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第三讲 现代生物进化理论,一、现代生物进化理论的由来 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。,知识梳理,用进废退,获得性遗传,(1)达尔文的自然选择学说的内容,2达尔文自然选择学说,(2)达尔文自然选择学说模型、意义和局限性,(1)写出上图图示序号所代表的自然选择学说的主要内容： ； ； ； 。 (2)意义：科学地解释了 的原因和 _形成的原因。 (3)局限性： 对 的本质不能做出科学的解释；,过度繁殖,生存斗争,遗传变异,适者生存,生物进化,生物多样性,遗传变异,对生物进化的解释局限于 水平； 强调物种形成都是 的结果，不能很好地解释物种大爆发等现象。 二、现代生物进化理论 1种群是生物进化的基本单位 (1)基因库：一个种群中全部个体所含有的 。 (2)基因频率：一个种群基因库中，某个基因占全 部 的比率，计算一个种群的基因型频率：若一个种群中A的基因频率为60%，则该种群中AA的频率 ；Aa的频率 ；aa的频率 。,个体,自然选择,全部基因,等位基因数,A236%,2Aa260%40%48%,a2(40%)216%,2.突变和基因重组产生进化的原料,基因突变,染色体变异,(2)生物突变的有利和有害不是绝对的，往往取决于 。 (3)生物的变异是 的，只是产生了生物进化的 ，不能决定生物进化的 。 3自然选择决定生物进化的方向 变异是 经自然选择不利变异被 ，有利变异逐渐积累种群的基因频率发 生 导致,生物朝一定方向缓慢进化。,环境,不定向,方向,不定向的,淘汰,定向改变,原材料,4隔离导致物种的形成 (1)过程,自然选择,基因频率,地理,基因库,生殖,生殖隔离,自由交流,基因,自然选,择,隔离,生殖隔离,【解惑】 生物进化的基本单位是种群而不是个体的原因是种群在繁衍过程中，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。,三、共同进化与生物多样性的形成 1共同进化 不同物种之间、 之间在相互影响中不断进化和发展。 2生物多样性 (1)内容：基因多样性、 和生态系统多样性。 (2)形成原因：生物的进化。 (3)生物进化的大致过程图示：,生物与无机环境,物种多样性,原核,氧气,需氧型,真核,3.生物进化理论在发展 (1)中性学说：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)生物进化理论不会停滞不前，而是在不断发展。,中性突变,自然选择,判断下列说法的正误。 1物种的形成可以不经过隔离。(2010山东) ( ) 2受农药处理后种群中抗药性强的个体有更多机会将基因传递给后代。(2010江苏)( ) 3人工培育的新物种只能生活在人工环境中。(2010江苏)( ),自主检测,4基因突变产生的有利变异决定生物进化的方向。(2010山东)( ) 5自然选择通过作用于个体而影响种群的基因频率。(2010山东)( ) 6生殖隔离是物种朝不同方向发展的决定性因素。(2013江苏)( ) 7环境发生变化时，种群的基因频率可能改变，也可能不变。(2012海南) ( ),8长舌蝠为长筒花的唯一传粉者，两者相互适应，共同(协同)进化。(2013北京) ( ) 9生物的种间竞争是一种选择过程。(2012江苏) ( ) 10生物进化的实质是种群基因型频率的改变。(2011江苏)( ),考点一 自然选择学说和现代生物进化理论,【核心突破】,1. 进化论的观点比较 (1)自然选择学说,遗传和变异,不适者,被淘汰,适者生存,(2)现代生物进化理论,种群,基因突变,染色体变异,基因重组,物种形成,隔离,2.达尔文自然选择学说和现代生物进化理论的比较,变异,种群,自然选择,基因频率,多样,性,适应性,突变和基因重组,隔离,【易混易错】 与现代生物进化理论有关的3点误区 1把“突变”误认为就是基因突变：“突变”不是基因突变的简称，而是包括“基因突变”和“染色体变异”。,2把抗药个体的形成误认为是农药诱导产生的：农田喷施农药杀灭害虫，在喷施农药之前，害虫中就存在抗农药的突变个体，喷施农药仅杀灭不抗药的个体，抗药的个体存活下来，农药不能使害虫产生抗药性变异，只是对抗药性个体进行了选择。 3把物种误认为种群：一个物种可以形成多个种群，一个种群必须是同一物种。同一物种的多个种群间存在地理隔离。,【命题预测】,考向预测一 自然选择学说,1. 下列叙述中符合达尔文自然选择学说原理的是 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现在人们都生活在不同的人工环境中，因此人类的进化不再受到自然选择的影响,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。 答案 C,考向预测二 现代生物进化理论 2(2011江苏卷)根据现代生物进化理论，下列说法正确的是 A自然选择决定了生物变异和进化的方向 B生物进化的实质是种群基因型频率的改变 C种群内基因频率的改变在世代间具有连续性 D种群内基因频率改变的偶然性随种群数量下降而减小,解析 生物的变异具有不定向性，所以A选项错误；生物进化的实质是种群基因频率的改变，所以B选项错误；种群基因库在世代之间传递，所以C选项正确；种群内基因频率改变的偶然性随种群数量下降而增加，所以D选项错误。 答案 C,考点二 物种形成与生物进化,1物种形成的方式 (1)渐变式：,【核心突破】,(2)爆发式： 物种的形成主要是由异源多倍体以染色体变异的方式形成新物种，一出现可以很快形成生殖隔离(基因频率改变)。,2.物种形成的三个环节 突变和基因重组、自然选择、隔离，三者关系如图所示：,3.隔离导致物种的形成,4共同进化与生物进化的大致过程 (1)共同进化的类型,(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。,【命题预测】,考向预测一 物种形成与两种隔离的关系 3(2014济南模拟)图中，A、B、C表示自然条件有差异、存在地理隔离的3个地区。 A地区物种甲某些个体迁移到B、C地区，经长期进化逐渐形成两个新物种乙、丙。下列叙述正确的是,A上述过程说明地理隔离是新物种形成的标志 B留居A地区甲种群的基因频率不再发生改变 C乙、丙两个种群间不能进行基因交流，它们的基因库存在较大差异 D甲、乙两个种群间存在生殖隔离，它们的基因库组成完全不同,解析 生殖隔离是新物种形成的标志，A错误；留居在A地区的甲种群的基因频率因为自然选择、基因突变等因素，基因频率也会发生改变，B错误；乙丙两种群的基因库存在较大差异，不能进行基因交流，C正确；甲乙是两个不同的物种，之间存在生殖隔离，两种群的基因库有较大差异并不是完全不同的，D错误。 答案 C,【方法规律】 判断是否属于同一物种的方法 (1)两个种群是否属于同一物种，判断依据：是否具有生殖隔离。具有生殖隔离，两个种群属于两个物种，不具有生殖隔离，两个种群属于一个物种。,(2)下列条件不能作为判断两个种群是否属于同一物种的依据：形态、结构：两个种群形态、结构相同，不一定是同一物种，如两个种群的生物形态、结构相同，但繁殖期不同，不能交配，则两个种群属于两个物种。是否能够交配：两个种群的生物能够交配，不一定属于同一物种，如果交配后代不育，则两个种群的生物不属于一个物种，如马和驴相互交配产生骡子，骡子不能经过有性生殖产生后代，马和驴不属于同一物种。,考向预测二 共同进化与生物多样性的形成 4(2014广东卷)某种兰花有细长的花矩(图1)，花矩顶端贮存着花蜜，这种兰花的传粉需借助具有细长口器的蛾在吸食花蜜的过程中完成。下列叙述正确的是,A蛾口器的特征决定兰花花矩变异的方向 B花矩变长是兰花新种形成的必要条件 C口器与花矩的相互适应是共同进化的结果 D蛾的口器会因吸食花蜜而越变越长,解析 变异是不定向的，故A错；新物种产生的必要条件是隔离，故B错；根据题干可知，口器与花矩的相互适应是相互选择，共同进化的结果，故C正确；口器的变长是自然选择的结果，故D错 答案 C,5(2014上海卷)回答下列有关生物进化与多样性的问题。 研究者对分布在喜马拉雅山东侧不同海拔高度的358种鸣禽进行了研究，绘制了该地区鸣禽物种的演化图表(部分)及其在不同海拔分布情况的示意图(图11，图中数字编号和字母代表不同鸣禽物种的种群)。,(1)种群内部个体间形态和大小方面的差异，体现的是_多样性，该多样性的实质是_多样性。 (2)在四个物种中，亲缘关系最近的两种_。,(3)该研究发现，种群分布区域的扩大是喜马拉雅鸟类新物种形成的关键步骤之一，就、形成过程而言，种群 X分布区域扩大的意义是_。 (4)由种群X进化成为两个物种的历程约为7百万年，和成为两个不同物种的标志是_。下列关于这一进化历程的叙述，正确的是_(多选)。,AX中的个体发生了可遗传的突变 B中每个个体是进化的基本单位 C一直利用相同的生物和非生物资源 D自然选择的直接对象是种群X中不同的等位基因 E不同海拔高度的选择有利于不同种群的基因频率朝不同方向演化,解析 生物多样性的内容有：物种多样性、遗传多样性、生态系统多样性，种群内部生物个体间形态和大小方面的差异，就是遗传多样性，基因的差异或基因中脱氧核苷酸序列的差异是其根本原因。(2)据图分析，分支越向后，亲缘关系越近，因为、是由最近的同一祖先进化而来的，故四个物种中，亲缘关系最近的是；(3)种群分布区域的扩大了，这样、它们的生活环境就可能不同，逐渐形成的地理隔离而导致生殖隔离。 (4)新,物种形成的标志就是生殖隔离，导致新物种形成的原因一般是原有物种变异的不同，再由于生活的环境的选择不同，经过长期的地理隔离，使种群的基因频率朝不同方向演化而渐变形成的。 答案 (1)遗传 基因和基因型或遗传物质或DNA的脱氧核苷酸的序列 (2) (3)有利于在原种群之间形成地理隔离或使原种群之间彼此不能接触，失去交配机会 (4)生殖隔离 A、E, 方法规律,种群基因频率的计算方法 1常染色体遗传方式 设有N个个体的种群，AA、Aa、aa的个体数分别是n1、n2、n3，A、a的基因频率分别用PA、Pa表示，AA、Aa、aa的基因型频率分别用PAA、PAa、Paa表示，则：,2伴X染色体遗传方式 (1) 伴X染色体遗传中基因频率的计算 XA的基因频率2(XAXA)(XAXa)(XAY)/2雌体数雄体数； Xa的基因频率2(XaXa)(XAXa)(XaY)/2雌体数雄体数。 (2)伴X染色体遗传中基因型频率的计算当等位基因只有两个时(A、a)，设p表示XA的基因频率，q表示Xa的基因频率，则： 雌性中平衡的基因型频率： p22pqq21。基因型XAXA的频率p2；基因型XAXa的频率2pq；基因型XaXa的频率q2。,雄性中平衡的基因型频率：pq1。基因型XAY的频率p；基因型XaY的频率q。 3遗传平衡定率(哈代温伯格定律) (1)前提条件：种群足够大；种群个体间的交配是随机的；没有突变发生；没有新基因加入；没有自然选择。 (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p2； 基因型Aa的频率2pq； 基因型aa的频率q2。,【典例训练】 1(2013海南高考)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20 000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20 000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,Av基因频率降低了50% BV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%,【关键点拨】,解析 由残翅果蝇长期维持在4%可知：v24%，则v20%，V1v80%，因此可知引入前各基因型频率为：vv0.220.04、Vv20.20.80.32、VV0.820.64，进而可得基因型为vv、Vv、VV的个体分别为：800个、6 400个和12 800个。引入后的基因频率为：v(80026 400)/(40 0002) 0.1，V的基因频率为0.9，因此A正确，B错误。杂合子果蝇和残翅果蝇引入前后数量不变，而种群数量增大一倍，其比例均降低了50%，因此C、D正确。 答案 B,2金鱼的一对相对性状由一对等位基因(A、a)控制，其中a基因在纯合时使胚胎致死(aa、XaXa、XaY等均为纯合子)。现取一对金鱼杂交，F1金鱼共67只，其中雄金鱼21只，则F1金鱼自由交配所得F2成活个体中，a基因频率为 A1/8 B1/6 C1/11 D1/14,解析 F1金鱼共67只，雄金鱼21只，雌雄比例不等，故该基因位于X染色体上。由于a基因纯合时致死，F1雌金鱼基因型为1/2XAXa和1/2XAXA，雄金鱼的基因型为XAY，F1金鱼随机交配，F2为3/8XAXA、3/8XAY、1/8XAXa、1/8XaY(致死)，故成活个体3/7XAXA、3/7XAY、1/7XAXa中，a的基因频率为1/11。 答案 C,种群基因频率的改变,种群是生物进化的基本单位； 突变和基因重组提供了生物进 化的原材料；自然选择决定生 物进化的方向；隔离是新物种 形成的必要条件,生物多样性,高考体验,1(2014北京卷)为控制野兔种群数量，澳洲引入一种主要由蚊子传播的兔病毒。引入初期强毒性病毒比例最高，兔被强毒性病毒感染后很快死亡，致兔种群数量大幅下降。兔被中毒性病毒感染后可存活一段时间。几年后中毒性病毒比例最高，兔种群数量维持在低水平。由此无法推断出,A病毒感染对兔种群的抗性具有选择作用 B毒性过强不利于病毒与兔的寄生关系 C中毒性病毒比例升高是因为兔抗病毒能力下降所致 D蚊子在兔和病毒之间的协同(共同)进化过程中发挥了作用,解析 A项病毒侵染兔种群，一般抗性较强的个体会保留下来，抗性较弱的个体会死亡，病毒感染确实对兔种群的抗性起了选择作用；B项毒性过强的病毒容易导致宿主的死亡，那么没有宿主病毒也不可能长期大量增殖存在；C项毒性过强或者毒性过弱都不利于彼此维持寄生关系而长期存在，中毒性病毒的比例升高并非是兔抗病毒能力下降而是一个相互选择长期协同进化的结果；D项蚊子充当了病毒和宿主之间的媒介，在二者的协同进化中发挥了作用。 答案 C,2(2013北京理综)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,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,解析 由于长舌才能取食长筒花的花蜜，二者相互适应，共同进化，是长期自然选择的结果，也使长舌蝠避开了和其他蝙蝠的竞争，A、C、D均可推断出来；长筒花在没有长舌蝠的地方不知道有没有适应的生物，所以不能确定长筒花是否可以在没有长舌蝠的地方繁衍后代，B由题目无法判断。 答案 B,3(2013天津理综) 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。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 由题目可知，亮氨酸替换为苯丙氨酸，氨基酸数目没改变，氨基酸的改变应该是由碱基对替换引起的，A 错误；甲地区抗性基因频率为(220/2)12%，B 错误；乙地区抗性基因频率为(432/2)20%，丙地区的抗性基因频率为(115/2)8.5%，乙地区的抗性基因频率最高，但不代表突变率最高，C 错误；丙地区抗性基因频率最低，则敏感性基因频率最高，这是自然选择的结果，D 正确。 答案 D,4. (2012北京卷)金合欢蚁生活在金合欢树上，以金合欢树的花蜜等为食，同时也保护金合欢树免受其他植食动物的伤害。如果去除金合欢蚁，则金合欢树的生长减缓且存活率降低。由此不能得出的推论是 A金合欢蚁从金合欢树获得能量 B金合欢蚁为自己驱逐竞争者 C金合欢蚁为金合欢树驱逐竞争者 D金合欢蚁和金合欢树共同(协同)进化,解析 金合欢蚁以金合欢树的花蜜等为食，因此金合欢蚁可从金合欢树获得能量，A项正确；由于金合欢蚁和其他植食动物都以金合欢树为食，金合欢蚁又可保护金合欢树免受其他植食动物的伤害，因此金合欢蚁与其他植食动物间是竞争关系，B项正确；金合欢蚁驱逐的是自己的竞争者，而不是金合欢树的竞争者，C项错误；金合欢蚁与金合欢树在长期的进化过程中相互选择，共同进化，D项正确。 答案 C,5. (2013江苏单科)下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,解析 四个物种起源相同，是由共同的祖先，经过突变和基因重组产生变异，经过长期自然选择逐渐形成的，A错误；生殖隔离是物种形成的必要条件，向不同方向发展是由自然选择决定，B错误；黑猩猩和人类的DNA相差(10099.01)0.99%，碱基进化速率按1% / 百万年计算，人类与黑猩猩的DNA 差异经历了约99 万年的累积，C正确；大猩猩和人类相差1.1%，大猩猩和非洲猴相差1.24%，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不同，D错误。 答案 C,6. (2012上海卷)蜗牛的有条纹(A)对无条纹(a)为显性。在一个地区的蜗牛种群内，有条纹(AA)个体占55%，无条纹个体占15%，若蜗牛间进行自由交配得到F1，则A基因的频率和F1中Aa基因型的频率分别是 A30%,21% B30%,42% C70%,21% D70%,42%,解析 根据题意可知，Aa个体占30%，蜗牛间进行自由交配时，产生A配子的基因频率55%30%1/270%，a配子的基因频率15%30%1/230%，自由交配得到F1各基因型的频率比例为AAAaaa49%42%9%，统计得到A基因的频率为49%42%1/270%，故D正确。 答案 D,
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