中學生物/目錄/綜合進化理論的主要內容/種群是生物進化的基本單位

達爾文的自然選擇學說指出，在一種生物的群體中出現有利變異的個體容易存活，並且有較多的機會留下後代。也就是說，自然選擇直接作用的是生物個體的表現型。但是，在自然界，沒有哪個個體是長生不死的，個體的表現型也會隨着個體的死亡而消失，決定表現型的基因卻可以隨着生殖世代延續並且在群體中擴散，可見，研究生物的進化，僅研究個體的表現型是否與環境相適應是不夠的，還必須研究群體基因組成的變化。

種群的概念

通過前面的學習，你其實已經有了種群的概念了。你能回憶起來嗎？

生活在一定區域的同種物的全部個體叫做種群。例如，一片樹林中的全部獼猴是一個種群，一片草地的所有蒲公英也是一個種群。種群中的個體並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給後代。

種群在繁衍過程中，個體有新老交替，基因卻代代相傳。例如許多。昆蟲如蝗蟲，他們的壽命都不足一年，所有的蝗蟲都會在秋風中死去，其中有些個體成功地完成生殖，此前在土壤中埋下受精卵。來年春夏之交，部分受精卵成功的發育成蝗蟲。從前一年的蝗蟲種群相比，新形成的蝗蟲種群在基因組成上會有變化嗎？你不妨根據前面所學遺傳變異和自然選擇的知識，嘗試自己作出推測。

遺傳平衡

一個種群中全部個體所含有的全部基因叫做這個種群的基因庫。在一個種群基因庫中某個基因占全部等位基因數的比率叫做基因頻率。

假如種群是極大的，種群個體間的交配是隨機的，控制某對相對性狀的基因A和a都不產生突變，種群之間不存在個體的遷移和基因交流，自然選擇對該性狀不起作用，那麼這個種群的基因頻率，就可以一代代穩定不變，保持平衡。這就是遺傳平衡定律，又稱哈迪-溫伯格定律。

如果種群中一對等位基因為A和a，用$p$表示基因A的頻率，$q$表示基因a的頻率，那麼，在平衡狀況下，基因型AA的頻率為$p^{2}$，基因型aa的頻率為$q^{2}$，基因型Aa的頻率為$2pq$。也就是說，基因頻率和基因型頻率滿足完全平方公式$(p+q)^{2}=p^{2}+2pq+q^{2}=1$。

設符合平衡條件的某一種群有AA、Aa、aa三種基因型，它們的頻率分別為$P$、$H$、$Q$；A的基因頻率為$p$，a的基因頻率為$q$。那麼，有：

$p=P+{{H} \over {2}}\qquad q=Q+{{H} \over {2}}$

$P=p^{2}\qquad H=2pq\qquad Q=q^{2}$

進化的實質

從遺傳平衡定律中我們可以看到，當一個種群，保持了遺傳平衡時，基因世代代不變的；此時，我們可以認為，這個生物的種群是沒有進化的。所以，生物進化的實質，就是種群基因頻率，在自然選擇作用下的定向改變。