上海交通大學(xué)生態(tài)學(xué)課件-第三章-種群遺傳學(xué)

1、生 態(tài) 學(xué),邱江平 趙琦,zhaoq@sjtu.edu.cn 農(nóng)生院2-319,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,第三章 種群生態(tài)學(xué),第五節(jié) 種群遺傳學(xué),遺傳變異和自然選擇影響遺傳變異的原因遺傳漂變與物種形成物種的適應(yīng)與進(jìn)化,,,,,,,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,學(xué)習(xí)目標(biāo),掌握物種的概念及物種形成過程,掌握遺傳與變異之源—突變與重組,了解自然選擇學(xué)說以及自然選擇的

2、三種類型,,,了解分子鐘及其在生物進(jìn)化中的應(yīng)用,1.自然選擇和遺傳變異,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,自然選擇學(xué)說 natural selection theory,物競天擇，適者生存,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,脖子短的長頸鹿吃不到食物，死亡 脖子長的長頸鹿存活率高，生出的后代存活率也高,1.自然選擇和遺傳變異,1.自然選擇和遺傳變異,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,點

3、擊添加文本,穩(wěn)定化選擇stabilizing selection,定向選擇directional selection,分裂選擇disruptive selection,自然選擇的類型,馬鈴薯葉甲,樺尺蛾,燕尾鳳蝶,1.自然選擇和遺傳變異,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,自然選擇學(xué)說natural selection theory,過度繁殖生存斗（競）爭遺傳和變異適者生存,主要內(nèi)容,1.自然選擇和遺傳

4、變異,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,自然選擇學(xué)說natural selection theory,過度繁殖生存斗（競）爭遺傳和變異適者生存,主要內(nèi)容,1.自然選擇和遺傳變異,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,遺 傳,變 異,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,1.自然選擇和遺傳變異,生物界不斷地普遍發(fā)生的現(xiàn)象物種形成和生物進(jìn)化的基礎(chǔ),遺傳?物種得以延續(xù)

5、 龍生龍，鳳生鳳，老鼠的兒子會打洞變異?物種不斷進(jìn)化 龍生九子，各有不同,遺傳與變異,表型（phenotype）：生物所表現(xiàn)出來的性狀,1.自然選擇和遺傳變異,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,基因型（genotype）：又稱遺傳型， 反映生物體的遺傳構(gòu)成，即從雙親獲得的全部基因的總和。,DNA,,,氨基酸,蛋白質(zhì),表現(xiàn)型＝基因型＋環(huán)境,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加

6、文本,點擊添加文本,1.自然選擇和遺傳變異,遺傳變異之源 —— 突變 & 重組,鐮狀細(xì)胞貧血病,轉(zhuǎn)錄,翻譯,錯義突變Mis-sense Mutation,無義突變Nonsense Mutation,同義突變Same Sense Mutation,谷氨酸（GAA）?纈氨酸（GUU/C/A）,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,1.自然選擇和遺傳變異,遺傳變異之源 —— 突變 & 重組,問題一：基因

7、突變是有利的還是有害的？問題二：對于個體而言，因突變而改變的蛋白質(zhì)特性更趨向于有利還是 有害？,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,1.自然選擇和遺傳變異,遺傳變異之源 —— 突變 & 重組,同源重組,異常重組,位點特異性重組,轉(zhuǎn)座作用,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,1.自然選擇和遺傳變異,遺傳變異之源 —— 突變 & 重組,突變 &

8、重組的差別,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,1.自然選擇和遺傳變異,在一個有性生殖的自然種群中，在符合以下5個條件的情況下，各等位基因的頻率和等位基因的基因型頻率在一代一代的遺傳中是穩(wěn)定不變的：種群無限大種群間雌雄個體間隨機(jī)交配沒有突變發(fā)生；沒有任何形式的自然選擇；沒有基因的遷入與遷出。,哈迪-溫伯格法則,,等位基因,1.自然選擇和遺傳變異,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,近交和

9、遺傳漂變使遺傳變異性減弱,近交（Inbreeding）：即近親繁殖，是指血緣關(guān)系極為相近的個體之間或遺傳組成極相似的個體之間進(jìn)行的交配繁殖。,近交的危害與好處？,1.自然選擇和遺傳變異,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,近交和遺傳漂變使遺傳變異性減弱,遺傳漂變（Genetic drift ）： 由于某種機(jī)會，某一等位基因頻率的群體（尤其是在小群體）中出現(xiàn)世代傳遞的波動現(xiàn)象，也稱為隨機(jī)遺傳漂變（random gene

10、tics drift）。,1.自然選擇和遺傳變異,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,近交和遺傳漂變使遺傳變異性減弱,,遺傳漂變使群體的基因頻率發(fā)生岐化,1.自然選擇和遺傳變異,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,近交和遺傳漂變使遺傳變異性減弱,,奠基者事件（founder events）：當(dāng)來自一個大種群的少數(shù)個體在一個島嶼或一個新棲息地定居時，在其后續(xù)種群中的所有基因都將來自于奠基者所攜帶的有

11、限遺傳物質(zhì)。由于種群太小使近交難以避免，隱性基因會更廣泛地顯示出來，使存活率下降。,東非獵豹,種群瓶頸（population bottleneck）：小種群的持續(xù)存在會因遺傳漂變而引起遺傳變異的進(jìn)一步喪失的現(xiàn)象。,2.物種與物種形成,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,物種概念,物種是由種群組成的，有一定的地理分布區(qū)域。物種之間在生殖上是隔離的。,進(jìn)化單元 遺傳單元 繁殖單元 地理單元,2.物種與物種形成,點擊

12、添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,物種形成過程,,,,2.物種與物種形成,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,物種形成過程,隔離機(jī)制,,地理隔離,生態(tài)隔離（形態(tài)，行為，生理隔離等）,,2.物種與物種形成,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,物種形成過程,物種形成類型,,異域物種形成Allopatric Speciation,同域物種形成Sympatric Speciation

13、,,邊域物種形成Peripatric Speciation,臨域物種形成Parapatric Speciation,2.物種的適應(yīng)與進(jìn)化,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,物種的適應(yīng),2.物種的適應(yīng)與進(jìn)化,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,物種進(jìn)化,分子鐘假說Molecular Clock Hypothesis,分子進(jìn)化中性學(xué)說Neutral Theory of Molecular E

14、volution,,突變大多是“中性”的隨機(jī)固定中性突變決定進(jìn)化的速率,實質(zhì)：種群基因頻率的改變,2.物種的適應(yīng)與進(jìn)化,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,物種進(jìn)化,分子鐘假說（Molecular Clock Hypothesis）：基因或蛋白質(zhì)的序列隨時間的推移以相對恒定的速率變化，且（對于同一基因或蛋白質(zhì)）此速率在不同的有機(jī)體里大約一致。,2.物種的適應(yīng)與進(jìn)化,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添

15、加文本,物種進(jìn)化,幾種脊椎動物血紅蛋白α-鏈氨基酸序列差異的數(shù)目,Daa-兩種不同生物同源蛋白質(zhì)的氨基酸差異數(shù)Naa-構(gòu)成同源蛋白質(zhì)的氨基酸個數(shù)T-兩種生物的分歧進(jìn)化時間。,,2.物種的適應(yīng)與進(jìn)化,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,物種進(jìn)化,線粒體DNA,病毒,核DNA,2.物種的適應(yīng)與進(jìn)化,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,物種進(jìn)化---分子鐘的應(yīng)用,利用分子鐘來估算鐵線蕨的進(jìn)化時間,2

16、.物種的適應(yīng)與進(jìn)化,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,物種進(jìn)化---分子鐘的應(yīng)用,利用分子鐘來估算海南島蚯蚓的擴(kuò)散路線,,,,中新世末期(新生代中期),歷史地理事件,中生代末期和新生代早期，海南島與中國大陸分離 (Eleanor et al., 2003; Su et al., 2004; Wang et al., 2006; Wu and Wang, 1998; Xing et al., 1995; Zhang

17、 et al., 2011)在更新世（新生代末期），海南島與中國大陸連接和斷開好幾次 (Metcalfe, 1996, 1998a, 1998b, 1999; Voris, 2000),分子鐘 = 2-2.4%/(site*million years),2.物種的適應(yīng)與進(jìn)化,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,物種進(jìn)化---分子鐘的應(yīng)用,利用分子鐘來估算海南島蚯蚓的擴(kuò)散路線,,2.物種的適應(yīng)與進(jìn)化,點擊添加文本,點