第20讲生物的进化突破突破1 1现代生物进化理论现代生物进化理论突破突破2 2共同进化与生物多样性共同进化与生物多样性总纲目录总纲目录一、现代生物进化理论的由来1.拉马克的进化学说用进废退和获得性遗传是生物不断进化的原因,生物是由低等到高等逐渐进化的。2.达尔文的自然选择学说(连一连)cadb1.种群是生物进化的基本单位(1)种群:生活在一定区域的同种生物的全部个体。(2)基因库:一个种群中全部个体所含有的全部基因。(3)基因频率:在一个种群基因库中,某个基因占全部等位基因数的比率。(4)生物进化的实质:种群基因频率发生改变。二、现代生物进化理论2.突变和基因重组产生进化的原材料(1)可遗传变异的来源(2)生物突变的有利和有害不是绝对的,往往取决于环境。(3)生物的变异是不定向的,只是产生了生物进化的原材料,不能决定生物进化的方向。3.自然选择决定生物进化的方向(1)原因:不断淘汰不利变异 的基因,积累有利变异的基因。(2)结果:种群的基因频率发生定向改变。3.自然选择决定生物进化的方向(1)原因:不断淘汰不利变异 的基因,积累有利变异的基因。(2)结果:种群的基因频率发生定向改变。4.隔离导致物种形成(1)隔离类型:常见的有地理隔离 和生殖隔离。(2)隔离实质:基因不能自由交流。(3)物种形成的三个基本环节:突变和基因重组 、自然选择及隔离。(4)新物种形成的标志:产生生殖隔离。巧学妙记巧学妙记巧记生物进化种群单位因频变,突变重组原材料;变异无向自选定,物种形成必隔离。1.共同进化(1)概念:不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展。(2)原因:生物与生物之间的相互选择和生物与无机环境之间的相互影响。三、共同进化与生物多样性的形成2.生物多样性的形成(1)内容:基因 多样性、物种多样性、生态系统多样性。(2)形成原因:生物的共同进化。(3)研究生物进化历程的主要依据:化石。1.用秋水仙素处理二倍体形成四倍体的过程未经过地理隔离,因而所形成 的 四 倍 体 不 是 新 物 种 。()2.果蝇的长翅(V)对残翅(v)为显性。在一个由600只长翅果蝇和400只残翅果蝇组成的种群中,若杂合子占所有个体的40%,那么隐性基因v在该种群内的基因频率为60%。()3.生殖隔离是物种朝不同方向发展的决定性因素。()4.放射性60Co诱发的基因突变,可以决定大豆的进化方向。()5.环境发生变化时,种群的基因频率可能改变,也可能不变。()6.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。如果除去金合欢蚁,则金合欢树的生长减缓且存活率降低。由此可得出金合欢蚁和金合欢树共同(协同)进化。()7.在长期的生物进化过程中,具有捕食关系的两种生物互为选择因素。() 8.共同进化包括不同物种之间、生物与无机环境之间的不断进化和发展 。()10.生物与生物可以通过种间互助进行共同进化。()9.同一环境自然选择的方向相同,两个种群进化为同一物种。()突破突破1 1现代生物进化理论现代生物进化理论1.现代生物进化理论各要点之间的关系2.现代生物进化理论与达尔文自然选择学说的比较知能拓展知能拓展(1)达尔文把生物在生存斗争中,适者生存、不适者被淘汰的过程叫做自然选择。它是通过生存斗争来实现的。生存斗争是自然选择的动力。(2)生物的适应是相对的,即只适应一定的环境条件,当环境条件改变时,其可能就不适应了。自然选择决定了种群基因频率变化的方向,从而决定着生物进化的方向。(3)生物进化的原材料是可遗传的变异,主要包括基因突变、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。1.已知基因型频率求基因频率(1)设二倍体生物个体的某一基因库中有两个等位基因A和a,假如种群中共有N个个体,而AA、Aa、aa三种基因型的个体数分别是n1、n2、n3,那么种群中A基因的频率和a基因的频率分别是:A基因的频率=a基因的频率=(2)若以上关系中,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PA=PAA+PAaPa=Paa+PAa由以上公式可得出下列结论: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。一个基因的基因频率=该基因纯合子的基因型频率+1/2杂合子的基因型频率。2.已知基因频率求基因型频率设A的基因频率为p,a的基因频率为q,则AA的基因型频率=p2;aa的基因型频率=q2;Aa的基因型频率=2pq。知能拓展(1)以上关系的使用应满足以下5大条件: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)遗传平衡所指的种群是理想的种群,在自然条件下,这样的种群是不存在的。这也从反面说明了在自然界中,种群的基因频率迟早要发生变化,生物的进化是必然的。生物进化的实质是种群基因频率的改变。(3)仅知道自然种群中某一纯合子的基因型频率,求基因频率,或仅知道某一基因的频率,求基因型频率,需用遗传平衡定律进行计算。3.自交和自由交配时基因(型)频率的变化规律(1)自交:种群个体自交时,纯合子增多,杂合子减少,基因型频率发生改变。自交过程不改变基因频率。(2)自由交配:在无基因突变、各种基因型的个体生活力相同时,处于遗传平衡的种群自由交配遵循遗传平衡定律,上下代之间种群的基因频率及基因型频率不变。如果一个种群没有处于遗传平衡状态,自由交配不改变基因频率,但改变基因型频率。考向考向1以实例分析的形式以实例分析的形式,考查运用现代生物进化理论解释生物的抗药考查运用现代生物进化理论解释生物的抗药性性1.如图是某昆虫基因pen突变产生抗药性示意图。下列相关叙述正确的是()A.杀虫剂与靶位点结合形成抗药靶位点B.基因pen的自然突变是定向的C.基因pen的突变为昆虫进化提供了原材料D.野生型昆虫和pen基因突变型昆虫之间存在生殖隔离C答案答案C基因突变为生物进化提供了丰富的原材料,C选项正确;基因突变是不定向的,突变的结果是产生新基因,但突变生物与原生物并没有产生生殖隔离,B、D选项错误;据图中信息知:野生型昆虫细胞的靶位点与杀虫剂结合后,杀虫剂进入细胞内,说明杀虫剂与靶位点结合并不会形成抗药靶位点,pen基因突变型昆虫细胞的抗药靶位点不能与杀虫剂结合,说明抗药靶位点的形成可能与靶位点结构发生变化有关,A选项错误。2.某医院对新生儿感染的细菌进行了耐药性实验,结果显示70%的致病菌具有耐药性。下列有关叙述正确的是( )A.孕妇食用了残留抗生素的食品,导致其体内大多数细菌突变B.即使孕妇和新生儿未接触过抗生素,感染的细菌也有可能是耐药菌C.新生儿体内缺少免疫球蛋白,增加了致病菌的耐药性D.新生儿出生时没有及时接种疫苗,导致耐药菌形成B答案答案B细菌可通过突变产生耐药性,抗生素通常只起选择作用而不起诱变作用,A错误,B正确;体内是否有免疫球蛋白或是否对新生儿接种疫苗只影响个体的特异性免疫能力,与细菌耐药性无关,C、D错误。考向考向2以基础判断或图示分析的形式以基础判断或图示分析的形式,考查现代生物进化理论的内容考查现代生物进化理论的内容3.下列关于生物进化的叙述,错误的是()A.某物种仅存一个种群,该种群中每个个体均含有这个物种的全部基因B.虽然亚洲与澳洲之间存在地理隔离,但两洲人之间并没有生殖隔离C.无论是自然选择还是人工选择作用,都能使种群基因频率发生定向改变D.古老地层中都是简单生物的化石,而新近地层中含有复杂生物的化石A答案答案A本题考查生物进化的相关知识。种群中的一个个体一般不会含有这个物种的全部基因,A错误;亚洲人和澳洲人属于同一个物种,二者不存在生殖隔离,B正确;在自然选择或人工选择的作用下,具有有利变异或人工选择的变异的个体留下后代的机会多,种群中相应基因频率也会不断提高,C正确;越古老的地层中形成化石的生物结构越简单、越低等;越年轻的地层中形成化石的生物结构越复杂、越高等,D正确。4.(2016北京理综)豹的某个栖息地由于人类活动被分隔为F区和T区。20世纪90年代初,F区豹种群仅剩25只,且出现诸多疾病。为避免该豹种群消亡,由T区引入8只成年雌豹。经过十年,F区豹种群增至百余只,在此期间F区的()A.豹种群遗传(基因)多样性增加B.豹后代的性别比例明显改变C.物种丰(富)度出现大幅度下降D.豹种群的致病基因频率不变A答案答案A因地理隔离形成的F区和T区两个种群,在自然选择的作用下,它们种群的基因库有一定的差别,因此,将T区的豹引入F区后,会导致豹种群基因多样性增加,A项正确;从题干中无法确定豹后代的性别比例是否会发生改变,B项错误;由于T区和F区的豹只存在地理隔离,未产生生殖隔离,仍为同一物种,因此T区的豹迁到F区后,物种丰(富)度不发生改变,C项错误;F区在引入健康豹繁殖子代后,豹种群的致病基因频率将降低,D项错误。考向考向3以数学计算的形式以数学计算的形式,考查基因频率、基因型频率的计算考查基因频率、基因型频率的计算5.现有两个非常大的某昆虫种群,个体间随机交配,没有迁入和迁出,无突变,自然选择对A和a基因控制的性状没有作用。种群1的A基因频率为80%,a基因频率为20%;种群2的A基因频率为60%,a基因频率为40%。假设这两个种群大小相等,地理隔离不再存在,两个种群完全合并为一个可随机交配的种群,则下一代中Aa的基因型频率是()A.75%B.50%C.42%D.21%C答案答案C两种群均处于遗传平衡状态,且种群大小相等,故两种群完全合并后A、a的基因频率分别为两种群A、a基因频率的平均值,A基因频率=(80%+60%)2=70%,a基因频率=(20%+40%)2=30%。该种群随机交配后,子一代中Aa的基因型频率为270%30%=42%,故选C。6.玉米的高秆(H)对矮秆(h)为显性。现有若干H基因频率不同的玉米群体,在群体足够大且没有其他因素干扰时,每个群体内随机交配一代后获得F1。各F1中基因型频率与H基因频率(p)的关系如图。下列分析错误的是()A.0p1时,亲代群体都可能只含有纯合体B.只有p=b时,亲代群体才可能只含有杂合体C.p=a时,显性纯合体在F1中所占的比例为D.p=c时,F1自交一代,子代中纯合体比例为答案答案D若亲代群体只含有纯合体HH和hh,由于基因型频率不确定,则基因频率也不确定(0p1),所以随机交配后均可出现如图所示现象,A正确;若亲代群体只含有杂合体,则p=1/2,B正确;H的基因频率为p,设h的基因频率为q,则F1中HH、Hh、hh的基因型频率分别为p2、2pq、q2,p=a时,hh和Hh的基因型频率相等,即2pq=q2,且p+q=1,可得p=1/3,所以F1中HH的比例为p2=1/9,C正确;同理p=c时,p、q分别为2/3、1/3,HH、Hh和hh基因型频率分别占4/9、4/9、1/9,F1自交一代,子代中纯合体比例为4/9+4/91/2+1/9=7/9,D错误。突破突破2 2共同进化与生物多样性共同进化与生物多样性 1.物种形成(1)物种形成的三种典型模式渐变式如加拉帕戈斯群岛上13种地雀的形成。爆发式主要是通过染色体变异的方式形成异源多倍体从而产生新物种,此种方式多见于植物。杂种植物异源多倍体人工创造新物种通过植物体细胞杂交(如番茄马铃薯)、多倍体远缘杂交(如甘蓝萝卜)、多倍体育种(如八倍体小黑麦)等方式也可以创造新物种。(2)新物种形成的标志生殖隔离的出现标志着新物种的形成。2.共同进化的类型与实例共同进化类型包含类型实例不同物种之间种间互助一种蛾与兰花种间斗争捕食猎豹和斑马寄生黏液瘤病毒和兔子竞争作物与杂草生物与无机环境之间生物影响环境,环境影响生物地球早期无氧环境出现厌氧生物光合生物出现空气中有氧气出现需氧生物3.生物多样性的内涵(1)形成原因:共同进化。(2)三个层次:基因多样性、物种多样性、生态系统多样性。三个层次之间的关系如图所示:4.生物进化与生物多样性的关系生物多样性的形成是生物进化的结果,生物多样性的产生又加速了生物的进化。易混辨析易混辨析(1)生殖隔离的产生标志着新物种的形成,隔离是物种形成的必要条件。(2)物种形成与生物进化的关系易混辨析易混辨析(1)生殖隔离的产生标志着新物种的形成,隔离是物种形成的必要条件。(2)物种形成与生物进化的关系内容物种形成生物进化标志生殖隔离出现种群基因频率改变变化后与原生物关系属于不同物种可能属于同一个物种,也可能属于不同的物种两者联系生物进化的实质是种群基因频率的改变,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新物种形成则说明生物进化了1.对物种和进化的判断技巧(1)判断两个种群是否属于同一物种的标准,是看它们之间是否存在生殖隔离,若存在生殖隔离,则一定是两个物种。(2)判断种群是否进化的标准,是看其基因频率是否发生了变化,若种群基因频率没有发生变化,则种群没有发生进化。2.对共同进化的判断(1)两种生物(不同物种)之间存在着种间互助或种间斗争(如捕食、寄生、竞争)关系。(2)生物与无机环境之间,生物影响着环境,环境影响着生物。只要符合上述其中之一,就属于共同进化。考向考向1以实例分析的形式或以图示为信息载体以实例分析的形式或以图示为信息载体,考查对物种形成与生考查对物种形成与生物进化的理解物进化的理解1.(2018北京东城期末)下列关于生物进化的叙述,正确的是()A.种群中的个体是进化的基本单位B.地理隔离是生物进化的必要条件C.出现生殖隔离是新物种形成的标志D.共同进化仅发生在生物与无机环境之间C答案答案C生物进化的基本单位是种群,A错误;某些物种的形成不一定需要经过地理隔离即可产生生殖隔离,如三倍体无子西瓜,B错误;新物种形成的标志是出现生殖隔离,C正确;共同进化可发生在生物与生物之间,如在捕食过程中,捕食者与被捕食者相互选择,协同进化,D错误。2.(2017北京石景山期末)以下关于生物进化方面的叙述,正确的是()A.生物进化最可靠的证据是哺乳动物在胚胎发育初期非常相似B.多倍体生物形成后,它与原物种之间能够进行杂交,因而它不是一个新物种C.根据现代进化理论,自然选择导致群体基因频率的改变,意味着新物种的形成D.根据现代进化理论从进化速度上讲,生物进化既可体现跳跃式,也可体现渐进演变模式D答案答案D生物进化最可靠的证据是各类生物化石在地层里按一定顺序出现,A错误;多倍体生物形成后,它与原物种之间虽然能够进行杂交,但它们产生的后代一般是不育的,存在生殖隔离,因而它是一个新物种,B错误;生物进化的实质是种群基因频率的改变,C错误;生物进化既可体现跳跃式,也可体现渐进演变模式,D正确。考向考向2联系生物进化实例联系生物进化实例,考查生物进化与生物多样性的形成考查生物进化与生物多样性的形成3.(2017北京房山二模)古生物学家发现的最早驯养狗化石,距今大约有3.3万年。该化石与现代格陵兰萨摩犬在形态、大小上最为接近,而与狼在牙齿特征上特别相近。下列叙述正确的是()A.现代格陵兰萨摩犬与狼的基因库没有差异B.狼的存在不利于增加食草动物的多样性C.新物种的形成都要经历漫长的进化历程D.了解这一进化历程的主要依据是化石D答案答案D经过长期的选择作用,现代格陵兰萨摩犬与狼已经形成了不同的物种,存在生殖隔离,现代格陵兰萨摩犬与狼的基因库具有明显的差异,A错误;狼的存在对食草动物而言起了选择作用,促进了生物进化,故对食草动物是有利的,B错误;隔离是新物种形成的必要条件,生殖隔离是新物种形成的标志,大多数物种的形成是由长期的地理隔离而达到生殖隔离,有些物种可以不通过地理隔离而直接产生生殖隔离,如植物多倍体的形成或人工诱导多倍体,C错误;生物多样性经历了漫长的进化历程,了解进化历程的主要依据是化石,D正确。4.下列四组图是关于生物进化方面的证据。下列相关叙述中,正确的是()A.图甲中四种地雀喙的差异是由不同食物的刺激所致的不同变异B.图乙中昆虫的两类翅形的形成是对环境的主动适应C.图丙是两种体色的桦尺蛾,它们的性状分化证实了物种形成的机制D.图丁中捕食关系对两者都是有益的,捕食者的存在有利于增加物种多样性D答案答案D图甲中四种地雀喙的差异、图乙中昆虫的两类翅形的形成及图丙中两种体色的桦尺蛾都是自然选择的结果。核心构建核心构建