“有子果實”。
二、基因突變、基因重組和染色體變異的比較
基因突變基因重組染色體變異
概念堿基對的增添、缺失或替換，引起的基因結(jié)構(gòu)的改變生物體進行有性生殖的過程中，控制不同性狀的基因的重新組合染色體結(jié)構(gòu)和數(shù)目發(fā)生變化
原因外界環(huán)境或內(nèi)部因素引起基因結(jié)構(gòu)改變基因的自由組合或基因的互換、轉(zhuǎn)基因技術(shù)外界環(huán)境或內(nèi)部因素引起染色體結(jié)構(gòu)或數(shù)目的改變
結(jié)果產(chǎn)生新的基因，控制新的性狀，唯一產(chǎn)生新基因的變異產(chǎn)生新的基因型即基因的重新組合，不產(chǎn)生新基因不產(chǎn)生新的基因，基因數(shù)目增多、減少或排列順序改變，可在顯微鏡下觀察到變異
種類①自然突變
②人工誘變
①基因的自由組合
②基因連鎖與互換染色體數(shù)目變異
染色體結(jié)構(gòu)變異
發(fā)生時間減數(shù)第一次分裂或有絲分裂間期減數(shù)第一次分裂前期
減數(shù)第一次分裂后期染色體加倍處理的時間為前期紡錘體形成時
實例鐮刀型細胞貧血癥
豌豆雜交實驗，黃圓與綠皺雜交子代出現(xiàn)黃皺、綠圓
果蠅雜交實驗，F(xiàn)1雌灰身長翅進行測交，子代出現(xiàn)灰身殘翅和黑身長翅兩種新類型貓叫綜合征
意義基因突變是生物變異的主要來源，也為生物進化提供最初原始材料生物變異的重要來源，是生物多樣性的重要原因生物進化的因素之一
育種誘變育種指導(dǎo)雜交育種，雜交育種單倍體育種，多倍體育種

三、單倍體和多倍體的比較
單倍體多倍體
概念由配子發(fā)育而成，體細胞中含有本物種配子染色體數(shù)目的個體由受精卵發(fā)育而成的個體，體細胞中含有三個或三個以上染色體組
自然形成原因由配子直接發(fā)育來由于外界環(huán)境的影響，細胞分裂受到阻礙，于是細胞核內(nèi)染色體數(shù)目加倍。通過減數(shù)分裂形成染色體也相應(yīng)加倍的生殖細胞，再經(jīng)受精作用形成合子而發(fā)育成多倍體
人工誘導(dǎo)方法花藥離體培養(yǎng)秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗，作用于正在分裂的細胞，能夠抑制紡錘體形成，導(dǎo)致染色體不分離，引起細胞內(nèi)染色體數(shù)目加倍
植株特點植株長得弱小、高度不育植株莖稈粗壯，葉片、果實和種子都比較大，糖類和蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)的含量都有所增加
育種方法
實例用煙草品種甲葉多(A)窄葉(b)品種乙葉少(a)闊葉(B)培育出葉多闊葉的煙草品種
方法圖解

意義單倍體幼苗，用秋水仙素處理，使染色體數(shù)目加倍，可迅速獲得純系植株，縮短育種年限，提高育種效果選用多倍體新品種，如三倍體西瓜、八倍體小黑麥

四、對進化論理論的評價
1．拉馬克進化理論
貢獻：①第一個提出了比較完整的進化學(xué)說，反對神創(chuàng)論和物種不變論。
②生物都不是神創(chuàng)的，而是由更古老的生物繁衍來的。這對當(dāng)時人們普遍信奉的神創(chuàng)論造成一定沖擊，因此具有進步意義。
缺陷：①生物是由低等到高等逐漸進化的。拉馬克幾乎否認物種的真實存在，認為生物只存在連續(xù)變異的個體。
②對于生物進化的原因，他認為：一是“用進廢退”的法則；二是“獲得性遺傳”的法則。但這些法則缺乏事實依據(jù)，大多來自于主觀推測。
2．達爾文自然選擇學(xué)說
貢獻：達爾文自然選擇學(xué)說的貢獻，在于較好地解釋了生物的多樣性和適應(yīng)性，相對系統(tǒng)地解釋了生物進化的原因。
缺陷：達爾文自然選擇學(xué)說的局限性，在于他未能對遺傳和變異的本質(zhì)作出科學(xué)的解釋，對生物進化的解釋局限在生物個體水平。隨著遺傳學(xué)的“基因遺傳”理論的誕生，獲得性遺傳被大多數(shù)學(xué)者所摒棄，物種形成的漸變過程無法解釋“物種大爆發(fā)”現(xiàn)象，基因傳衍以種群為單位而不是以個體為單位等，使達爾文自然選擇學(xué)說從誕生起就不斷地被質(zhì)疑、修正，這就是現(xiàn)代生物進化理論的由來。
3．現(xiàn)代生物進化理論
(1)貢獻：以達爾文進化理論為核心，對達爾文自然選擇學(xué)說的繼承和發(fā)展：一是從性狀水平深入到基因水平；二是從個體水平上升到種群水平。強調(diào)種群是生物進化的基本單位，生物進化的實質(zhì)是種群基因頻率的改變；闡明了自然選擇在進化中的作用，通過自然選擇改變種群基因頻率，從而決定生物進化的方向；強調(diào)了隔離在物種形成中的作用。
(2)缺陷：關(guān)于生物進化的爭論和疑點還有很多：如基因突變對生物適應(yīng)性的影響并不是非益即害或非害即益，大多數(shù)基因突變是中性的。再如根據(jù)許多物種是在短期內(nèi)迅速形成的，有人提出物種形成并不都是漸變的過程，而是種群長期穩(wěn)定與迅速形成新物種交替出現(xiàn)的過程。
科學(xué)發(fā)展過程中往往不是一個新理論的出現(xiàn)就完全否定了先前的理論，而是對原有理論作出補充、修正和發(fā)展。一些理論可以應(yīng)用于一定的范圍，解釋一定層次上的現(xiàn)象，但卻往往不能應(yīng)用于其他層次或范圍。

五、現(xiàn)代生物進化理論
種群是生
物進化的
單位　　(1)一個種群所含有的全部基因，稱為種群的基因庫。基因庫代代相傳，得到保持和發(fā)展
(2)種群中每個個體所含有的基因，只是基因庫中的一個組成部分
(3)不同的基因在基因庫中的基因頻率是不同的
(4)生物進化的實質(zhì)是種群基因頻率發(fā)生變化的過程
突變和基
因重組是
產(chǎn)生進化
的原材料(1)可遺傳的變異是生物進化的原材料
(2)可遺傳的變異包括基因突變、染色體變異和基因重組
(3)突變的有害或有利取決于生物生存的環(huán)境
(4)有性生殖過程中的基因重組，可以形成多種多樣的基因型
(5)變異的不定向性，確定了突變和基因重組是產(chǎn)生進化的原材料
自然選擇
決定生物
進化方向(1)種群中產(chǎn)生的變異是不定向的
(2)自然選擇淘汰不利變異，保留有利變異
(3)自然選擇使種群基因頻率發(fā)生定向改變，即導(dǎo)致生物朝一個方向緩慢進化
隔離導(dǎo)致
物種形成(1)物種：分布在一定自然區(qū)域，具有一定形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理功能，而且在自然狀態(tài)下能相互交配、繁殖產(chǎn)生可育后代的一群生物個體
(2)隔離：將一個種群分成若干個小種群，使彼此間不能交配，從而形成新的物種
(3)物種形成：同一個物種間產(chǎn)生變異和基因重組，經(jīng)過長期的自然選擇，使種群基因頻率發(fā)生定向改變，再經(jīng)過隔離作用產(chǎn)生新的物種

六、隔離是生物新物種形成的必要條件
隔離是指不同種群間的個體，在自然條件下基因不能自由交流的現(xiàn)象。但同一物種盡管存在著地理隔離，但雙方環(huán)境基本相似也不會產(chǎn)生生殖隔離。
地理隔離與生殖隔離的比較
地理隔離生殖隔離
區(qū)
別
概
念同一物種由于地理上的障礙而分成不同的種群，使得種群間不能發(fā)生基因交流不同的物種間不能相互交配，即使交配成功，也不能產(chǎn)生可育后代
特
點自然條件下基因不能交流，一定條件下可以進行基因交流種群間不能發(fā)生基因交流
結(jié)
果形成不同的亞種形成不同的物種
聯(lián)系地理隔離是物種形成的量變階段，生殖隔離是物種形成的質(zhì)變時期；長期的地理隔離最終形成生殖隔離，生殖隔離是物種形成的關(guān)鍵，是物種形成的最后階段

物種的獨立性的實質(zhì)表現(xiàn)為自然狀態(tài)下與其他物種之間不能自由交配，或能交配但不能產(chǎn)生后代，即不同物種之間無法實現(xiàn)基因交流。地理隔離是阻止生物基因交流的第一步，進一步發(fā)生的季節(jié)隔離、行為隔離和生理隔離等使得不同種群間最終實現(xiàn)自然條件下不能相互自由交配，即出現(xiàn)新物種類型。因此可以說，隔離是生物新物種形成的必要條件。

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