引起基因頻率改變的因素主要有三個:選擇、遺傳漂變和遷移。
選擇即環境對變異的選擇,即保存有利變異和淘汰不利變異的過程。選擇的實質是定向地改變群體的基因頻率。
選擇是生物進化和物種形成的主導因素。已經發生的變異能否保留下來繼續進化,或成為新物種的基礎,必須經過自然選擇的考驗。自然選擇決定變異類型的生存或淘汰。自然選擇隻保留與環境相協調的變異類型(有利變異),可見自然選擇是定向的。經過無數次選擇,使一定區域某物種的有利變異的基因得到加強,不利變異的基因逐漸清除,從而改變了物種在同區域或不同區域內的基因頻率,形成同一區域內物種的新類型或不同區域內同一物種的亞種,或經長期的選擇,使基因頻率的改變達到生殖隔離的程度,便形成新的物種。選擇決定著不同類型變異的命運,也就決定了生物進化與物種形成的方向。
遺傳漂變是指如果種群太小,含有某基因的個體在種群中的數量又很少的情況下,可能會由於這個個體的突然死亡或沒有交配而使這個基因在這個種群中消失的現象。一般而言,種群越小,遺傳漂變就越顯著。
遷移是指含有某種基因的個體在從一個地區遷移到另一個地區的機會不均等,而導致基因頻率發生改變。如一對等位基因A和a,如果含有A基因的個體比含有a基因的個體更多地遷移到一個新的地區,那麼在這個新地區建立的新種群的基因頻率就發生了變化。
(4)隔離導致物種的形成
①物種的概念
物種是指分布在一定的自然區域,具有一定的形態結構和生理功能,而且在自然狀態下能夠相互交配和繁殖,能夠產生出可育後代的一群生物個體。
②隔離在物種形成中的作用
隔離是指將一個種群分隔成許多個小種群,使彼此不能交配,這樣不同的種群就會向不同的方向發展,就有可能形成不同的物種。隔離常有地理隔離和生殖隔離兩種。
地理隔離是指分布在不同自然區域的種群,由於地理空間上的隔離即使彼此間無法相遇而不能進行基因交流。一定的地理隔離及相應區域的自然選擇,可使分開的小種群朝著不同方向分化,形成各自的基因庫和基因頻率,產生同一物種的不同亞種。分類學上把隻有地理隔離的同一物種的幾個種群叫亞種。
生殖隔離是指種群間的個體不能自由交配,或者交配後不能產生出可育的後代的現象。一定的地理隔離有助於亞種的形成,進一步的地理隔離使它們的基因庫和基因頻率繼續朝不同方向發展,形成更大的差異。把這樣的群體和最初的種群放一起,將不發生基因交流,說明它們已經和原來的種群形成了生殖屏障,即生殖隔離。如果隻有地理隔離,一旦發生某種地質變化,兩個分開的小種群重新相遇,可以再融合在一起。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變時期。隻有地理隔離而不形成生殖隔離,隻能產生生物新類型或亞種,絕不可能產生新的物種。生殖隔離是物種形成的關鍵,是物種形成的最後階段,是物種間真正的界線。生殖隔離保持了物種間的不可交配性,從而也保證了物種的相對穩定性。生殖隔離分受精前隔離和受精後隔離。教材中提到生物因求偶方式、繁殖期、開花季節、花形態等的不同而不能受精屬於受精前生殖隔離。胚胎發育早期死亡或產生後代不能繁殖後代屬於受精後生殖隔離。
③物種的形成
物種形成的形式是多種多樣的,比較常見的方式是經過長期的地理隔離而達到生殖隔離,生殖隔離一經形成,原先的一個物種就演化成兩個不同的物種。這種演化的過程是極其緩慢的。
不同物種間都存在生殖隔離,物種的形成必須經過生殖隔離時期,但不一定要經過地理隔離,如在同一自然區域A物種進化為B物種。但是在地理隔離基礎上,經選擇加速生殖隔離的形成,所以說經地理隔離、生殖隔離形成新物種是物種形成常見的方式。
(5)遺傳在生殖發育和種族進化中的作用
在生物個體發育中,遺傳可使子代與親代相似,從而保持物種的相對穩定性。遺傳在種族進化過程中的作用,是在一次次自然選擇的基礎上,不斷積累生物的微小變異成顯著有種變異,進而產生生物新類型或新的物種。
(6)現代生物進化理論的基本觀點
種群是生物進化的基本單位,生物進化的實質在於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,最終導致新物種的形成。其中突變和基因重組產生生物進化的原始材料,自然選擇使種群的基因頻率發生定向的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。