2023年高中生物競賽課件：達爾文學(xué)說與微進化+

第25章達爾文學(xué)說與微進化25.1進化理論的創(chuàng)立：歷史和證據(jù)25.2生物的微進化25.3自然選擇要求【掌握】

1.達爾文學(xué)說的核心理論——自然選擇學(xué)說的基本內(nèi)容。

2.進化、自然選擇、基因庫、基因頻率、群體、群體的遺傳結(jié)構(gòu)、微觀進化等基本概念。

3.群體的哈迪-溫伯格平衡及其必需條件。【理解】

微觀進化的5大影響因素及自然選擇的3種主要模式?！玖私狻?/p>

進化理論創(chuàng)立的歷史和證據(jù)?！局攸c、難點】

達爾文進化理論；生物的微進化。25.1

進化理論的創(chuàng)立：歷史和證據(jù)25.1.1進化理論的主要創(chuàng)立者之一——拉馬克

拉馬克：1744-1829，提出用進廢退進化論，認為這是生物產(chǎn)生變異的原因，又是生物適應(yīng)環(huán)境的結(jié)果，主要觀點如下：

1.現(xiàn)今存在的生物是由其他物種變化而來；

2.用進廢退；

3.獲得性遺傳：表觀遺傳；

4.定向變異：生物的變異一定是沿著適應(yīng)環(huán)境的方向改變的?！秳游飳W(xué)哲學(xué)》作者

——拉馬克25.1

進化理論的創(chuàng)立：歷史和證據(jù)25.1.1進化理論的主要創(chuàng)立者之一——拉馬克用進廢退：生物體的器官經(jīng)常使用就會變得發(fā)達，而不經(jīng)常使用就會逐漸退化25.1

進化理論的創(chuàng)立：歷史和證據(jù)獲得性遺傳：生物后天獲得的性狀是可以遺傳的

1809年，其著作《動物學(xué)哲學(xué)》出版發(fā)表25.1.1進化理論的主要創(chuàng)立者之一——拉馬克25.1

進化理論的創(chuàng)立：歷史和證據(jù)25.1.1進化理論的主要創(chuàng)立者之一——華萊士

阿爾弗雷德·拉塞爾·華萊士：1823-1913，英國博物學(xué)家、探險家、地理學(xué)家、人類學(xué)家與生物學(xué)家，獨立提出自然選擇理論，于1858年與達爾文同時提出進化理論。25.1

進化理論的創(chuàng)立：歷史和證據(jù)25.1.1進化理論的主要創(chuàng)立者之一——達爾文

查爾斯·羅伯特·達爾文：1809~1882，英國博物學(xué)家。1831年參加貝格爾號航海考察，歷時5年時間，在動植物和地質(zhì)方面進行了大量的觀察和采集，形成了生物進化的概念。1859年出版《物種起源》。25.1

進化理論的創(chuàng)立：歷史和證據(jù)25.1.1進化理論的主要創(chuàng)立者之一——達爾文完成了兩個理論突破：

1.共同由來學(xué)說

2.自然選擇學(xué)說25.1

進化理論的創(chuàng)立：歷史和證據(jù)25.1.2多重證據(jù)支持共同由來學(xué)說1.加拉帕戈斯地雀與共同由來學(xué)說25.1

進化理論的創(chuàng)立：歷史和證據(jù)25.1.2多重證據(jù)支持共同由來學(xué)說共同由來學(xué)說：那些相似又互有區(qū)別的物種來自一個共同的祖先，它們有一個共同由來，之間有或近或遠的親緣關(guān)系。由于所處地理環(huán)境的不同和食物資源以及中間關(guān)系不同，形成了互有差異的物種。1.加拉帕戈斯地雀與共同由來學(xué)說25.1

進化理論的創(chuàng)立：歷史和證據(jù)25.1.2多重證據(jù)支持共同由來學(xué)說1.加拉帕戈斯地雀與共同由來學(xué)說25.1

進化理論的創(chuàng)立：歷史和證據(jù)25.1.2多重證據(jù)支持共同由來學(xué)說生物地理學(xué)（同類生物）從加拉帕戈斯群島上地雀的異同提出了共同由來學(xué)說：所有生物有一個單一的起源，即有一個共同的祖先。1.加拉帕戈斯地雀與共同由來學(xué)說25.1

進化理論的創(chuàng)立：歷史和證據(jù)25.1.2多重證據(jù)支持共同由來學(xué)說2.形態(tài)學(xué)的比較研究為共同由來學(xué)說提供重要證據(jù)（比較解剖學(xué))25.1

進化理論的創(chuàng)立：歷史和證據(jù)人類和其他類人猿沒有尾巴，但都有退化的尾骨比較解剖學(xué)證據(jù)：比較解剖學(xué)是研究比較脊椎動物的器官、系統(tǒng)的形態(tài)和結(jié)構(gòu)的科學(xué)。比較解剖學(xué)可以為這些生物是否有共同祖先尋找證據(jù)。比較解剖學(xué)為生物進化提供的最重要的證據(jù)是同源器官25.1

進化理論的創(chuàng)立：歷史和證據(jù)25.1.2多重證據(jù)支持共同由來學(xué)說2.形態(tài)學(xué)的比較研究為共同由來學(xué)說提供重要證據(jù)（胚胎學(xué)）8種脊椎動物早期胚胎比較胚胎學(xué)證據(jù)：

胚胎學(xué)是指研究動植物胚胎的形成和發(fā)育過程的學(xué)科。比較不同動物以及人的胚胎發(fā)育過程，也可以看到進化的印跡。脊椎動物在胚胎發(fā)育早期都有彼此相似的階段。推斷：脊椎動物之間具有一定的親緣關(guān)系；人和其他脊椎動物有共同祖先。人和其他脊椎動物在胚胎發(fā)育初期，不僅外形像魚，在結(jié)構(gòu)上都有鰓裂和尾。這些生物都起源于一個共同的原始祖先，并且它們的共同原始祖先生活在水中。胚胎發(fā)育晚期，除魚之外，人和其他脊椎動物的鰓裂都消失了，人的尾也消失了。當(dāng)生物不再需要某種結(jié)構(gòu)的功能時，這種結(jié)構(gòu)就會退化。體現(xiàn)了生物對環(huán)境的一種適應(yīng)，說明了生物是不斷進化的。25.1

進化理論的創(chuàng)立：歷史和證據(jù)25.1.2多重證據(jù)支持共同由來學(xué)說3.化石記錄為共同由來學(xué)說和生物進化提供了最直接、最重要的證據(jù)南美草原發(fā)現(xiàn)的雕齒獸化石與現(xiàn)存生物犰狳[qiúyú]進行比較，發(fā)現(xiàn)它們都有相似的甲殼。25.1

進化理論的創(chuàng)立：歷史和證據(jù)25.1.2多重證據(jù)支持共同由來學(xué)說3.化石記錄為共同由來學(xué)說和生物進化提供了最直接、最重要的證據(jù)馬科譜系：第一個搞清楚的化石生物譜系，它為進化論提供了有力的古生物學(xué)方面的證據(jù)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)大量化石證據(jù)證實：

生物是由原始的共同祖先經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代逐漸進化而來的。

生物的進化順序：

簡單→復(fù)雜

低等→高等

水生→陸生

綜上所述，化石記錄和來自生物地理學(xué)、比較解剖學(xué)及胚胎學(xué)等方面的研究都給生物進化論提供了有力的支持，這些證據(jù)相互補充、相互印證，并構(gòu)成完整的證據(jù)鏈，為共同由來學(xué)說奠定了堅實的基礎(chǔ)。25.1

進化理論的創(chuàng)立：歷史和證據(jù)25.1.3人工選擇效應(yīng)是自然選擇的佐證25.1

進化理論的創(chuàng)立：歷史和證據(jù)25.1.3人工選擇效應(yīng)是自然選擇的佐證鯽魚金魚各種金魚各種金魚與鯽魚形態(tài)差別很大，但其染色體數(shù)目（2n=100）卻是一樣的。并且不同的金魚與野生的鯽魚之間均不存在生殖隔離。自然選擇與人工選擇

自然界的生物也普遍存在輕微變異和個體差異。經(jīng)過長時間的反復(fù)選擇，在自然界也會出現(xiàn)類似人工選擇的效應(yīng)，微小變異積累成顯著變異，使其更加適應(yīng)環(huán)境。

可遺傳變異和繁殖過剩是自然選擇學(xué)說的重要事實根據(jù)。

自然選擇是生物進化的一個重要因素。25.1

進化理論的創(chuàng)立：歷史和證據(jù)25.2

生物的微進化微進化：在物種范圍內(nèi)，隨時間的推移，群體遺傳結(jié)構(gòu)發(fā)生的變化。這可能是新物種產(chǎn)生的前兆，如人類的進化。宏進化：研究物種和物種以上分類群的演變歷程，如動物的進化。25.2.1群體是生物微進化的基本單位25.2

生物的微進化群體（population）：一群能夠相互繁育的個體組成群體。群體是生殖的基本單位，也是微進化的基本單位。在一個生物群體中，個體之間既存在著一定的相似性（相同的染色體組型），又存在差異（多種等位基因的存在使基因重組、交換、突變）。等位基因（allele）：位于一對同源染色體的相同位置上控制著相對性狀的一對基因。它是出現(xiàn)在染色體某特定座位上的兩個或多個基因中的一個。25.2.1群體是生物微進化的基本單位25.2

生物的微進化

在自然群體中存在大量變異，而且這些變異可進行重組，方式有：

1.減數(shù)分裂過程中同源染色體的獨立分配；

2.減數(shù)分裂中非姐妹染色單體的交換；

3.精子和卵子的隨機結(jié)合。25.2.1群體是生物微進化的基本單位25.2

生物的微進化一個種群中全部個體的基因的總和稱為基因庫（genepool）；一個基因座位上的不同等位基因在群體中的頻率稱為等位基因頻率群體中各種等位基因的頻率和它們在各種基因型中的數(shù)量分布構(gòu)成了群體的遺傳結(jié)構(gòu)。25.2.2理想群體的哈迪-溫伯格平衡25.2

生物的微進化哈迪-溫伯格平衡：在理想群體中，從上一個世代到下一個世代遺傳結(jié)構(gòu)不會改變。不管經(jīng)過多少代，等位基因的頻率保持不變，群體若處于這種狀態(tài)，則稱為哈迪-溫伯格平衡。例如：p為第一代群體中等位基因A的頻率，q為等位基因a的頻率，則p2

+2pq+q2=1，分別代表AA、2Aa、aa基因型的頻率；第二代群體中等位基因A的頻率p’=p25.2.2理想群體的哈迪-溫伯格平衡25.2

生物的微進化理想群體的條件：1.群體足夠大2.和其他群體完全隔離，它們之間沒有基因交流3.沒有突變發(fā)生4.個體之間隨機交配5.沒有自然選擇等位基因頻率穩(wěn)定25.2.3

5種因素導(dǎo)致群體遺傳結(jié)構(gòu)的變化25.2

生物的微進化1.遺傳漂變：基因頻率在小群體里隨機增減的現(xiàn)象由于小群體與其它群體相隔離，不能充分隨機交配，因而在小群體內(nèi)基因不能達到完全自由分離和組合，使基因頻率容易產(chǎn)生偏差；一般群體愈小就愈易發(fā)生遺傳漂變作用；遺傳漂變的作用：可以將那些中性或有利的性狀在群體中繼續(xù)保留下來，而不被消滅；例：人的血型基因頻率的差異25.2.3

5種因素導(dǎo)致群體遺傳結(jié)構(gòu)的變化25.2

生物的微進化2.基因流：同一物種的不同群體之間的隔離往往是不完全的，存在程度不同的基因流動，即基因流?；蛄鲃涌赡軙ㄟ^動物種群的遷徙或植物花粉的隨風(fēng)飄散等過程完成。25.2.3

5種因素導(dǎo)致群體遺傳結(jié)構(gòu)的變化25.2

生物的微進化基因流：可發(fā)生在同種或不同種的生物種群之間。25.2.3

5種因素導(dǎo)致群體遺傳結(jié)構(gòu)的變化25.2

生物的微進化3.突變：包括點突變、染色體畸變突變加上基因漂變或自然選擇，使突變基因可以迅速增大它在群體中的頻率，例如：生物抗性（耐藥性）的形成。25.2.3

5種因素導(dǎo)致群體遺傳結(jié)構(gòu)的變化25.2

生物的微進化4.雌雄配子間的非隨機交配美貌誘惑甜言蜜語暴力攻擊不離不棄25.2.3

5種因素導(dǎo)致群體遺傳結(jié)構(gòu)的變化25.2

生物的微進化5.自然選擇是導(dǎo)致基因庫變化的最重要因素25.2.4

近交、遠交和雜種優(yōu)勢25.2

生物的微進化近交：兩個親緣關(guān)系密切的個體之間的交配。近交的主要遺傳效應(yīng)是群體中純合基因型增多。近交衰退：有親緣關(guān)系的親本進行交配，可使原本是雜交繁殖的生物增加純合性，從而提高基因的穩(wěn)定性，但往往伴同出現(xiàn)后代減少、后代弱小或后代不育的現(xiàn)象。發(fā)生近交衰退的原因：1.有害的隱性基因暴露；2.基因庫多樣性的降低。25.2.4近交、遠交和雜種優(yōu)勢25.2

生物的微進化近交的極端形式是自體受精，即自交，如水稻、小麥。生物采取多種方式避免近交衰退自交不親和：有完全花并可以形成正常雌、雄配子，但缺乏自花授粉結(jié)實能力的一種自交不育性。如：甘藍、黑麥、白菜型油菜、向日葵、甜菜、白菜和甘薯25.2.4近交、遠交和雜種優(yōu)勢25.2

生物的微進化遠交又稱雜交：親緣關(guān)系較遠的個體互相交配遠交的遺傳效應(yīng)是增加群體的雜合性，有利于保護基因庫的多樣性。雜種優(yōu)勢：雜交子代在生長、生活力、繁殖能力、抗逆性、產(chǎn)量和品質(zhì)等方面均優(yōu)于雙親均值的現(xiàn)象。雜種優(yōu)勢是提高農(nóng)作物產(chǎn)量和質(zhì)量的主要途徑之一。25.2.4近交、遠交和雜種優(yōu)勢25.2

生物的微進化自交系雙雜交玉米：自交系1自交系2×雜種1/2自交系3自交系4×雜種3/4×雜種1/2/3/425.2.4近交、遠交和雜種優(yōu)勢25.2

生物的微進化三系法雜交水稻：雄性不育系：雌雄同株植物中，雄蕊發(fā)育不正常，不能產(chǎn)生有功能的花粉，但它的雌蕊發(fā)育正常，能接受正常花粉而受精結(jié)實，并能將雄性不育性遺傳給后代的植物品系。雄性不育保持系：當(dāng)作為父本與不育系雜交時，能使F1保持雄性不育性的植物品系，可將雄性不育基因傳遞下去。雄性不育恢復(fù)系：能使不育系恢復(fù)正常結(jié)實的品系（種）。25.2.4近交、遠交和雜種優(yōu)勢25.2

生物的微進化三系法培育水稻雜交品種25.3自然選擇英國曼徹斯特工業(yè)區(qū)椒花蛾的黑化25.3.1

自然選擇就是有差別的存活和生殖25.3自然選擇25.3.1自然選擇就是有差別的存活和生殖發(fā)生自然選擇的條件:

1.種群內(nèi)存在不同基因型的個體

2.不同基因型的表型性狀影響個體的存活率或生殖率

3.不同基因型個體世代之間的增長率產(chǎn)生了差異，導(dǎo)致群體的基因頻率發(fā)生變化自然選擇的前提：

生物本身提供的無窮的變異，這變異是不定的和隨機的。自然選擇是這些隨機變異的非隨機保存和淘汰。為描述生物在存活率和生殖率的差別程度，引入了適合度的概念25.3自然選擇25.3.1自然選擇就是有差別的存活和生殖25.3自然選擇25.3.1自然選擇就是有差別的存活和生殖合適度：一個生物能存活并把它的基因傳給下一代的能力，

一般把具有最高適合度的基因型的相對適合度定為1；選擇系數(shù)：不同個體在同一種環(huán)境條件下被淘汰的百分率選擇系數(shù)=1-適合度25.3自然選擇25.3.2

一因多效和選擇壓選擇壓：在2個相對性狀之間，一個性狀被選擇而生存下來的優(yōu)勢?；蛘哒f，在2個基因頻率之間，一個比另一個更能生存下來的優(yōu)勢。例如雄鴨的羽毛正選擇壓：對生物體的生存和生殖有利的基因效應(yīng)負選擇壓：對生物體的生存和生殖不利的基因效應(yīng)在自然界，選擇壓的增加和減弱是交替發(fā)生的25.3自然選擇25.3.3

自然選擇的靶子是整個生物體自然選擇的靶子是整個生物體，它通過作用于表型而選取或剔除基因型。每個生物體都有若干與其環(huán)境條件和生存方式相適應(yīng)的機制，每種機制往往由多種表型整合而成，例如小麥抗FHB；任何一種基因型的適合度都會在一定程度上依賴于其他基因，例如海洋鬣[liè]鱗蜥。25.3自然選擇25.3.4

自然選擇有3個主要模式1.穩(wěn)定性選擇：中間類型適合度高3.分裂選擇：兩個極端類型適合度高，中間類型適合度低2.定向選擇：向著更加適應(yīng)環(huán)境的方向進化25.3自然選擇25.3.5

平行進化彰顯自然選擇的巨大作用平行進化（趨同進化）：兩個親緣關(guān)系較遠的物種因有相近的進化方向而分別獨立地進化出相似的外觀和行為。如：袋食蟻獸（有袋類）和食蟻獸（胎盤類），鯨魚（哺乳類）和魚類不同由來的動物生活在相似的環(huán)境條件下，自然選擇的作用使它們形成相似的適應(yīng)性。25.3自然選擇25.3.6

自然選擇與復(fù)雜器官的演化眼杯：渦蟲的眼25.3自然選擇2