第五讲现代生物进化理论

第五讲现代生物进化理论

生物进化理论不仅是生物学中具有重要地位的基础理论，也是对人们的自然观和世界观有着重要影响的理论。现代生物进化理论有多种，其中为大多数人接受的是以自然选择学说为核心的现代生物进化理论，它较为深入地揭示了生物繁衍过程中物种形成和更替的原理，指出生物进化的原因是种群基因库在环境的选择作用下的定向改变，反映出生物与环境的发展变化和对立统一。本章的高考常考的知识点是如何理解现代生物进化理论和其重要内容，即种群基因频率的改变、生物进化与隔离、物种的形成与生物多样性的形成。难点是如何形成生物进化的观点及运用生物进化观点解释某些生物现象。1．知识整合：本章内容虽然不多，但与生物的遗传与变异等章节密切相关，这种关系成为历年高考命题的热点。在复习中应注意与其他章节知识的综合归纳和总结，以形成系统的知识结构。与生物进化有关的知识点：(1)生物的遗传和变异(基因突变、基因重组、染色体变异)(2)环境对物种的影响(3)种群的特征及增长规律(4)免疫与病原微生物的进化(5)DNA分子杂交与生物亲缘关系的鉴定等2．比较：比较思维对于生命的本质和规律具有重要意义，通过比较才能理解进化理论的发展，才能认识进化理论的真谛。

3．数学计算：基因频率的变化需要借助于数学方法。但在运用中需注意，不同条件下所用方法并不相同，需注意总结规律。

【复习目标】【复习指导】

请大家阅读课本第7章内容，完成资料上高考回眸和基础知识探究部分的内容，20分钟后进行检测。1．自然选择学说的内容、贡献和局限性2．种群、种群基因库、基因频率、隔离、物种

等概念的判定及相关计算3．共同进化和生物多样性形成的原因考点一现代生物进化理论的由来【基础知识整合】1．拉马克的进化学说(1)拉马克的进化学说的要点①地球上的生物都不是神创的，而是由

进化来的；②生物是由

到

逐渐进化的；③生物各种适应性特征的形成都是由于用进废退和获得性遗传。更古老的生物低等高等(2)局限性将生物进化的原因归于

和

，具主观臆断性。2．达尔文的自然选择学说(1)内容：

、

、

和适者生存。(2)意义：科学地解释了生物进化的原因和生物多样性形成的原因。用进废退获得性遗传过度繁殖生存斗争遗传变异(3)局限性①对

的本质不能做出科学的解释。②对生物进化的解释局限于

水平。③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。遗传和变异个体渐变【知识拓展】自然选择学说的内容包括：过度繁殖、生存斗争、遗传变异和适者生存，各内容之间的关系可用以下图解表示：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。

(2)意义：生存斗争对生物的某些个体的生存不利，但对物种的生存是有利的，并能推动生物的进化。4．自然选择的结果：适者生存。【例1】《物种起源》出版已有150年，但依然深深影响着现代科学研究，达尔文(多选)()A．提出了适者生存，不适者被淘汰的观点B．提出了用进废退的理论C．认为种群是生物进化的基本单位D．认识到变异广泛存在并能遗传给后代AD考点二现代生物进化理论的内容【基础知识整合】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

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。同种生物全部个体全部等位基因数2.生物进化的原材料可遗传的变异是生物进化的原材料，它包括

和突变，其中突变包括

和

。3．生物进化的方向在

的作用下，种群的

会发生定向改变，导致生物朝着一定的方向不断进化。基因重组基因突变染色体变异自然选择基因频率4．隔离是物种形成的条件(1)物种：能够在

下相互交配并且产生

的一群生物。(2)隔离①概念：不同种群间的个体，在自然条件下基因不能

的现象。②类型a．生殖隔离：不同物种之间一般是不能相互交配的，或即使交配成功，也不能产生

的现象。b．地理隔离：同一种生物由于

而分成不同的种群，使得种群间不能发生

的现象。③在物种形成中的作用：

是物种形成的必要条件，

是新物种形成的标志。自然状态可育后代自由交流可育后代地理障碍基因交流隔离生殖隔离5．共同进化(1)概念：不同

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

和生物与无机环境之间的

。6．生物多样性的形成(1)内容：

多样性、

多样性、

多样性。(2)研究生物进化历程的主要依据：

。7．生物进化的趋势：从原核生物到

生物，再到

生物；从

生物到自养生物；从

生物到需氧生物；从无性生殖到

；从低等到高等；从水生到陆生。物种生物与无机环境密切相关相互影响基因物种生态系统化石真核单细胞真核多细胞异养厌氧有性生殖【知识拓展】现代生物进化理论的主要内容1．种群是生物进化的基本单位个体携带的基因随个体死亡而从基因库中消失，但随着繁殖它把自身一部分基因传给了后代，通过突变使新基因进入了基因库。如果一个个体不能与种群中其他个体交配产生后代，这个个体在进化上就没有意义。2．突变和基因重组产生进化的原材料(1)可遗传的变异来源于基因突变、基因重组以及染色体变异。其中染色体变异和基因突变统称为突变。(2)变异是不定向的，只为进化提供原材料，而不能决定生物进化的方向。(3)生物变异的不定向性体现为：是由基因突变的不定向性、基因重组的多样性和染色体变异的不定向性所决定的。3．隔离与物种的形成(1)种群与物种的比较种群物种概念生活在一定区域的同种生物的全部个体。种群是生物进化和繁殖的单位。同一种群内的个体之间可以进行基因交流分布在一定自然区域内，具有一定的形态结构和生理功能，能够在自然状态下相互交配，并且产生可育后代的一群生物范围较小范围内的同种生物的个体由分布在不同区域内的同种生物的许多种群组成判断标准种群具备“两同”同一地点，同一物种同一物种的不同种群不存在生殖隔离，交配能产生可育后代主要是形态特征和能否自由交配产生可育后代，不同物种间存在生殖隔离联系一个物种可以包括许多种群，如同一种鲫鱼可以生活在不同的池塘、湖泊中，形成一个个彼此被陆地隔离的种群，同一物种的多个种群之间存在地理隔离，长期发展下去可能成为不同的亚种(或品种)，进而形成多个新物种(2)隔离在物种形成中的作用隔离是物种形成的必要条件，包括地理隔离和生殖隔离。其实质是阻止生物之间的基因交流，仅有地理隔离不能产生新的物种，生殖隔离才是物种形成的关键。(3)物种形成的两种方式①渐变式：经过长期的自然选择逐渐形成。②骤变式：在很短时间内即可形成，如自然界中多倍体的形成。4．物种形成与生物进化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生物与原生物关系属于不同物种可能属于一个物种二者联系①生物进化的实质是基因频率改变，这种改变可大可小，不一定会突破物种的界限，即生物进化不一定导致新物种形成②新物种的形成是生物长期进化的结果特别提醒：判断生物是否属于同一个物种，依据是是否出现生殖隔离，即能否交配并产生可育后代。若出现生殖隔离，即不能交配或交配后产生不可育后代，则说明不是同一物种。【例2】下图是物种形成的一种模式。物种a因为地理障碍分隔为两个种群a1和a2，经过漫长的进化，分别形成新物种b和c。在此进程中的某一时刻，a1种群的部分群体越过障碍外迁与a2同域分布，向d方向进化。下列有关叙述正确的是()BA．b和d存在地理隔离，所以一定存在生殖隔离B．c和d不存在地理隔离，却可能存在生殖隔离C．a1中的外迁群体与当时留居群体的基因频率相同，则b和d是同一物种D．a1中的外迁群体与当时a2种群的基因频率不同，则c和d是不同物种【考查类型】本题考查物种形成的知识。【解析】a通过地理隔离形成两个种群a1和a2，又分别演化出b、c、d三个种群，虽然有地理隔离，但是不一定会产生生殖隔离。所以A错；由于d是由a1演变而来，所以c与d之间可能存在生殖隔离，B对。基因频率的改变不一定会导致生殖隔离产生新的物种，但是产生生殖隔离了的种群，基因频率一定会变化。a1中的外迁群体与当时留居群体的基因频率相同，但是b和d由于地理隔离存在，所以可能不是同一物种。所以C不对。即使a1中的外迁群体与当时a2种群的基因频率不同，只要c和d不存在生殖隔离他们仍是同一物种。【例3】根据现代生物进化理论，下列观点中正确的是()A．人工培育的新物种只能生活在人工环境中

B．生物进化的方向与基因突变的方向一致

C．冬季来临时植物叶中可溶性糖含量增高是为了更好地防止冻害

D．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D【考查类型】本题考查学生对现代生物进化理论的理解。【解析】人工培育的新物种可在自然环境中生存，A项错误。生物进化的方向取决于自然选择的方向，与变异方向无关，B项错误。冬季来临植物叶中可溶性糖含量增高，是相关酶因温度降低而活性降低，使可溶性糖不能转化成其他物质导致，而非为防冻害而产生的变异，C项错误。受农药处理后种群的抗药性强的个体存活下来，与不抗药的个体相比，有更多机会通过繁殖将基因传递给后代，D项正确。【方法归纳】本题易错选C项，因细胞液浓度的增加植物的抗性增加，与题干中的信息相符合，因此干扰性极强。含糖量增高可防止冻害，但含糖量增多是因酶活性降低所致不是为防冻害而导致，两者不存在因果关系。在做类似题目时，注意分析选项中的因果关系是否成立再判定对错。考点三基因频率、基因型频率的相关计算【基础知识整合】1．概念比较基因频率是在一个种群基因库中，某个基因占全部

数的比。基因型频率是某种特定

的个体占群体内全部个体的比例。前者是某

占全部基因数的比例，后者是某

占群体总数的比例。等位基因基因型个基因数基因型个体数2．相关结论种群中一对等位基因的频率之和等于1，种群中基因型频率之和也等于1。基因频率的变化，导致种群基因库的变迁，所以说，生物进化实质上就是种群

发生变化的过程。基因频率3．遗传平衡条件①种群是

的；②种群个体间的交配是

，也就是说种群中每一个个体与种群中其他个体的交配机会是相等的；③没有

产生；④种群之间不存在

或

；⑤没有

。如果某种群满足以上五个条件，则该种群的基因频率(包括基因型频率)就可以一代代稳定不变，保持平衡。也称

。而现实中遗传平衡的五个条件无法满足，所以种群基因频率的变化是必然的，生物的进化也就是必然的了。极大随机的突变个体的迁移基因交流自然选择哈代－温伯格平衡【知识拓展】一、基因频率和基因型频率的相关计算1．方法推导设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：由以上公式可得出下列结论：(1)在种群中一对等位基因的基因频率之和等于1，基因型频率之和也等于1。(2)某基因的频率＝该基因纯合子的频率＋杂合子的频率。2．计算实例种群中某基因频率计算方法有两种。例如：从某个种群中随机抽出100个个体，测知基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个。方法1：通过基因型计算基因频率100个个体的基因型为30个AA、60个Aa、10个aa，就这对等位基因来说，每个个体可以看作含两个等位基因，那么100个个体共有200个基因，其中A基因有2×30＋60＝120个，a基因有2×10＋60＝80个。故在此种群中，A基因的基因频率为120÷200＝60%，a基因的基因频率为80÷200＝40%。二、对处于遗传平衡的群体，可使用遗传平衡定律(哈代—温伯格定律)进行计算：1．哈代—温伯格定律：设群体中A的基因频率为P，a的基因频率为q，则有：AA的基因型频率为P2，Aa的基因型频率为2pq，aa的基因型频率为q2且p2＋2pq＋q2＝1，反之亦成立。2．实例：一种蛾中控制浅色的基因是隐性的(aa)，控制深色的基因是显性的，现在有640只浅色的蛾和369只深色的蛾。假设该群体是在理想的随机交配的环境下生存，那么约有多少只蛾是杂合子()A.369B.323C.240D．640B怎样计算基因频率？1.通过基因型个体数量计算基因频率=

此种基因的个数种群中该对等位基因的总数此种基因的个数=纯合子个体数X2＋杂合子个体数种群中该对等位基因的总数=个体总数X2【例1】关于在自然条件下，某随机交配种群中等位基因A、a频率的叙述，错误的是()A．在某种条件下两种基因的频率可以相等B．该种群基因频率的变化只与环境的选择作用有关C．一般来说，频率高的基因所控制的性状更适应环境D．持续选择条件下，一种基因的频率可以降为零B【考查类型】本题考查基因频率的有关知识。【解析】种群中等位基因A与a基因频率之和为1，所以两种基因的频率完全有可能相等，A项说法正确；种群基因频率的变化除与环境的选择有关外还会受到遗传漂变和迁移等因素的影响，B项说法错误；基因频率高的性状往往是经过自然选择选留下来的性状，说明这些性状更能适应环境，C项说法正确；持续选择条件下，被选择淘汰的性状的基因频率不断减小，最后趋近于0。【方法归纳】在高考中不少同学都认为A项的说法是不正确的，认为种群中两种基因的频率不会相等，实际上若是仔细分析就不会出现这样的问题。因为A和a是一对等位基因，在该种群中，控制该性状的基因不是A就是a