1、高一生物第五章第一節 生物進化理論的發展（二）蘇教版【本講教育信息】一. 教學內容第五章第一節 生物進化理論的發展（二）二. 學習內容： 達爾文進化學說 現代達爾文主義 種群 基因頻率 基因型頻率 分子進化的中性學說三. 學習目標說明現代生物進化理論的主要內容探討生物進化觀點對人們思想觀念的影響四. 學習重點：講述現代達爾文主義和分子進化的中性學說的主要觀點。基因頻率、基因型頻率、物種的形成等是本節教學的重點和難點五. 學習難點基因頻率、基因型頻率、物種的形成 分子進化的中性學說六. 學習過程自然選擇可以理解為隨機變異（如突變）的非隨機淘汰與保存。當個體產生了有利于生存的可遺傳變異，決定這種變

2、異的基因必然在群體中逐步擴散，隨著原有基因逐步被變異的基因取代，新的物種就可能形成。1. 物種 物種是指分布在一定的自然地域，具有一定的形態結構和生理功能特征，而且在自然狀態下能夠相互交配并能生殖出可育后代的一群生物個體。物種和種群的區別與聯系？區別種 群物 種概 念生活在同一地點的同種生物的一群個體。種群是生物進化和繁殖的單位。同一種群內的個體之間可以進行基因交流分布在一定自然區域內，具有一定的形態結構和生理功能，在自然狀態下能夠相互交配和繁殖，并且能夠產生可育后代的一群生物個體范 圍較小范圍內的同種生物的個體由分布在不同區域內的同種生物的許多種群組成判斷標準種群必須具備“三同”：即同一時間

3、、同一地點、同一物種主要是形態特征和能否自由交配并產生可育后代聯系：一個物種可以包括許多種群（如同種鯽魚可以生活在不同的池塘、湖泊中，形成一個個彼此被陸地隔離的種群），同一個物種的多個種群之間存在著地理隔離，長期發展下去可成為不同亞種，進而可能形成多個新種。 突變、選擇和隔離是物種形成和生物進化的機制。可遺傳的變異為生物進化提供了原材料，但在自然選擇下，種群基因庫中的基因頻率發生改變，并不意味著新物種的形成。例如，上節所述英國樺尺蛾種群的基因頻率在自然選擇下發生了很大的變化，但是并沒有形成新的物種 新物種的形成還必須通過隔離機制。隔離主要包括地理隔離和生殖隔離。隔離會阻斷基因交流，擴大差異，最

4、終形成新的物種 地理隔離是一種主要的隔離方式，如高山、河流、沙漠、海洋等地理上的障礙等。由于地理隔離，我國東北虎和華南虎已經成為兩個不同的虎亞種。例：地理隔離形成虎亞種亞種種內占據不同地理分布區或宿主、互不重疊、生殖隔離不完善并具有一定形態差異的生物類群。這一特征具有較強的遺傳性。在我國，虎有4個亞種生存，即孟加拉虎，主要分布在西藏南部、云南西部；印支虎，主要分布在云南西雙版納、廣西西南部；華南虎，我國特有亞種，因此又被稱為中國虎，分布于我國南方地區，經過20世紀5060年代以后，基本等同滅絕長期的地理隔離，東北虎和華南虎適應了各自的生存環境，彼此間沒有基因交流，差異較大，成為兩個不同的虎亞種

5、。華南虎：華南虎的體形比東北虎小；毛較短；花紋密而顏色較深；尾部黑斑最多。屬我國一級保護動物，目前已面臨滅絕。東北虎：高1米以上，長可達3米，尾巴長約1米，體重可達350多千克 生殖隔離 指不同種群的個體不能自由交配或交配后產生不可育的后代 馬和驢雜交產生的騾不可育，是典型的生殖隔離現象。騾（2n=63）不能產生正常生殖細胞不育 動物通過求偶方式的不同、繁殖期的不同，植物通過花期的不同、花的形態結構的變化，使種間雜交不能完成，這些都屬于生殖隔離。 生殖隔離的機制有如下幾種： 配子或配子體隔離，是指一個物種的精子或花粉管不能被吸引到卵或胚珠內，或者它在另一個物種的輸卵管中不易生活的隔離。 雜交不

6、親和，是指能發生交配，但不能完成受精過程。 雜種不活，是指能完成受精過程，但受精后合子不能正常發育，或不能發育到性成熟階段就死去。如綿羊與山羊的雜種，在胚胎早期發育正常，但在出生前會死去。 雜種不育，是指雜種不能產生具有正常功能的配子。馬和驢雜交的后代騾不育（體細胞染色體數為63）二倍體西瓜和四倍體西瓜雜交得到的三倍體西瓜不能形成種子。小麥與黑麥雜交，F1不育。 雜種衰退，是指雜種后代（子二代）的生存力或育性減退。例如，樹棉與草棉之間的F1雜種是健壯而可育的，但F2個體則很衰弱，以致不能生存。 地理隔離是物種形成的量變階段，生殖隔離是物種形成的質變時期，只有地理隔離而沒有生殖隔離能產生亞種，但

7、不能形成新物種。生殖隔離是物種間的真正界限。伴隨著生物科學和其他相關科學的發展，現代達爾文主義還在不斷地發展和完善。2. 分子進化的中性學說20世紀60年代以后，隨著分子生物學的發展，日本學者木村資生（M. Kimura）首先提出了“中性突變”進化理論，簡稱“中性學說”（1）中性學說認為，生物進化的主導因素不是自然選擇，而是中性突變的隨機固定。當中性突變積累導致生物性狀出現差異后，自然選擇才會發揮作用導致生物進化。中性學說認為，DNA分子產生的突變大部分是中性的。中性突變對生物的生存既無利也無害，當這些隨機漂變的突變，經過日積月累積少成多，就會使同種生物的不同種群間出現巨大的差異，形成不同的物

8、種。當中性突變積累導致生物性狀出現差異之后，自然選擇才會發生作用而導致表現型進化。（2）現代生物進化理論側重于個體、群體即宏觀水平，中性學說側重于分子即微觀水平，二者相互補充，能更好地解釋生物進化的現象及本質。現代達爾文主義揭示了表現型、種群進化的規律，通過自然選擇淘汰不利變異，保留有利變異，即適者生存，使生物發展進化。木村資生的中性學說揭示了分子水平的進化規律。中性學說和現代達爾文主義并不矛盾，更不對立，只是各自的側重點不同。現代達爾文主義側重于個體、群體即宏觀水平，中性學說側重于分子即微觀水平，二者相互補充，更好地解釋了生物進化的現象及本質。3. 分子進化速率每種生物的信息大分子都有一定的

9、進化速率。例如，血紅蛋白的氨基酸每年按約109的速率發生置換，細胞色素c的氨基酸置換率約為血紅蛋白的1/3。 7種動物和人的血紅蛋白鏈氨基酸差異與分歧時間的關系。 分子進化速率是指核酸或蛋白質等生物大分子在進化過程中堿基或氨基酸發生置換的頻率。分子進化速率的計算公式：Raa=Kaa/2T（T表示分歧年數）其中，Kaa=2.31g（1x），（x表示鏈氨基酸差異比例）。 計算分子進化速率已知人和鯊魚的分歧年數為4.2×108，你能算出和木村資生一樣的分子進化速率嗎？從圖表中查出人和鯊魚血紅蛋白鏈氨基酸差異為53.2。根據公式：Raa=Kaa2T Kaa=2.31g（1x）計算：Raa=2

10、.31g（10.532）/2×4.2×108=0.9×1094. 生物進化理論發展的意義 從生物自身及其與環境的相互關系中，生物進化理論揭示了生物產生、發展和一種生物向另一種生物進化的客觀規律，闡明了生物之間、生物與非生物之間的普遍聯系。恩格斯在1883年總結馬克思一生的貢獻時說：“正像達爾文發現有機界的發展規律一樣，馬克思發現了人類歷史的發展規律。”這一比喻也是對達爾文創立的生物進化理論的最高評價。 生物進化理論的創立和完善對現代生物科學的發展具有重要意義。例如，關于生命起源、細胞起源、物種形成以及人類起源等問題的研究，對促進生物科學的發展，特別是在進一步認識生

11、命本質及其運動規律方面具有重要的作用。 生物進化理論所揭示的原理有助于人類從事控制和改造生物的實踐活動。它為良種選育、植物栽培、動物飼養等提供了理論依據，對控制生物性狀、創造生物新品種等具有重要的指導實踐的價值。例如，目前生產上廣泛應用雜種優勢的方法培育水稻、大豆、玉米等新品種。 為辯證唯物主義的自然觀和科學的世界觀奠定了生物學基礎生物進化理論是在物種可變論與物種不變論、在唯物論與唯心論的斗爭中產生并發展起來的。它揭示了生物與環境、微觀與宏觀、局部與整體、必然與偶然、結構與功能等的辯證統一關系，為辯證唯物主義的自然觀和科學的世界觀奠定了生物學基礎，也有助于人們正確地認識自己在自然界中的地位，從

12、而樹立人與自然和諧發展的觀念。例如，人類認識了生態系統的演化規律，認識了人類活動對生態系統演化產生的不良影響，就能自覺地使生態系統向著有利于生態系統演化和人類社會持續進步的方向發展。5. 進化生物學的發展隨著生命科學，特別是分子生物學的發展，進化論的研究逐步由推論走向驗證，由定性走向定量，在此基礎上便產生了進化生物學，進化生物學將進一步揭示生物進化的機制，進而造福人類。 分子古生物學的研究將成為熱門20世紀80年代，人們開始嘗試從各種考古材料中提取DNA，美國愛達荷大學與加州大學的研究員從保存完好的雷它木蘭化石中提取出葉綠體Racl基因的部分DNA片段，運用PCR技術進行擴增，然后進行克隆和序

13、列分析等研究。他們經過努力終于破譯了距今已1700萬年之久的生命密碼。 從進化生物學入手揭示發育的機制發育是高度程序化的過程，存在著不同組合的特定基因表達，正是這種發育基因的程序化的啟動與關閉，控制著特定器官的形成與個體發育。從果蠅到兩棲類、魚類、鳥類、哺乳類等脊椎動物都可以找到這類高度同源基因。發育與進化關系密切，從進化生物學入手研究不同進化階段的物種中這類基因對發育的調控作用，能更深入地揭示發育的內在調控機制。【典型例題】1. 地球上有黑種人、黃種人和白種人，是三種人還是一種人？答案：是一種人，因為沒有生殖隔離。2. 三倍體無籽西瓜是利用二倍體西瓜和四倍體西瓜雜交產生的，四倍體西瓜、二倍體

14、西瓜和三倍體無籽西瓜是一個物種嗎？為什么？答案：不是，因為這三個品種之間存在生殖隔離。3. 一個自然種群連續多代交配之后，發現種群中的各基因的基因頻率并沒有發生變化，這說明了什么？答案：說明了種群沒有發生進化。因為進化的實質是基因頻率的改變。4. 在一個種群中隨機抽取一定量的個體，其中基因型為AA的個體占24，基因型為Aa的個體占72，基因型為aa的個體占4，那么基因A和基因a的頻率分別是 （ ）A. 24 72 B. 36 64 C. 57 43 D. 60 40解析：P（A）24+1/2×7260，P（a）1/2×724=40 或 16040。答案：D5. 據調查得知，

15、某小學的學生中基因型比率為：XBXB：XBXb：XbXb：XBY：XbY44：5：1：43：7，則XB的基因頻率為（ ）A. 13.2 B. 5 C. 14 D. 9.3解析：考查基因頻率的計算方法。假設抽取小學生100名，其中基因型為XBXB、XBXb、XbXb、XBY、XbY的各有44、5、1、43、7名，則Xb的基因頻率（51×27）/（445+1）×2+43+7×1009.3。答案：D【模擬試題】（答題時間：70分鐘）一、選擇題1. 華南虎和東北虎兩個亞種的形成是因為A. 地理隔離的結果 B. 生殖隔離的結果C. 地理隔離和生殖隔離的結果 D. 基因突變和

16、基因重組的結果2. 下列敘述中，不符合中性學說的是（ ）A. 生物在分子水平的大多數突變是中性的或近似中性的，它們既沒有好壞利害之別，又沒有適應和不適應之分B. 中性突變的方向是隨機的，不是自然選擇決定的C. 中性突變的速度與自然選擇的強度呈正相關D. 生物在分子水平上的進化速率近乎相同3. 新物種形成最顯著的標志是（ ）A. 具有一定的形態結構 B. 具有一定的生理功能C. 產生了生殖隔離 D. 改變了基因頻率4. 生物進化的方向是由 （ ）A. 突變決定的 B. 可遺傳變異決定的 C. 自然選擇決定的 D. 隔離決定的5. 基因突變對絕大多數個體是不利的，但卻是生物進化的重要因素之一。這種

17、說法（ ）A. 正確，基因突變雖對多數個體不利，但它為定向自然選擇提供了原材料，為物種進化奠定了基礎B. 正確，基因突變雖對多數個體不利，但基因突變的方向與生物進化的方向是一致的C. 不正確，因為基因突變不利于個體的繁殖，會導致物種滅絕D. 不正確，因為基因突變會導致個體死亡，不利于生物進化6. 目前對于自然選擇等問題的研究，已經從（ ）A. 個體發展到群體 B. 微觀發展到宏觀C. 低等發展到高等 D. 以個體為基本單位發展到以種群為基本單位7. 下列關于隔離的敘述，不正確的是（ ）A. 阻止了基因間的交流B. 對所有的生物來說，地理隔離必然導致生殖隔離C. 種群基因庫間的差異是產生生殖隔離

18、的根本原因D. 不同的物種之間必然存在著生殖隔離8. 下列關于生物進化的敘述正確的是A. 進化過程中霉菌比細菌出現早B. 進化過程中藍藻比需氧細菌出現早C. 有性生殖生物比無性生殖生物進化得慢D. 具有羊膜的動物必定生活在陸地上9. 豌豆自交種群中既可能發生顯性突變（如 ddDd），也可能發生隱性突變（如EEEe）。兩者表現的特點是A. 第一代都表現突變性狀 B. 第二代都能純合C. 第三代才能獲得突變純合子 D. 隱性突變表現得早而純合得慢10. 某豌豆的基因型為Aa，讓其連續自交三代，其后代中a基因的頻率是 A. 12.5 B. 25 C. 50 D. 7511. 對某校學生進行色盲遺傳病

19、調查研究后發現：780名女生中有患者23人，攜帶者52人，820名男生中有患者65人，那么該群體中色盲基因的頻率是A. 4.4 B. 5.1 C. 6.8 D. 10.212. 突變（包括基因突變和染色體變異）和基因重組產生了生物進化的原始材料，現代生物技術也是利用這一點來人為地改變生物的遺傳性狀，以達到人們所期望的目的。下列有關敘述，錯誤的一項是 A. 轉基因技術造成的變異，實質上相當于人為的基因重組，但卻導致了自然界沒有的定向變異的產生B. 體細胞雜交技術是人為造成染色體變異的方法，它突破了自然生殖隔離的限制C. 人工誘變沒有改變突變的本質，但卻因突變率的提高而實現了定向變異D. 經過現代

20、生物技術的改造和人工選擇的作用，許多生物變得更適合人的需要13. 下列敘述中，符合中性學說的是（ ）A. 中性突變一般不引起生物性狀的改變，因此中性突變不是突變B. 當自然選擇作用于中性突變時，有利的變異被積累C. 當環境惡劣時，中性突變的進化速率加快了D. 中性學說并沒有否認選擇的作用，承認形態、行為和生態性狀，即生物的表現型是在自然選擇下進化的14. 在某動物種群中，基因型AA占24、Aa占72、aa占4。這三種基因型的個體在某一環境中生存能力或競爭能力為AAAaaa，則在長期的自然選擇過程中，下列各圖能正確表示A和a基因頻率變化的是二、非選擇題15. 某植物種群，AA基因型個體占30，a

21、a基因型個體占20，則：（1）該植物的A、a基因頻率分別是 。（2）若該植物自交，后代中AA、aa基因型個體分別占 、 。這時，A、a的基因頻率分別是 。（3）依現代生物進化理論，這種植物在兩年中是否發生了進化？ ，原因是 。（4）由此可見，進化的單位是 ，進化的原材料由 提供，生物進化的方向決定于 ，進化的實質是 。16.下圖展示了現代小麥的起源過程。據圖完成問題。（1）假如該過程表示一種育種方法，這種方法稱為 。（2）雜交種Fl （填“是”或“不是”）一個新種，原因是 。（3）雜交種F2不育的原因是 。（4）最后形成的小麥 （填“是”或“不是”）一種新物種，它與一粒小麥雜交形成的后代的生殖能力怎樣？ 。這說明它們之間已