生物变异与进化 第4讲

第4讲生物的进化一、拉马克的进化学说和达尔文的自然选择学说1．拉马克的进化学说

_________和____________是生物不断进化的原因，生物是由低等到高等逐渐进化的。2．达尔文的自然选择学说项目自然选择主要观点①过度繁殖②__________③遗传变异④__________用进废退获得性遗传生存斗争适者生存项目

自然选择评价贡献①论证了生物是不断进化的，对生物进化提出了合理的解释②科学地解释了生物多样性的形成原因不足①对__________的本质不能作出科学的解释②对生物进化的解释局限于个体水平③强调物种形成都是________的结果，不能解释物种大爆发现象遗传变异渐变二、现代生物进化理论1．种群是生物进化的基本单位(1)种群：生活在一定区域的__________的全部个体。(2)基因库：一个种群中全部个体所含有的全部基因。(3)基因频率：在一个种群基因库中，某个基因占__________________的比率。(4)生物进化的实质：种群__________定向改变。[解惑]

种群在繁衍过程中，个体有新老交替，基因却代代相传，因此，研究生物的进化仅仅研究个体是否与环境相适应是不够的，还必须研究种群的基因组成变化。同种生物全部等位基因数基因频率基因突变染色体变异不定向原材料3．自然选择决定生物进化的方向(1)原因：不断淘汰不利变异的基因，积累有利变异的基因。(2)结果：种群的基因频率发生________改变。4．隔离导致物种形成(1)隔离类型：常见的有_________和_________。(2)隔离实质：________不能自由交流。(3)物种形成三个基本环节：_______________、________及________。(4)新物种形成的标志：_________。定向地理隔离生殖隔离基因突变和基因重组自然选择隔离生殖隔离[巧记]生物进化种群单位因频变，突变重组原材料，变异无向自选定，物种形成必隔离。[解惑]

东北虎和华南虎不存在生殖隔离，是同一物种。三、共同进化与生物多样性的形成1．共同进化(1)概念：不同物种之间、________________之间在相互影响中不断进化和发展。(2)原因：生物与生物之间的相互选择和生物与无机环境之间的相互影响。生物与无机环境2．生物多样性的形成(1)内容：_____多样性、_____多样性、生态系统多样性。(2)形成原因：生物的共同进化。(3)研究生物进化历程的主要依据：________。3．生物进化理论在发展(1)中性学说(微观)：大量的基因突变是中性的，导致生物进化的是_________的积累，而不是_________。(2)间断平衡说(宏观)：生物的进化并非总是渐进的，而是________与________并存的过程。(3)生物进化理论不会停滞不前，而是在__________。基因物种化石中性突变自然选择渐进跃进不断发展自然选择学说1．学说的归纳主要内容①过度繁殖加剧了生存斗争，生存斗争是生物进化的动力；

②遗传变异是生物进化的内因；变异是不定向的，为生物的进化提供了原材料；

③在生存斗争中，适者生存，不适者被淘汰的过程叫自然选择；④自然选择是长期缓慢的过程，决定着生物进化的方向进化模型历史贡献①较好地解释了生物的多样性和适应性；②相对系统地解释了生物进化的原因，揭示了生物的统一性；③使生物学摆脱了神学束缚局限性①未能对遗传和变异的本质作出科学的解释。接受了拉马克关于器官“用进废退”和“获得性遗传”的观点；②对生物进化的解释局限于个体水平；③强调物种形成都是渐变的结果，不能很好地解释物种大爆发现象2．学说的解读(1)自然选择的对象①直接对象是生物的变异性状(表现型)。②间接对象是相关的基因型。③根本对象是与变异性状相对应的基因。即自然选择的实质是环境对变异所对应的基因的选择，因而可以改变种群的基因频率。(2)自然选择的因素：对生物的变异起选择作用的是个体所处的自然环境。(3)自然选择的动力：生存斗争。①类型：包括种内斗争、种间斗争、生物与无机环境之间的斗争。分析以下图解，回答相关问题。(1)图甲表示达尔文的物种形成解释模型，分析可知，其中的两个推论分别是：推论1：____________________________________________。推论3：____________________________________________。(2)生物的变异是不定向的，定向的_________决定了生物进化的方向，达尔文论证了生物是不断进化的，并且对生物进化的原因提出了合理的解释，但是这一学说存在一定局限性,如对遗传和变异的本质没有作出科学的解释、对进化原因的解释局限于________水平等。个体间存在着生存斗争有利变异逐代积累，生物不断进化出新类型自然选择个体(3)某海岛上生活着一种昆虫，经调查其翅的长度和个体数的关系如图乙中曲线所示。气候变化，该海岛开始常刮大风，若干年后再进行调查，请绘制出最可能的翅长度和个体数的关系曲线：对这一现象的出现作出解释：_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)如右图海岛上常刮大风，翅长和翅短的变异个体以抗风和避风的方式可以避免大风将它们刮入大海而死亡。经长期选择，海岛上的该种昆虫的基因频率分别向着翅长和翅短的方向发展，翅长和翅短的个体数均多于中等翅长的个体数[解析](1)达尔文的物种形成解释模型由五个事实和三个推论组成，推论1是“个体间存在着生存斗争”，推论3是“有利变异逐代积累，生物不断进化出新类型”。(2)变异是不定向的，自然选择定向决定进化的方向，达尔文的自然选择学说对进化原因的解释局限于个体水平。1.下列叙述中符合达尔文自然选择学说原理的是(双选)(

)A．食蚁兽具有长舌，是因为它长期舔食树缝中的蚂蚁而反复不断伸长的缘故B．害虫抗药性的增强，是因为杀虫剂使害虫产生抗药能力，并在后代中不断积累C．狼和鹿通过捕食和被捕食的关系进行着相互选择，结果狼和鹿的奔跑速度都变快D．现在人们虽然都生活在不同的人工环境中，但人类的进化仍然受到自然选择的影响CD解析：A项内容反应的是拉马克的用进废退学说；害虫的抗药性并不是使用杀虫剂才出现的，抗药性的产生是随机突变的结果；狼和鹿之间相互选择、共同进化，反映出了达尔文的自然选择学说；人类无论生活在何种环境都要受自然选择的影响。现代生物进化理论1．主要内容(1)种群是生物进化的基本单位概念定义解读种群生活在一定区域的同种生物的全部个体叫做种群；种群是繁殖和进化的基本单位

①同一区域(有特定范围)②同种生物(同一物种，无生殖隔离)③全部个体(包括幼体、成年和老年个体)基因库一个种群中全部个体所含有的全部基因

①所有个体(个体层次)②所有细胞(细胞层次)③所有基因(分子层次)[提醒]

自然选择的实质：定向改变基因频率。(4)隔离与物种的形成①物种形成的三种典型模式模式一：渐变式——如加拉帕戈斯群岛上13种地雀的形成。模式二：骤变式——主要是通过异源多倍体的染色体畸变的方式形成新物种,一出现可以很快形成生殖隔离(基因频率改变)。此种方式多见于植物。模式三：人工创造新物种——通过植物体细胞杂交(如番茄—马铃薯)、多倍体远缘杂交(如甘蓝—萝卜)、多倍体育种(如八倍体小黑麦)等方式也可以创造新物种。[提醒]

判断两种生物是否为同一物种的方法：若可以自然交配，并且后代为可育后代，

则属同一物种。不能进行自然交配，或者交配繁殖出的后代为不可育后代(如马与驴交配所生的骡不可育)就为不同物种。(5)共同进化与生物多样性①共同进化类型共同进化类型包含类型举例不同物种之间互利共生豆科植物与根瘤菌捕食猎豹和斑马寄生黏液病毒和兔子竞争作物与杂草生物与无机环境之间生物影响环境、环境影响生物地球最早是无氧环境→厌氧生物→光合生物出现→空气中有了氧气→出现好氧生物②生物多样性各层次间的关系③生物进化的历程生物进化的趋势：从原核生物到真核单细胞生物，再到真核多细胞生物；从异养生物到自养生物；从厌氧生物到需氧生物；从无性生殖到有性生殖;从低等到高等;从水生到陆生。2．自然选择学说与现代生物进化理论比较不同点

①自然选择学说没有阐明遗传和变异的本质以及自然选择的作用机理，而现代生物进化理论克服了这个缺点。②自然选择学说研究生物个体的进化，而现代生物进化理论则强调群体的进化，认为种群是生物进化的基本单位。③现代生物进化理论认为生物进化的实质——基因频率的改变，从分子水平上阐述，而自然选择学说从性状水平上解释进化。④现代生物进化理论强调隔离在物种形成中的作用相同点都能解释生物进化的原因和生物的多样性、适应性现代生物进化理论深刻改变了人们对自然界的看法。下列与生物进化相关的描述，正确的是(双选)(

)A．生物进化的实质在于种群中有利变异的保存和积累B．可遗传变异为生物进化提供原材料，但不决定生物进化的方向C．地理隔离和生殖隔离是新物种形成的必要条件D.个体的基因在个体死亡后消失,种群通过繁殖保留基因库[解析]生物进化的实质是种群基因频率的改变，A错误；生殖隔离是物种形成的必要条件，C错误。BD2．如图是我国黄河两岸a、b、c、d四个物种及其演化关系的模型，请据图分析下列说法错误的是(双选)(

)

A．由a物种进化为b、c两个物种经历了从地理隔离到生殖隔离的过程B．黄河北岸的b物种迁移到黄河南岸后，不与c物种进化为同一物种，内因是种群的基因库不同，外因是存在地理隔离BDC．c物种的种群基因频率发生了变化，则该物种一定在进化D．判断d物种是否是不同于b物种的新物种的方法是观察两个物种的生物能否交配，并产生后代解析：A正确，a物种分布在黄河两岸进化为b、c两个物种经历了从地理隔离到生殖隔离的过程；B错误，b物种迁移到黄河南岸后,与c物种之间不存在地理隔离,而是存在生殖隔离;C正确，生物进化的实质是种群基因频率发生了变化，只要种群的基因频率发生了改变,则生物一定发生了进化;D错误,不同物种的生物之间不能交配,或交配后不能产生“可育后代”。基因频率和基因型频率的比较及计算1．基因频率和基因型频率的比较定义说明基因频率

一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率。其计算公式为：某基因频率＝该基因的数目/该基因与其等位基因的总数×100% 进化的实质是种群基因频率的改变基因型频率基因型频率改变，基因频率不一定改变[提醒]

XY型性别决定生物,基因在X染色体上,Y染色体上无等位基因,计算时只计X染色体上的基因数不考虑Y染色体。ZW型性别决定也是这样。这样计算的前提是群体具有亲子代的关系(因为要根据配子产生下一代的关系计算，所以不能是临时组合的群体)。(2)已知亲代基因频率求子代基因型频率(哈代—温伯格定律)①成立前提种群非常大；所有雌雄个体之间自由交配；没有迁入和迁出;没有自然选择；没有基因突变。②计算公式当等位基因只有两个时(A、a)，设p表示A的基因频率，q表示a的基因频率，则基因型AA的频率为p2，Aa的频率为2pq,aa的频率为q2。♂配子♀配子AaAAAAaaAaaa[提醒]

理想条件下，不管亲代的基因型频率如何，繁殖一代后基因频率和基因型频率都不发生改变(达到遗传平衡)。某常染色体隐性遗传病在人群中的发病率为1%，色盲在男性中的发病率为7%。现有一对表现正常的夫妇，妻子为该常染色体遗传病致病基因和色盲致病基因携带者。那么他们所生孩子同时患上述两种遗传病的概率是(

)A．1/88

B．1/22C．7/2200 D．3/800[解析]控制常染色体遗传病的等位基因用A、a表示,X染色体上的等位基因用B、b表示,所以这对夫妇的基因型是A_XBY、AaXBXb,他们所生孩子患色盲的概率是1/4，根据题意可知,aa的概率＝1/100推出a的基因频率＝1/10，A的基A因频率＝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,所以他们所生孩子患常染色体遗传病的概率是2/11×1/4＝1/22,那么他们所生小孩同时患上述两种遗传病的概率是:1/22×1/4＝1/88。3．据调查，某小学学生中基因型及比例为XBXB(42.32%)、XBXb(7.36%)、XbXb(0.32%)、XBY(46%)、XbY(4%)，则在该群体中B和b的基因频率分别为(

)A．6%、8%

B．8%、92%C．78%、92% D．92%、8%解析：假设被调查的总人数为100个，由于B和b这对等位基因只存在于X染色体上，Y染色体上无相应的等位基因，故基因总数为150个，而B和b基因的个数分别为42.32×2＋7.36＋46＝138,7.36＋0.32×2＋4＝12，故B的基因频率为138/150×100%＝92%,b的基因频率为12/150×100%＝8%。D1．思维误区误区1种群和物种的区别辨析(1)物种是自然状态下能够交配并产生可育后代的一群生物，一个物种可能在不同地点和时间形成不同的种群。(2)种群是同一种生物、同一地点、同一时间形成的一个群体。种群“小”，不同种群间有地理隔离；物种“大”，不同物种间有生殖隔离。(3)判断生物是不是同一物种，如果来历不明，形态结构相似，可靠依据是是否存在生殖隔离。若存在生殖隔离，则不是同一物种。误区2把生物进化误当做新物种的形成辨析种群基因频率的改变会引起生物发生进化；而物种的形成是以生殖隔离为标志的，此时两个种群的基因库已产生明显差异，不能再进行基因交流。内容物种形成生物进化标志生殖隔离出现

基因频率改变变化后的生物与原生物的关系新物种形成，生殖隔离，质变生物进化，基因频率定向改变，量变二者联系

①只有不同种群的基因库产生了明显差异，出现生殖隔离才形成新物种；②进化不一定产生新物种，新物种产生一定存在进化2．易错点易错点1环境条件在生物进化中的主要作用辨析达尔文认为在生物进化的过程中，环境条件对生物变异不是诱导作用而是选择作用，生物首先产生大量不定向的变异，环境条件决定有利的变异保留下来，不利的变异被淘汰，也就是说环境条件起到选择的作用，即变异在前、选择在后。易错点2基因频率的计算方法辨析在计算的过程中，根据题目条件理清亲子代关系和基因频率与基因型频率的关系，选择恰当的计算方法。下表是某种生物迁入新环境后，种群中某对等位基因的基因频率变化情况，由这些数据不能得出的结论是(

)A.由于种群基因频率改变，该种群发生了进化B．a基因控制的性状可能适应新环境C．1970年，该种群中Aa的基因型频率为18%D．基因频率的改变是通过环境对生物个体的选择实现的年份19001910192019301940195019601970基因A的频率0.990.810.640.490.360.250.160.10基因a的频率0.010.190.360.510.640.750.840.90C[分析]据表可知，A和a基因的频率在发生变化，故该生物不断进化；a基因的频率在逐渐增大，说明a基因控制的性状更适应新环境；假设1970年AA占X，Aa占Y，aa占(1－X－Y)，则A基因的频率＝X＋Y/2＝0.1，a基因的频率＝1－X－Y＋Y/2＝0.9，Y值不能确定。1．(2013·高考北京卷)安第斯山区有数十种蝙蝠以花蜜为食。其中，长舌蝠的舌长为体长的1.5倍。只有这种蝙蝠能从长筒花狭长的花冠筒底部取食花蜜，且为该植物的唯一传粉者。由此无法推断出(

)长舌蝠从长筒花中取食花蜜A．长舌有助于长舌蝠避开与其他蝙蝠的竞争B．长筒花可以在没有长舌蝠的地方繁衍后代C．长筒花狭长的花冠筒是自然选择的结果D．长舌蝠和长筒花相互适应，共同(协同)进化B解析：A项，长舌蝠因为拥有其他蝙蝠不具有的长舌，因此可以取食长筒花的花蜜，避开了与其他蝙蝠的竞争；B项，题干明确指出长舌蝠是长筒花的唯一传粉者，由此可推断长筒花不可能在没有长舌蝠的地方繁衍；C项，正如长颈鹿的长颈是自然选择的结果,长筒花狭长的花冠筒也是如此;D项，长舌蝠与长筒花相互选择、共同进化。2．(2013·高考天津卷)家蝇对拟除虫菊酯类杀虫剂产生抗性，原因是神经细胞膜上某通道蛋白中的一个亮氨酸替换为苯丙氨酸。下表是对某市不同地区家蝇种群的敏感性和抗性基因型频率调查分析的结果。家蝇种群来源敏感性纯合子(%)抗性杂合子(%)抗性纯合子(%)甲地区78202乙地区64324丙地区84151下列叙述正确的是(

)A.上述通道蛋白中氨基酸的改变是基因碱基对缺失的结果B.甲地区家蝇种群中抗性基因频率为22%C.比较三地区抗性基因频率可知乙地区抗性基因突变率最高D.丙地区敏感性基因频率高是自然选择的结果解析：某通道蛋白中只有一个氨基酸被替换，可推知控制此蛋白质合成的基因发生了碱基对的替换，A项错误。甲地区家蝇种群中抗性基因的频率为(20＋2×2)/(100×2)×100%＝12%,B项错误。通过计算可知乙地区的抗性基因频率是最高的，但是不能得出抗性基因突变率最高的结论，C项错误。丙地区敏感性基因频率高、抗性基因频率低是自然选择的结果,D项正确。D3．(2013·高考江苏卷)如图为四个物种的进化关系树(图中百分数表示各物种与人类的DNA相似度)。DNA碱基进化速率按1%/百万年计算，下列相关论述合理的是

(

)A．四个物种都由共同祖先通过基因突变而形成B．生殖隔离是物种朝不同方向发展的决定性因素C．人类与黑猩猩的DNA差异经历了约99万年的累积D．大猩猩和人类的亲缘关系，与大猩猩和非洲猴的亲缘关系的远近相同C解析：由图可知，四个物种是由共同祖先经过长期的自然选择而形成的，基因突变、染色体变异和基因重组产生进化的原材料，A项错误；自然选择决定生物进化的方向,B项错误;比较图示可知，人类与黑猩猩DNA的差异为0.99%，DNA碱基进化速率按1%/百万年计算，则人类与黑猩猩的DNA差异经历了约99万年的累积，C项正确；比较图中数据，大猩猩与人类的亲缘关系比大猩猩与非洲猴的亲缘关系要近，D项错误。4．(2013·高考海南卷)果蝇长翅(V)和(v)由一对常染色体上的等位基因控制。假定某果蝇种群有20000只果蝇，其中残翅果蝇个体数量长期维持在4%，若再向该种群中引入20000只纯合长翅果蝇，在不考虑其他因素影响的前提下，关于纯合长翅果蝇引入后种群的叙述，错误的是(

)A．v基因频率降低了50%B．V基因频率增加了50%C．杂合果蝇比例降低了50%D．残翅果蝇比例降低了50%B解析：由残翅果蝇长期维持在4%可知：v2＝4%，则v＝20%,V＝1－v＝80%，因此可知引入前各基因型频率为：vv＝0.22＝0.04、Vv＝2×0.2×0.8＝0.32、VV＝0.82＝0.64，进而可得基因型为vv、Vv、VV的个体分别为：800个、6400个和12800个。引入后的基因频率为：v＝(800×2＋6400)/(40000×2)＝

0.1，V＝0.9，因此A正确，B错误。杂合子果蝇和残