生物變異與進化 第4講

第4講生物的進化一、拉馬克的進化學說和達爾文的自然選擇學說1．拉馬克的進化學說

_________和____________是生物不斷進化的原因，生物是由低等到高等逐漸進化的。2．達爾文的自然選擇學說項目自然選擇主要觀點①過度繁殖②__________③遺傳變異④__________用進廢退獲得性遺傳生存斗爭適者生存項目

自然選擇評價貢獻①論證了生物是不斷進化的，對生物進化提出了合理的解釋②科學地解釋了生物多樣性的形成原因不足①對__________的本質(zhì)不能作出科學的解釋②對生物進化的解釋局限于個體水平③強調(diào)物種形成都是________的結果，不能解釋物種大爆發(fā)現(xiàn)象遺傳變異漸變二、現(xiàn)代生物進化理論1．種群是生物進化的基本單位(1)種群：生活在一定區(qū)域的__________的全部個體。(2)基因庫：一個種群中全部個體所含有的全部基因。(3)基因頻率：在一個種群基因庫中，某個基因占__________________的比率。(4)生物進化的實質(zhì)：種群__________定向改變。[解惑]

種群在繁衍過程中，個體有新老交替，基因卻代代相傳，因此，研究生物的進化僅僅研究個體是否與環(huán)境相適應是不夠的，還必須研究種群的基因組成變化。同種生物全部等位基因數(shù)基因頻率基因突變?nèi)旧w變異不定向原材料3．自然選擇決定生物進化的方向(1)原因：不斷淘汰不利變異的基因，積累有利變異的基因。(2)結果：種群的基因頻率發(fā)生________改變。4．隔離導致物種形成(1)隔離類型：常見的有_________和_________。(2)隔離實質(zhì)：________不能自由交流。(3)物種形成三個基本環(huán)節(jié)：_______________、________及________。(4)新物種形成的標志：_________。定向地理隔離生殖隔離基因突變和基因重組自然選擇隔離生殖隔離[巧記]生物進化種群單位因頻變，突變重組原材料，變異無向自選定，物種形成必隔離。[解惑]

東北虎和華南虎不存在生殖隔離，是同一物種。三、共同進化與生物多樣性的形成1．共同進化(1)概念：不同物種之間、________________之間在相互影響中不斷進化和發(fā)展。(2)原因：生物與生物之間的相互選擇和生物與無機環(huán)境之間的相互影響。生物與無機環(huán)境2．生物多樣性的形成(1)內(nèi)容：_____多樣性、_____多樣性、生態(tài)系統(tǒng)多樣性。(2)形成原因：生物的共同進化。(3)研究生物進化歷程的主要依據(jù)：________。3．生物進化理論在發(fā)展(1)中性學說(微觀)：大量的基因突變是中性的，導致生物進化的是_________的積累，而不是_________。(2)間斷平衡說(宏觀)：生物的進化并非總是漸進的，而是________與________并存的過程。(3)生物進化理論不會停滯不前，而是在__________?；蛭锓N化石中性突變自然選擇漸進躍進不斷發(fā)展自然選擇學說1．學說的歸納主要內(nèi)容①過度繁殖加劇了生存斗爭，生存斗爭是生物進化的動力；

②遺傳變異是生物進化的內(nèi)因；變異是不定向的，為生物的進化提供了原材料；

③在生存斗爭中，適者生存，不適者被淘汰的過程叫自然選擇；④自然選擇是長期緩慢的過程，決定著生物進化的方向進化模型歷史貢獻①較好地解釋了生物的多樣性和適應性；②相對系統(tǒng)地解釋了生物進化的原因，揭示了生物的統(tǒng)一性；③使生物學擺脫了神學束縛局限性①未能對遺傳和變異的本質(zhì)作出科學的解釋。接受了拉馬克關于器官“用進廢退”和“獲得性遺傳”的觀點；②對生物進化的解釋局限于個體水平；③強調(diào)物種形成都是漸變的結果，不能很好地解釋物種大爆發(fā)現(xiàn)象2．學說的解讀(1)自然選擇的對象①直接對象是生物的變異性狀(表現(xiàn)型)。②間接對象是相關的基因型。③根本對象是與變異性狀相對應的基因。即自然選擇的實質(zhì)是環(huán)境對變異所對應的基因的選擇，因而可以改變種群的基因頻率。(2)自然選擇的因素：對生物的變異起選擇作用的是個體所處的自然環(huán)境。(3)自然選擇的動力：生存斗爭。①類型：包括種內(nèi)斗爭、種間斗爭、生物與無機環(huán)境之間的斗爭。分析以下圖解，回答相關問題。(1)圖甲表示達爾文的物種形成解釋模型，分析可知，其中的兩個推論分別是：推論1：____________________________________________。推論3：____________________________________________。(2)生物的變異是不定向的，定向的_________決定了生物進化的方向，達爾文論證了生物是不斷進化的，并且對生物進化的原因提出了合理的解釋，但是這一學說存在一定局限性,如對遺傳和變異的本質(zhì)沒有作出科學的解釋、對進化原因的解釋局限于________水平等。個體間存在著生存斗爭有利變異逐代積累，生物不斷進化出新類型自然選擇個體(3)某海島上生活著一種昆蟲，經(jīng)調(diào)查其翅的長度和個體數(shù)的關系如圖乙中曲線所示。氣候變化，該海島開始常刮大風，若干年后再進行調(diào)查，請繪制出最可能的翅長度和個體數(shù)的關系曲線：對這一現(xiàn)象的出現(xiàn)作出解釋：_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)如右圖海島上常刮大風，翅長和翅短的變異個體以抗風和避風的方式可以避免大風將它們刮入大海而死亡。經(jīng)長期選擇，海島上的該種昆蟲的基因頻率分別向著翅長和翅短的方向發(fā)展，翅長和翅短的個體數(shù)均多于中等翅長的個體數(shù)[解析](1)達爾文的物種形成解釋模型由五個事實和三個推論組成，推論1是“個體間存在著生存斗爭”，推論3是“有利變異逐代積累，生物不斷進化出新類型”。(2)變異是不定向的，自然選擇定向決定進化的方向，達爾文的自然選擇學說對進化原因的解釋局限于個體水平。1.下列敘述中符合達爾文自然選擇學說原理的是(雙選)(

)A．食蟻獸具有長舌，是因為它長期舔食樹縫中的螞蟻而反復不斷伸長的緣故B．害蟲抗藥性的增強，是因為殺蟲劑使害蟲產(chǎn)生抗藥能力，并在后代中不斷積累C．狼和鹿通過捕食和被捕食的關系進行著相互選擇，結果狼和鹿的奔跑速度都變快D．現(xiàn)在人們雖然都生活在不同的人工環(huán)境中，但人類的進化仍然受到自然選擇的影響CD解析：A項內(nèi)容反應的是拉馬克的用進廢退學說；害蟲的抗藥性并不是使用殺蟲劑才出現(xiàn)的，抗藥性的產(chǎn)生是隨機突變的結果；狼和鹿之間相互選擇、共同進化，反映出了達爾文的自然選擇學說；人類無論生活在何種環(huán)境都要受自然選擇的影響?，F(xiàn)代生物進化理論1．主要內(nèi)容(1)種群是生物進化的基本單位概念定義解讀種群生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個體叫做種群；種群是繁殖和進化的基本單位

①同一區(qū)域(有特定范圍)②同種生物(同一物種，無生殖隔離)③全部個體(包括幼體、成年和老年個體)基因庫一個種群中全部個體所含有的全部基因

①所有個體(個體層次)②所有細胞(細胞層次)③所有基因(分子層次)[提醒]

自然選擇的實質(zhì)：定向改變基因頻率。(4)隔離與物種的形成①物種形成的三種典型模式模式一：漸變式——如加拉帕戈斯群島上13種地雀的形成。模式二：驟變式——主要是通過異源多倍體的染色體畸變的方式形成新物種,一出現(xiàn)可以很快形成生殖隔離(基因頻率改變)。此種方式多見于植物。模式三：人工創(chuàng)造新物種——通過植物體細胞雜交(如番茄—馬鈴薯)、多倍體遠緣雜交(如甘藍—蘿卜)、多倍體育種(如八倍體小黑麥)等方式也可以創(chuàng)造新物種。[提醒]

判斷兩種生物是否為同一物種的方法：若可以自然交配，并且后代為可育后代，

則屬同一物種。不能進行自然交配，或者交配繁殖出的后代為不可育后代(如馬與驢交配所生的騾不可育)就為不同物種。(5)共同進化與生物多樣性①共同進化類型共同進化類型包含類型舉例不同物種之間互利共生豆科植物與根瘤菌捕食獵豹和斑馬寄生黏液病毒和兔子競爭作物與雜草生物與無機環(huán)境之間生物影響環(huán)境、環(huán)境影響生物地球最早是無氧環(huán)境→厭氧生物→光合生物出現(xiàn)→空氣中有了氧氣→出現(xiàn)好氧生物②生物多樣性各層次間的關系③生物進化的歷程生物進化的趨勢：從原核生物到真核單細胞生物，再到真核多細胞生物；從異養(yǎng)生物到自養(yǎng)生物；從厭氧生物到需氧生物；從無性生殖到有性生殖;從低等到高等;從水生到陸生。2．自然選擇學說與現(xiàn)代生物進化理論比較不同點

①自然選擇學說沒有闡明遺傳和變異的本質(zhì)以及自然選擇的作用機理，而現(xiàn)代生物進化理論克服了這個缺點。②自然選擇學說研究生物個體的進化，而現(xiàn)代生物進化理論則強調(diào)群體的進化，認為種群是生物進化的基本單位。③現(xiàn)代生物進化理論認為生物進化的實質(zhì)——基因頻率的改變，從分子水平上闡述，而自然選擇學說從性狀水平上解釋進化。④現(xiàn)代生物進化理論強調(diào)隔離在物種形成中的作用相同點都能解釋生物進化的原因和生物的多樣性、適應性現(xiàn)代生物進化理論深刻改變了人們對自然界的看法。下列與生物進化相關的描述，正確的是(雙選)(

)A．生物進化的實質(zhì)在于種群中有利變異的保存和積累B．可遺傳變異為生物進化提供原材料，但不決定生物進化的方向C．地理隔離和生殖隔離是新物種形成的必要條件D.個體的基因在個體死亡后消失,種群通過繁殖保留基因庫[解析]生物進化的實質(zhì)是種群基因頻率的改變，A錯誤；生殖隔離是物種形成的必要條件，C錯誤。BD2．如圖是我國黃河兩岸a、b、c、d四個物種及其演化關系的模型，請據(jù)圖分析下列說法錯誤的是(雙選)(

)

A．由a物種進化為b、c兩個物種經(jīng)歷了從地理隔離到生殖隔離的過程B．黃河北岸的b物種遷移到黃河南岸后，不與c物種進化為同一物種，內(nèi)因是種群的基因庫不同，外因是存在地理隔離BDC．c物種的種群基因頻率發(fā)生了變化，則該物種一定在進化D．判斷d物種是否是不同于b物種的新物種的方法是觀察兩個物種的生物能否交配，并產(chǎn)生后代解析：A正確，a物種分布在黃河兩岸進化為b、c兩個物種經(jīng)歷了從地理隔離到生殖隔離的過程；B錯誤，b物種遷移到黃河南岸后,與c物種之間不存在地理隔離,而是存在生殖隔離;C正確，生物進化的實質(zhì)是種群基因頻率發(fā)生了變化，只要種群的基因頻率發(fā)生了改變,則生物一定發(fā)生了進化;D錯誤,不同物種的生物之間不能交配,或交配后不能產(chǎn)生“可育后代”?；蝾l率和基因型頻率的比較及計算1．基因頻率和基因型頻率的比較定義說明基因頻率

一個種群基因庫中，某個基因占全部等位基因數(shù)的比率。其計算公式為：某基因頻率＝該基因的數(shù)目/該基因與其等位基因的總數(shù)×100% 進化的實質(zhì)是種群基因頻率的改變基因型頻率基因型頻率改變，基因頻率不一定改變[提醒]

XY型性別決定生物,基因在X染色體上,Y染色體上無等位基因,計算時只計X染色體上的基因數(shù)不考慮Y染色體。ZW型性別決定也是這樣。這樣計算的前提是群體具有親子代的關系(因為要根據(jù)配子產(chǎn)生下一代的關系計算，所以不能是臨時組合的群體)。(2)已知親代基因頻率求子代基因型頻率(哈代—溫伯格定律)①成立前提種群非常大；所有雌雄個體之間自由交配；沒有遷入和遷出;沒有自然選擇；沒有基因突變。②計算公式當?shù)任换蛑挥袃蓚€時(A、a)，設p表示A的基因頻率，q表示a的基因頻率，則基因型AA的頻率為p2，Aa的頻率為2pq,aa的頻率為q2?！崤渥印馀渥覣aAAAAaaAaaa[提醒]

理想條件下，不管親代的基因型頻率如何，繁殖一代后基因頻率和基因型頻率都不發(fā)生改變(達到遺傳平衡)。某常染色體隱性遺傳病在人群中的發(fā)病率為1%，色盲在男性中的發(fā)病率為7%?，F(xiàn)有一對表現(xiàn)正常的夫婦，妻子為該常染色體遺傳病致病基因和色盲致病基因攜帶者。那么他們所生孩子同時患上述兩種遺傳病的概率是(

)A．1/88

B．1/22C．7/2200 D．3/800[解析]控制常染色體遺傳病的等位基因用A、a表示,X染色體上的等位基因用B、b表示,所以這對夫婦的基因型是A_XBY、AaXBXb,他們所生孩子患色盲的概率是1/4，根據(jù)題意可知,aa的概率＝1/100推出a的基因頻率＝1/10，A的基A因頻率＝9/10,丈夫是Aa的概率＝Aa/(Aa＋AA)＝(2×1/10×9/10)/[(2×1/10×9/10)＋(9/10×9/10)]＝2/11,所以他們所生孩子患常染色體遺傳病的概率是2/11×1/4＝1/22,那么他們所生小孩同時患上述兩種遺傳病的概率是:1/22×1/4＝1/88。3．據(jù)調(diào)查，某小學學生中基因型及比例為XBXB(42.32%)、XBXb(7.36%)、XbXb(0.32%)、XBY(46%)、XbY(4%)，則在該群體中B和b的基因頻率分別為(

)A．6%、8%

B．8%、92%C．78%、92% D．92%、8%解析：假設被調(diào)查的總人數(shù)為100個，由于B和b這對等位基因只存在于X染色體上，Y染色體上無相應的等位基因，故基因總數(shù)為150個，而B和b基因的個數(shù)分別為42.32×2＋7.36＋46＝138,7.36＋0.32×2＋4＝12，故B的基因頻率為138/150×100%＝92%,b的基因頻率為12/150×100%＝8%。D1．思維誤區(qū)誤區(qū)1種群和物種的區(qū)別辨析(1)物種是自然狀態(tài)下能夠交配并產(chǎn)生可育后代的一群生物，一個物種可能在不同地點和時間形成不同的種群。(2)種群是同一種生物、同一地點、同一時間形成的一個群體。種群“小”，不同種群間有地理隔離；物種“大”，不同物種間有生殖隔離。(3)判斷生物是不是同一物種，如果來歷不明，形態(tài)結構相似，可靠依據(jù)是是否存在生殖隔離。若存在生殖隔離，則不是同一物種。誤區(qū)2把生物進化誤當做新物種的形成辨析種群基因頻率的改變會引起生物發(fā)生進化；而物種的形成是以生殖隔離為標志的，此時兩個種群的基因庫已產(chǎn)生明顯差異，不能再進行基因交流。內(nèi)容物種形成生物進化標志生殖隔離出現(xiàn)

基因頻率改變變化后的生物與原生物的關系新物種形成，生殖隔離，質(zhì)變生物進化，基因頻率定向改變，量變二者聯(lián)系

①只有不同種群的基因庫產(chǎn)生了明顯差異，出現(xiàn)生殖隔離才形成新物種；②進化不一定產(chǎn)生新物種，新物種產(chǎn)生一定存在進化2．易錯點易錯點1環(huán)境條件在生物進化中的主要作用辨析達爾文認為在生物進化的過程中，環(huán)境條件對生物變異不是誘導作用而是選擇作用，生物首先產(chǎn)生大量不定向的變異，環(huán)境條件決定有利的變異保留下來，不利的變異被淘汰，也就是說環(huán)境條件起到選擇的作用，即變異在前、選擇在后。易錯點2基因頻率的計算方法辨析在計算的過程中，根據(jù)題目條件理清親子代關系和基因頻率與基因型頻率的關系，選擇恰當?shù)挠嬎惴椒?。下表是某種生物遷入新環(huán)境后，種群中某對等位基因的基因頻率變化情況，由這些數(shù)據(jù)不能得出的結論是(

)A.由于種群基因頻率改變，該種群發(fā)生了進化B．a(chǎn)基因控制的性狀可能適應新環(huán)境C．1970年，該種群中Aa的基因型頻率為18%D．基因頻率的改變是通過環(huán)境對生物個體的選擇實現(xiàn)的年份19001910192019301940195019601970基因A的頻率0.990.810.640.490.360.250.160.10基因a的頻率0.010.190.360.510.640.750.840.90C[分析]據(jù)表可知，A和a基因的頻率在發(fā)生變化，故該生物不斷進化；a基因的頻率在逐漸增大，說明a基因控制的性狀更適應新環(huán)境；假設1970年AA占X，Aa占Y，aa占(1－X－Y)，則A基因的頻率＝X＋Y/2＝0.1，a基因的頻率＝1－X－Y＋Y/2＝0.9，Y值不能確定。1．(2013·高考北京卷)安第斯山區(qū)有數(shù)十種蝙蝠以花蜜為食。其中，長舌蝠的舌長為體長的1.5倍。只有這種蝙蝠能從長筒花狹長的花冠筒底部取食花蜜，且為該植物的唯一傳粉者。由此無法推斷出(

)長舌蝠從長筒花中取食花蜜A．長舌有助于長舌蝠避開與其他蝙蝠的競爭B．長筒花可以在沒有長舌蝠的地方繁衍后代C．長筒花狹長的花冠筒是自然選擇的結果D．長舌蝠和長筒花相互適應，共同(協(xié)同)進化B解析：A項，長舌蝠因為擁有其他蝙蝠不具有的長舌，因此可以取食長筒花的花蜜，避開了與其他蝙蝠的競爭；B項，題干明確指出長舌蝠是長筒花的唯一傳粉者，由此可推斷長筒花不可能在沒有長舌蝠的地方繁衍；C項，正如長頸鹿的長頸是自然選擇的結果,長筒花狹長的花冠筒也是如此;D項，長舌蝠與長筒花相互選擇、共同進化。2．(2013·高考天津卷)家蠅對擬除蟲菊酯類殺蟲劑產(chǎn)生抗性，原因是神經(jīng)細胞膜上某通道蛋白中的一個亮氨酸替換為苯丙氨酸。下表是對某市不同地區(qū)家蠅種群的敏感性和抗性基因型頻率調(diào)查分析的結果。家蠅種群來源敏感性純合子(%)抗性雜合子(%)抗性純合子(%)甲地區(qū)78202乙地區(qū)64324丙地區(qū)84151下列敘述正確的是(

)A.上述通道蛋白中氨基酸的改變是基因堿基對缺失的結果B.甲地區(qū)家蠅種群中抗性基因頻率為22%C.比較三地區(qū)抗性基因頻率可知乙地區(qū)抗性基因突變率最高D.丙地區(qū)敏感性基因頻率高是自然選擇的結果解析：某通道蛋白中只有一個氨基酸被替換，可推知控制此蛋白質(zhì)合成的基因發(fā)生了堿基對的替換，A項錯誤。甲地區(qū)家蠅種群中抗性基因的頻率為(20＋2×2)/(100×2)×100%＝12%,B項錯誤。通過計算可知乙地區(qū)的抗性基因頻率是最高的，但是不能得出抗性基因突變率最高的結論，C項錯誤。丙地區(qū)敏感性基因頻率高、抗性基因頻率低是自然選擇的結果,D項正確。D3．(2013·高考江蘇卷)如圖為四個物種的進化關系樹(圖中百分數(shù)表示各物種與人類的DNA相似度)。DNA堿基進化速率按1%/百萬年計算，下列相關論述合理的是

(

)A．四個物種都由共同祖先通過基因突變而形成B．生殖隔離是物種朝不同方向發(fā)展的決定性因素C．人類與黑猩猩的DNA差異經(jīng)歷了約99萬年的累積D．大猩猩和人類的親緣關系，與大猩猩和非洲猴的親緣關系的遠近相同C解析：由圖可知，四個物種是由共同祖先經(jīng)過長期的自然選擇而形成的，基因突變、染色體變異和基因重組產(chǎn)生進化的原材料，A項錯誤；自然選擇決定生物進化的方向,B項錯誤;比較圖示可知，人類與黑猩猩DNA的差異為0.99%，DNA堿基進化速率按1%/百萬年計算，則人類與黑猩猩的DNA差異經(jīng)歷了約99萬年的累積，C項正確；比較圖中數(shù)據(jù)，大猩猩與人類的親緣關系比大猩猩與非洲猴的親緣關系要近，D項錯誤。4．(2013·高考海南卷)果蠅長翅(V)和(v)由一對常染色體上的等位基因控制。假定某果蠅種群有20000只果蠅，其中殘翅果蠅個體數(shù)量長期維持在4%，若再向該種群中引入20000只純合長翅果蠅，在不考慮其他因素影響的前提下，關于純合長翅果蠅引入后種群的敘述，錯誤的是(

)A．v基因頻率降低了50%B．V基因頻率增加了50%C．雜合果蠅比例降低了50%D．殘翅果蠅比例降低了50%B解析：由殘翅果蠅長期維持在4%可知：v2＝4%，則v＝20%,V＝1－v＝80%，因此可知引入前各基因型頻率為：vv＝0.22＝0.04、Vv＝2×0.2×0.8＝0.32、VV＝0.82＝0.64，進而可得基因型為vv、Vv、VV的個體分別為：800個、6400個和12800個。引入后的基因頻率為：v＝(800×2＋6400)/(40000×2)＝

0.1，V＝0.9，因此A正確，B錯誤。雜合子果蠅和殘