种群基因组成的变化与物种
搞懂基因频率怎么变、隔离怎么形成、什么算新物种
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种群基因组成的变化与物种
搞懂基因频率怎么变、隔离怎么形成、什么算新物种
用基因型频率计算配子比例
上页讲到种群基因频率可由一个个体的基因型算出来,那反过来——已知一群个体的基因型分布,怎么推出它们产生的配子比例和子代基因型?这就要请孟德尔定律出马了。
AA全投A,Aa对半投A和a,aa全投a——A票占比就是A配子频率
创设数字化情境并用数据迭
上页我们用基因型频率算出了配子比例——这只是单代静态。自然界一代代选下去,频率会怎么漂?手工算两代还行,十代就崩了。我们用数据迭代模拟选择。
输入今日气压+湿度跑迭代看明日天气;同理输入初始频率+适合度跑代看频率走向
基因突变
基因突变:定义、要点与典型应用
基因重组
基因突变能产生新等位基因,但有了这些新基因后,它们如何在不同后代身上重新分配?这就要靠基因重组——一种不创造新基因、只打乱组合的变异来源。
每张牌的花色数字不变(基因本身不变),排列组合却千变万化(后代多样)
染色体变异
基因突变和基因重组都是分子级变化。把镜头拉到光学显微镜下,能看到另一类变化——整条染色体本身的结构或数目发生改变,这叫染色体变异。
书中字=基因;撕页=缺失、多印=重复、倒装=倒位、移到他书=易位;整套复印多份=多倍体
种群(population)
观察一片池塘里的青蛙:几百只共同生活、互相竞争、彼此交配——这一整群青蛙就是一个种群。研究生物进化,必须从这种「群体」层面切入,而不是看单个个体。
同公园松鼠能互相遇见、交配;对面公园的松鼠虽同种却互不来往,是另一个种群
种群是繁殖单位
上一节我们认识了'种群'这个概念。但为什么要把整个群体当作单位?单个个体不行吗?这要从'繁殖'这件事发生的尺度讲起。
队员会退场(个体死亡),队伍通过交接棒(基因)维持整体存续
基因库(gene pool)
前面我们说『种群是进化的基本单位』,因为种群内个体之间能交流基因。但要研究一个种群到底『拥有』哪些基因、能怎样变化,得先引入一个集合层面的概念——基因库。
每户留的种子对应等位基因,全村种子总和就是基因库,决定能种出什么菜
基因频率
上一页我们认识了「基因库」——种群中全部个体的全部基因。但基因库是个「集合」,怎么量化它?这就需要一把刻度尺——基因频率。
弹珠总数 = 该位点全部等位基因拷贝数;红色弹珠数 = 目标等位基因拷贝数
自然选择直接作用于表型(
我们已经知道种群基因频率会改变——但谁在'改'它?自然选择并不是直接去挑基因,它只能看见生物的外部表现。这一步若搞错,后面物种形成就讲不通。
农民只看见果实大小、毛色(表型),留的却是好基因;自然选择比选种更'无心',没有挑选意图
可遗传的变异是生物进化的
上页说到自然选择直接作用于表型——但表型变了不等于后代能继承。进化跨越世代,需要的原材料必须能进入基因库。
食谱本身改动(新加一味——DNA 变异)能被后代继承;手抖多放盐(环境影响)没写进配方,下代照原方做
突变(mutation)
前页我们说可遗传的变异是进化的原材料。但这些变异最初从何而来?答案藏在生物体最底层的运作里——DNA上偶尔发生的、可被遗传的改变。
多数抄错读者察觉不到,偶尔意思变歪,极少数反而让原文更通顺——自然选择就是那位「挑剔的读者」
自然选择使基因频率定向改
上一页讲到自然选择直接作用于表型——能活下来、能繁衍的就是赢家。但「表型被筛」怎么变成「基因被改」?这一页就讲:自然选择如何让基因频率发生定向改变。
筛孔=选择压力;漏下的=被淘汰基因;留住的=被保留基因
本节要点
- ✓进化是种群层面的事,个体谈不上进化
- ✓变异给原材料,选择决定进化方向
- ✓选择直接读表型,间接改基因频率
- ✓生殖隔离一旦出现,新物种就算形成
课后思考
先独立思考,再对照参考答案——重点看思考路径,不必拘泥于措辞。
参考答案突变是随机的、不定向的,只提供原材料;自然选择通过对不同表型的筛选,让特定基因型留下更多后代,从而定向改变频率。
参考答案不会发生由自然选择驱动的定向进化,因为没有可遗传变异供选择。但突变仍可发生,只是速率极低,进化几乎停滞。
参考答案不一定。地理隔离只是为物种形成提供条件,需长期累积遗传差异;多倍体可在短时间内通过染色体变异直接产生生殖隔离。