第五講現代生物進化理論

生物進化理論不僅是生物學中具有重要地位的基礎理論，也是對人們的自然觀和世界觀有著重要影響的理論。現代生物進化理論有多種，其中為大多數人接受的是以自然選擇學說為核心的現代生物進化理論，它較為深入地揭示了生物繁衍過程中物種形成和更替的原理，指出生物進化的原因是種群基因庫在環境的選擇作用下的定向改變，反映出生物與環境的發展變化和對立統一。本章的高考常考的知識點是如何理解現代生物進化理論和其重要內容，即種群基因頻率的改變、生物進化與隔離、物種的形成與生物多樣性的形成。難點是如何形成生物進化的觀點及運用生物進化觀點解釋某些生物現象。1．知識整合：本章內容雖然不多，但與生物的遺傳與變異等章節密切相關，這種關系成為歷年高考命題的熱點。在復習中應注意與其他章節知識的綜合歸納和總結，以形成系統的知識結構。與生物進化有關的知識點：(1)生物的遺傳和變異(基因突變、基因重組、染色體變異)(2)環境對物種的影響(3)種群的特征及增長規律(4)免疫與病原微生物的進化(5)DNA分子雜交與生物親緣關系的鑒定等2．比較：比較思維對于生命的本質和規律具有重要意義，通過比較才能理解進化理論的發展，才能認識進化理論的真諦。

3．數學計算：基因頻率的變化需要借助于數學方法。但在運用中需注意，不同條件下所用方法并不相同，需注意總結規律。

【復習目標】【復習指導】

請大家閱讀課本第7章內容，完成資料上高考回眸和基礎知識探究部分的內容，20分鐘后進行檢測。1．自然選擇學說的內容、貢獻和局限性2．種群、種群基因庫、基因頻率、隔離、物種

等概念的判定及相關計算3．共同進化和生物多樣性形成的原因考點一現代生物進化理論的由來【基礎知識整合】1．拉馬克的進化學說(1)拉馬克的進化學說的要點①地球上的生物都不是神創的，而是由

進化來的；②生物是由

到

逐漸進化的；③生物各種適應性特征的形成都是由于用進廢退和獲得性遺傳。更古老的生物低等高等(2)局限性將生物進化的原因歸于

和

，具主觀臆斷性。2．達爾文的自然選擇學說(1)內容：

、

、

和適者生存。(2)意義：科學地解釋了生物進化的原因和生物多樣性形成的原因。用進廢退獲得性遺傳過度繁殖生存斗爭遺傳變異(3)局限性①對

的本質不能做出科學的解釋。②對生物進化的解釋局限于

水平。③強調物種形成都是

的結果，不能很好地解釋物種大爆發等現象。遺傳和變異個體漸變【知識拓展】自然選擇學說的內容包括：過度繁殖、生存斗爭、遺傳變異和適者生存，各內容之間的關系可用以下圖解表示：1．自然選擇的對象(1)直接對象是生物的變異性狀(表現型)。(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。即自然選擇的實質是環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境。3．自然選擇的動力：生存斗爭(1)類型：包括種內斗爭、種間斗爭、生物與無機環境之間的斗爭。

(2)意義：生存斗爭對生物的某些個體的生存不利，但對物種的生存是有利的，并能推動生物的進化。4．自然選擇的結果：適者生存。【例1】《物種起源》出版已有150年，但依然深深影響著現代科學研究，達爾文(多選)()A．提出了適者生存，不適者被淘汰的觀點B．提出了用進廢退的理論C．認為種群是生物進化的基本單位D．認識到變異廣泛存在并能遺傳給后代AD考點二現代生物進化理論的內容【基礎知識整合】1．種群是生物進化的基本單位(1)種群：生活在一定區域的

的全部個體。(2)基因庫：一個種群中

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。同種生物全部個體全部等位基因數2.生物進化的原材料可遺傳的變異是生物進化的原材料，它包括

和突變，其中突變包括

和

。3．生物進化的方向在

的作用下，種群的

會發生定向改變，導致生物朝著一定的方向不斷進化。基因重組基因突變染色體變異自然選擇基因頻率4．隔離是物種形成的條件(1)物種：能夠在

下相互交配并且產生

的一群生物。(2)隔離①概念：不同種群間的個體，在自然條件下基因不能

的現象。②類型a．生殖隔離：不同物種之間一般是不能相互交配的，或即使交配成功，也不能產生

的現象。b．地理隔離：同一種生物由于

而分成不同的種群，使得種群間不能發生

的現象。③在物種形成中的作用：

是物種形成的必要條件，

是新物種形成的標志。自然狀態可育后代自由交流可育后代地理障礙基因交流隔離生殖隔離5．共同進化(1)概念：不同

之間、

之間在相互影響中不斷進化和發展。(2)原因：生物與生物之間的

和生物與無機環境之間的

。6．生物多樣性的形成(1)內容：

多樣性、

多樣性、

多樣性。(2)研究生物進化歷程的主要依據：

。7．生物進化的趨勢：從原核生物到

生物，再到

生物；從

生物到自養生物；從

生物到需氧生物；從無性生殖到

；從低等到高等；從水生到陸生。物種生物與無機環境密切相關相互影響基因物種生態系統化石真核單細胞真核多細胞異養厭氧有性生殖【知識拓展】現代生物進化理論的主要內容1．種群是生物進化的基本單位個體攜帶的基因隨個體死亡而從基因庫中消失，但隨著繁殖它把自身一部分基因傳給了后代，通過突變使新基因進入了基因庫。如果一個個體不能與種群中其他個體交配產生后代，這個個體在進化上就沒有意義。2．突變和基因重組產生進化的原材料(1)可遺傳的變異來源于基因突變、基因重組以及染色體變異。其中染色體變異和基因突變統稱為突變。(2)變異是不定向的，只為進化提供原材料，而不能決定生物進化的方向。(3)生物變異的不定向性體現為：是由基因突變的不定向性、基因重組的多樣性和染色體變異的不定向性所決定的。3．隔離與物種的形成(1)種群與物種的比較種群物種概念生活在一定區域的同種生物的全部個體。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，能夠在自然狀態下相互交配，并且產生可育后代的一群生物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具備“兩同”同一地點，同一物種同一物種的不同種群不存在生殖隔離，交配能產生可育后代主要是形態特征和能否自由交配產生可育后代，不同物種間存在生殖隔離聯系一個物種可以包括許多種群，如同一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，同一物種的多個種群之間存在地理隔離，長期發展下去可能成為不同的亞種(或品種)，進而形成多個新物種(2)隔離在物種形成中的作用隔離是物種形成的必要條件，包括地理隔離和生殖隔離。其實質是阻止生物之間的基因交流，僅有地理隔離不能產生新的物種，生殖隔離才是物種形成的關鍵。(3)物種形成的兩種方式①漸變式：經過長期的自然選擇逐漸形成。②驟變式：在很短時間內即可形成，如自然界中多倍體的形成。4．物種形成與生物進化內容物種形成生物進化標志生殖隔離出現基因頻率改變變化后生物與原生物關系屬于不同物種可能屬于一個物種二者聯系①生物進化的實質是基因頻率改變，這種改變可大可小，不一定會突破物種的界限，即生物進化不一定導致新物種形成②新物種的形成是生物長期進化的結果特別提醒：判斷生物是否屬于同一個物種，依據是是否出現生殖隔離，即能否交配并產生可育后代。若出現生殖隔離，即不能交配或交配后產生不可育后代，則說明不是同一物種。【例2】下圖是物種形成的一種模式。物種a因為地理障礙分隔為兩個種群a1和a2，經過漫長的進化，分別形成新物種b和c。在此進程中的某一時刻，a1種群的部分群體越過障礙外遷與a2同域分布，向d方向進化。下列有關敘述正確的是()BA．b和d存在地理隔離，所以一定存在生殖隔離B．c和d不存在地理隔離，卻可能存在生殖隔離C．a1中的外遷群體與當時留居群體的基因頻率相同，則b和d是同一物種D．a1中的外遷群體與當時a2種群的基因頻率不同，則c和d是不同物種【考查類型】本題考查物種形成的知識。【解析】a通過地理隔離形成兩個種群a1和a2，又分別演化出b、c、d三個種群，雖然有地理隔離，但是不一定會產生生殖隔離。所以A錯；由于d是由a1演變而來，所以c與d之間可能存在生殖隔離，B對。基因頻率的改變不一定會導致生殖隔離產生新的物種，但是產生生殖隔離了的種群，基因頻率一定會變化。a1中的外遷群體與當時留居群體的基因頻率相同，但是b和d由于地理隔離存在，所以可能不是同一物種。所以C不對。即使a1中的外遷群體與當時a2種群的基因頻率不同，只要c和d不存在生殖隔離他們仍是同一物種。【例3】根據現代生物進化理論，下列觀點中正確的是()A．人工培育的新物種只能生活在人工環境中

B．生物進化的方向與基因突變的方向一致

C．冬季來臨時植物葉中可溶性糖含量增高是為了更好地防止凍害

D．受農藥處理后種群中抗藥性強的個體有更多機會將基因傳遞給后代D【考查類型】本題考查學生對現代生物進化理論的理解。【解析】人工培育的新物種可在自然環境中生存，A項錯誤。生物進化的方向取決于自然選擇的方向，與變異方向無關，B項錯誤。冬季來臨植物葉中可溶性糖含量增高，是相關酶因溫度降低而活性降低，使可溶性糖不能轉化成其他物質導致，而非為防凍害而產生的變異，C項錯誤。受農藥處理后種群的抗藥性強的個體存活下來，與不抗藥的個體相比，有更多機會通過繁殖將基因傳遞給后代，D項正確。【方法歸納】本題易錯選C項，因細胞液濃度的增加植物的抗性增加，與題干中的信息相符合，因此干擾性極強。含糖量增高可防止凍害，但含糖量增多是因酶活性降低所致不是為防凍害而導致，兩者不存在因果關系。在做類似題目時，注意分析選項中的因果關系是否成立再判定對錯。考點三基因頻率、基因型頻率的相關計算【基礎知識整合】1．概念比較基因頻率是在一個種群基因庫中，某個基因占全部

數的比。基因型頻率是某種特定

的個體占群體內全部個體的比例。前者是某

占全部基因數的比例，后者是某

占群體總數的比例。等位基因基因型個基因數基因型個體數2．相關結論種群中一對等位基因的頻率之和等于1，種群中基因型頻率之和也等于1。基因頻率的變化，導致種群基因庫的變遷，所以說，生物進化實質上就是種群

發生變化的過程。基因頻率3．遺傳平衡條件①種群是

的；②種群個體間的交配是

，也就是說種群中每一個個體與種群中其他個體的交配機會是相等的；③沒有

產生；④種群之間不存在

或

；⑤沒有

。如果某種群滿足以上五個條件，則該種群的基因頻率(包括基因型頻率)就可以一代代穩定不變，保持平衡。也稱

。而現實中遺傳平衡的五個條件無法滿足，所以種群基因頻率的變化是必然的，生物的進化也就是必然的了。極大隨機的突變個體的遷移基因交流自然選擇哈代－溫伯格平衡【知識拓展】一、基因頻率和基因型頻率的相關計算1．方法推導設N個個體的種群，AA、Aa、aa的個體數分別是n1、n2、n3，A、a的基因頻率分別用PA，Pa表示，AA、Aa、aa的基因型頻率分別用PAA、PAa、Paa表示，則：由以上公式可得出下列結論：(1)在種群中一對等位基因的基因頻率之和等于1，基因型頻率之和也等于1。(2)某基因的頻率＝該基因純合子的頻率＋雜合子的頻率。2．計算實例種群中某基因頻率計算方法有兩種。例如：從某個種群中隨機抽出100個個體，測知基因型為AA、Aa和aa的個體分別是30、60和10個。方法1：通過基因型計算基因頻率100個個體的基因型為30個AA、60個Aa、10個aa，就這對等位基因來說，每個個體可以看作含兩個等位基因，那么100個個體共有200個基因，其中A基因有2×30＋60＝120個，a基因有2×10＋60＝80個。故在此種群中，A基因的基因頻率為120÷200＝60%，a基因的基因頻率為80÷200＝40%。二、對處于遺傳平衡的群體，可使用遺傳平衡定律(哈代—溫伯格定律)進行計算：1．哈代—溫伯格定律：設群體中A的基因頻率為P，a的基因頻率為q，則有：AA的基因型頻率為P2，Aa的基因型頻率為2pq，aa的基因型頻率為q2且p2＋2pq＋q2＝1，反之亦成立。2．實例：一種蛾中控制淺色的基因是隱性的(aa)，控制深色的基因是顯性的，現在有640只淺色的蛾和369只深色的蛾。假設該群體是在理想的隨機交配的環境下生存，那么約有多少只蛾是雜合子()A.369B.323C.240D．640B怎樣計算基因頻率？1.通過基因型個體數量計算基因頻率=

此種基因的個數種群中該對等位基因的總數此種基因的個數=純合子個體數X2＋雜合子個體數種群中該對等位基因的總數=個體總數X2【例1】關于在自然條件下，某隨機交配種群中等位基因A、a頻率的敘述，錯誤的是()A．在某種條件下兩種基因的頻率可以相等B．該種群基因頻率的變化只與環境的選擇作用有關C．一般來說，頻率高的基因所控制的性狀更適應環境D．持續選擇條件下，一種基因的頻率可以降為零B【考查類型】本題考查基因頻率的有關知識。【解析】種群中等位基因A與a基因頻率之和為1，所以兩種基因的頻率完全有可能相等，A項說法正確；種群基因頻率的變化除與環境的選擇有關外還會受到遺傳漂變和遷移等因素的影響，B項說法錯誤；基因頻率高的性狀往往是經過自然選擇選留下來的性狀，說明這些性狀更能適應環境，C項說法正確；持續選擇條件下，被選擇淘汰的性狀的基因頻率不斷減小，最后趨近于0。【方法歸納】在高考中不少同學都認為A項的說法是不正確的，認為種群中兩種基因的頻率不會相等，實際上若是仔細分析就不會出現這樣的問題。因為A和a是一對等位基因，在該種群中，控制該性狀的基因不是A就是a