讲透生物进化

对生物的进化的教学建议河北省正定县第一中学（050800）曹培彦生物进化一章理论性较强，教学难度较大。教师首先要吃透教材，讲解时才能清晰透彻。以下是笔者经过几轮教学后的一些反思体会，希望对同仁有所帮助。1讲清本章教材内容安排高中教材中的现代生物进化理论是在初中所学达尔文的自然选择学说的基础上进行介绍的，由于是对自然选择学说的丰富和深化，教材在安排上没有强调理论的系统性。但学生头脑中并没有清晰的理论体系，如果一带而过就学习现代进化理论的四个小标题，学生会反映觉得支离破碎不成体系；为此，教学时应首先讲透自然选择学说，使学生头脑中构建理论体系，然后明确现代生物进化论的基础仍是达尔文所建立的进化理论，只是运用现代遗传，生态知识对达尔文理论的丰富发展，即从个体到群体（生态）从性状到分子（遗传）地深入本质，教材安排的小标题就是丰富发展的几点内容，学生就容易接受了。2讲透自然选择学说在介绍完自然选择学说时，可以这样阐述四个要点的关系：过度繁殖，又由于资源有限，才有了生存斗争的发生，如果牛羊躺着吃草都饿不着，就不必为生存而斗争了；有可遗传的变异，有了个体的差异，才有了生存斗争的结果适者生存，否则总是势均力敌，不分胜负，就没有适者生存了。长期的一次又一次的自然选择，微小的变异通过遗传得到积累，而成为显著的变异；从而产生适应特定环境的生物新类型。这里要明确给学生：不是一蹴而就，而是很多次的自然选择的结果通过遗传得到积累才会有新类型的产生。4讲透自然选择学说的意义这样解释了生物进化的原因：“生物进化了”即“生物更适应环境了”，既然总是“适者生存”，所以生存下来生物就更适应环境，也即进化了。这样解释了生物的多样性：由于环境具有多样性，不同环境会选择出具不同适应性状的类型。因此，环境多样性成就了生物多样性。如有水选择了适应水的类型，无水选择了适应干旱的类型。这样解释了生物的适应性：适者生存，故生存着生物都是适应环境的生物。5讲清自然选择学说的局限性这是科学认识的历史阶段性。由于受到科学发展水平的限制，达尔文不能从本质揭示规律，没有现代遗传和生态知识，因而揭示不了遗传变异、生物进化的本质。但达尔文能提出变异应是不定向的，可遗传的，正如孟德尔能提出控制性状遗传因子成对存在一样，在所处历史阶段已难能可贵。6讲清为何种群才是进化的单位因为种群是繁殖的单位，通过交配繁殖，突变产生的有利性状的基因才能在群体里迅速扩散，并取代原有基因﹙当然要自然选择发生作用﹚。尤其通过有性生殖过程中的基因重组，将有利基因组合在一起产生更适应环境的类型，更有利于提高有利性状的基因的频率。总之，影响基因频率的各因素不是仅作用于个体，而要作用于种群（如基因重组个体无法实现），所以种群才是进化的单位。达尔文未意识到交配繁殖对进化中有利基因频率变化的作用，故未提出种群是进化的单位这个群体水平的观点。7讲透突变和基因重组如何能够产生进化原材料首先明确这里的突变是前面所学基因突变和染色体，然后这样阐明突变和基因重组能提供进化原材料的原因。一个排比句学生认识到位：一个基因突变频率虽然很低，但是一个种群有很多生物个体；一个个体有很多细胞，一个细胞有很多染色体，一个染色体有很多基因，所以一个种群的基因突变发生率就会很高。再者，虽说突变大多有害，但有利有害不是绝对的，塞翁失马，焉知非福，如昆虫的残翅突变体正常情况下是有害的，但在经常刮大风的岛屿上却是有利的。还有突变产生的等位基因，通过基因重组使种群产生出大量变异类型。8讲透自然选择如何决定生物进化的方向先讲所谓自然选择决定方向，即自然环境中的因素决定方向，这个方向即生物适应环境的方向。环境黑了，它决定的进化方向即适应该环境的黑色S；环境治理了，不黑了，它决定的进化方向又变成了适应该环境的浅色s。当然，达尔文只认识到自然选择对个体、性状的作用，即黑色个体↑，黑色性状↑，浅色个体↓，浅色性状↓，不可能认识到其本质是S↑,s↓。再通过计算体会自然选择对基因频率的定向改变。在一个自由交配的种群中，AA个体占18%，Aa个体占82%，假定隐性个体全被淘汰。请计算这一带和下一代的基因频率。经计算，这一代A=59%，a=41%，下一代A=71.1%，a=28.9%。这样学生就能体会到自然选择对基因频率的定向改变。这里还应明确给学生：第一点，自然选择决定的进化方向是指适应环境的方向，生物并非只能有一个适应环境的类型，如刮大风的岛屿，翅非常发达，和无翅类型都是适应环境的类型，是不同适应方式而已。第二点，这里所说的环境因素是选择作用，不是诱变作用。起选择作用的因素是环境因素，基因突变和染色体变异的物理、化学和生物诱变因素也是环境因素，，但是，我们应明确的是不是同种因素同时发生作用，害虫抗药性突变不知在使用农药前何时何代何因素诱变已经产生，而不是此时所施用的农药，此时施用农药这一环境改变只是选择作用，筛选出已有抗药变异的类型。当然，达尔文不知变异本质，故不知环境因素的诱变作用，但他肯定变异发生在环境改变之前，环境改变只是起到选择作用。9讲透物种形成：新物种形成的两个要点:一是变异的不定向，各岛上种群会出现不同的变异，即使无自然选择，各岛上种群基因库也会不同。二是选择的作用，即使各岛上各种变异都出现了，由于自然环境条件不同，选择的方向不同，各岛上种群基因库也会不同。地理隔离是必要前提。如果无地理隔离，各岛上种群间会及时基因交流，互通有无，基因库就不会差距越来越大。如桦尺蠖之所以未成新种，是无地理隔离所致。过程十分缓慢，时间要很长。如东北虎、华南虎隔离时间还是太短，所以还不是两个物种。10讲透几组概念10．1讲透种群和物种种群小，同地同种，不同种群间有地理隔离；物种大，全球同种，不同物种间有生殖隔离。物种概念要强调“而且”以后内容才是关键，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。同种生物的各个体仅有地理隔离而无机会自由交配，若给机会交配仍能产生可育后代，他们只是分属该物种生物位于不同地点的不同种群。若地理隔离过久，出现生殖隔离，他们则不是同一物种了。10．2讲透地理隔离和生殖隔离地理隔离概念要强调能交配并产生可育后代但无缘交配。生殖隔离概念要强调即使给机会交配却不能交配，或能交配却不能产生后代，或能交配也能产生后代，但后代不可育。一般的，地理隔离是生殖隔离产生的前提，但也有例外，如多倍体导致新物种形成。10．3讲清生物进化和物种形成生物进化，基因频率改变，量变；物种形成，生殖隔离，质变。10．4自然选择和人工选择自然选择，由环境选择能适应的类型，自然或人为环境，结果是生物进化。如用药，生物产生抗药性，人为，但结果是生物进化了，是自然选择。人工选择，人为，结果是符合人的需要，人的愿望，不一定适应化境。如育种，人为，结果是符合人的需要，才是人工选