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生物進化理論

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種群是生物生存和生物進化的基本單位,一個物種中的一個個體是不能長期生存的,物種長期生存的基本單位是種群。一個個體是不可能進化的,生物的進化是通過自然選擇實現的,自然選擇的對象不是個體而是一個群體。

1)種群是生物進化的基本單位
① 理由如下。(1)就原核生物和無性繁殖的真核生物來說,來自同一親本的無性繁殖系是由遺傳上相同的個體組成的,同一克隆內的個體之間沒有遺傳差異,自然選擇作用的是無性繁殖系。(2)對於有性生殖的生物來說,個體的基因型是終身不變的,無論它在自然選擇中具有多大優勢,其基因型也不可能一成不變地傳給下一代個體,這是因為個體的基因組成來自父母雙方。但是就一個種群來說,種群中全部基因的總和(基因庫)卻可以在傳宗接代過程中維持相對穩定,因此,自然選擇作用的是種群,本質上是種群基因庫。也可以這樣理解:種群中個體的基因來自種群基因庫,個體死亡后又通過其後代把基因歸還給基因庫。如果一個個體不能與種群中其他個體交配產生後代,這個個體在進化上就沒有意義。
種群也是生物繁殖的基本單位,種群內的個體不是機械地集合在一起,而是彼此可以交配,並通過繁殖將各自的基因傳遞給後代。
②基因庫和基因頻率
基因庫是指一個種群中全部個體所含的全部基因。每個個體所含有的基因只是種群基因庫中的一個組成部分。每個種群都有它獨特的基因庫,種群中的個體一代一代地死亡,但基因庫卻代代相傳,並在傳遞過程中得到保持和發展。種群越大,基因庫也越大,反之,種群越小基因庫也越小。當種群變得很小時,就有可能失去遺傳的多樣性,從而失去了進化上的優勢而逐漸被淘汰。
基因頻率是指某種基因在某個種群中出現的比例。基因頻率可用抽樣調查的方法來獲得。如果在種群足夠大,沒有基因突變,生存空間和食物都無限的條件下,即沒有生存壓力,種群內個體之間的交配又是隨機的情況下,種群中的基因頻率是不變的。但這種條件在自然狀態下是不存在的,即使在實驗條件下也很難做到。實際情況是由於存在基因突變、基因重組和自然選擇等因素,種群的基因頻率總是在不斷變化的。這種基因頻率變化的方向是由自然選擇決定的。所以生物的進化實質上就是種群基因頻率發生變化的過程。
③基因頻率和基因型頻率的相關計算
設有N個個體的種群,AA,Aa,aa的個體數分別是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)+(1/2)X(n2/N)=PAA+(1/2)PAa
Pa=(2n3+n2)/2N=(n3/N)+(1/2)X(n2/N)=Paa+(1/2)PAa
由上述公式可得出以下結論:
【1】在種群中一對等位基因的頻率之和等於1,基因型頻率之和也等於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。
(2)生物進化的原材料——突變和基因重組
可遺傳的變異是生物進化的原始材料,可遺傳的變異主要來自基因突變、基因重組和染色體變異,在生物進化理論中,常將基因突變和染色體變異統稱為突變。
基因突變是指DNA分子結構的改變,即基因內部脫氧核苷酸的排列順序發生改變。基因突變是普遍存在的。根據突變發生的條件可分為自然突變和誘發突變兩類。不管在什麼樣的條件下發生突變,都是隨機的,沒有方向性。
一.現代進化理論的由來
1. 拉馬克進化學說的要點
(1) 生物由古老生物進化而來的;
(2) 由低等到高等逐漸進化的;
(3) 生物各種適應性特徵的形成是由於用進廢退與獲得性遺傳。
2. 達爾文自然選擇學說的主要內容,意義及局限性
過度繁殖,生存鬥爭,遺傳和變異,適者生存。論證了生物是不斷進化的,並且對生物進化的原因提出了合理的解釋。但對於遺傳變異的本質未作出科學的 解釋,對生物進化的解釋也局限於個體水平,強調特種的形成是漸變的結果,不能解釋物種大爆發現象。
二.現代生物進化理論的主要內容
1.現代生物進化理論的主要內容
基本觀點:種群是生物進化的基本單位,生物進化的實質是種群基因頻率的改變。突變和基因重組,自然選擇及隔離是物種形成過程的三個基本環節,通過它們的綜合作用,種群產生分化,最終導致新物種形成。在這個過程中,突變和基因重組產生生物進化的原材料,自然選擇使種群的基因頻率定向改變並決定生物進化的方向,隔離是新物種形成的必要條件。
3. 生物進化與物種形成
生物進化是同種生物的發展變化,時間可長可短,任何基因頻率的改變,不論其變化大小,引起性狀變化程度如何,都屬於進化的範圍。物種形成是指一個物種發展為另一個物種的過程。必須當基因頻率的改變突破物種界限形成生殖隔離時,方可成立。這其中不僅包括漫長的時間,較明顯的基因型和表現型變化,還應包括生殖隔離的存在。因此生殖隔離是物種形成的必要條件,而不是生物進化的必要條件。
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