群体遗传与进化.ppt

杜布赞斯基“进化综合理论”的特点和存在问题：以实验资料阐述论点，从群体水平和分子水平上阐述了突变等因素在物种形成和生物进化中的遗传机理?丰富了达尔文的选择论和狄·弗里斯的突变沦。该理论还不能很好地解释生物进化中的一些重要问题，如生物体的新结构、新器官的形成、适应性的起源以及生活习性和生活方式的改变等。综合理论只解释了已有变异的选择或淘汰，未说明产生变异的原因。随着分子生物学的发展，如何从分子水平上揭示生物进化的规律，进化综合理论也未能作出解释。三、分子水平的进化：生物科学?生物学、分类学、胚胎发生学、比较解剖学、生物地理学、生理学和遗传学知识可以证明生物进化的过程。近30年来，由于分子生物学兴起，生物学家开始从分子水平上研究生物的进化。生物进化的遗传信息?蕴藏在核酸和蛋白质分子组成的序列中。不同物种间的核酸和蛋白质组成成分差异?估测相互之间的亲缘关系?彼此间所具有的核苷酸或氨基酸愈相似、其亲缘关系也就愈近。根据生物所具有的核酸和蛋白质结构上差异程度：3．从分子水平上研究生物进化的优点：从数量上精确估计生物种类的进化时期和速度；估计结构简单的微生物进化；比较亲缘关系极远类型之间的进化信息。蛋白质?直接或间接影响生物进化。01DNA核苷酸序列?氨基酸序列?蛋白质主体结构和理化性质。02比较生物之间同一蛋白质的组成?可以估计其亲缘关系和进化程度?发现生物进化中遗传物质变化情况。03有些蛋白质在各类生物进化中执行着同一任务，例如细胞色素C是一种呼吸色素、在氧化代谢中起转移电子的作用。04㈠、蛋白质进化根据蛋白质中氨基酸变化数目和各类生物相互分歧的时间对比，可计算进化时蛋白质变化速率。细胞色素c是由104个氨基酸组成。根据不同生物细胞色素c的氨基酸差异?可以估测各类生物相互分化的大致时间。细胞色素c的进化速率是0.3×10-9，可计算人类与其它物种的分歧时间：基于细胞色素c氨基酸差异所绘制的20种生物种系发生图采用物种之间的最小突变距离?构建进化树(evolutiontree)和种系发生树(phylogenictree)。图中数字为分歧所需核苷酸替换的最低数目根据20种不同生物细胞色素c的氨基酸碱基序列差异计算的平均最小突变距离?构建物种进化树。．核酸进化核酸的分子结构中包含了极其丰富的进化信息。要在分子水平上探讨进化，需要直接分析遗传物质──核酸，而不是由核酸编码的蛋白质。设：在一个随机交配群体中红花株占84%、白花株占16%。∴白花基因频率p2=0.4红花基因频率p1=1–p2=1–0.4=0.6如果把16%的白花植株选留下来，下一代都是白花植株。这时p2=1、p1=0，基因频率迅速发生了改变。②淘汰隐性性状，改变基因频率较慢：设：未加选择一代的隐性基因频率为p2(0)。淘汰A2A2，下一代隐性基因频率p2(1)只能从杂合子所占的比值求出。∵A2只占杂合体基因的一半∴A2在总个体中所占的比值可通过计算求出：连续n代淘汰后，得隐性等位基因频率为：*设：原来白花基因频率p2（0）=0.4。当连续淘汰白花植株10代后的基因频率：∴至第10代时，隐性基因频率还保持0.08。在上例中，隐性基因频率逐代下降：0.400(p2(0))?0.286(p2(1))?0.222(p2(2))?0.182(p2(3))?0.154(p2(4))?……?0.08(p2(10))∴从表现型上淘汰隐性性状的速度很慢，其淘汰效果随世代的增加而变差，以0.5时为最好。3．选择影响基因频率的效果基因频率接近0.5时，选择最有效。基因频率或0.5时，选择有效度就降低很快；当隐性基因很少时，对一个隐性基因的选择或淘汰的有效度就很低。此时隐性基因几乎完全存在于杂合体中而得到保护。0102自交群体(S)和异交群体(R)在正向（+）和负向（-）选择压下的表现型值与世代的关系选择影响群体质量性状的基因频率和数量性状遗传改良。右图是对一个具有5000个体的遗传群体的模拟结果，该群体有10个非连锁的基因座，每个基因座有2个等位基因。异交群体在正向选择压下的表现型值频率在正向选择压下异交群体不同世代的表现型值频率表明，群体的表现型值随世代递增的同时，其表现型变异则逐渐递减。适者生存，通过突变和自然选择综合作用而形成新生物类型：如新变异类型比原类型更适应环境条件，可以繁殖更多后代?代替原有类型成为新种。如新产生类型和原有类型都能生存下来，则不同类型就分布在各自最适宜地域?成为地理亚种。新类型不如原有类型?消失。∴自然选择是生物进化的主导因素，而遗传和变异