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第4讲　现代生物进化理论

现代生物进化理论

1．拉马克的进化学说

(1)内容

①生物是由更古老的生物进化来的。

②生物是由低等到高等逐渐进化的。

③用进废退和获得性遗传导致生物各种适应性特征的形成，同时也是生物进化的原因。

(2)意义：否定了神创论和物种不变论。

2．达尔文的自然选择学说

3．现代生物进化理论

(1)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。

(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77c207b0de2bf60538afdc1bade5f80d.png

②生物突变的有利和有害不是绝对的，往往取决于生物的生存环境。

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。

(4)隔离导致物种形成

(5)共同进化与生物多样性的形成

①共同进化：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生物多样性

1．生殖隔离是物种朝不同方向发展的决定性因素。 (×)

提示：自然选择是物种朝不同方向发展的决定性因素。

2．突变的可遗传性阻碍生物的进化。 (×)

提示：可遗传的变异中的突变是生物进化的原材料。

3．自然条件下，某随机交配种群中基因频率的变化只与环境的选择作用有关。 (×)

提示：种群基因频率的变化与突变、重组、迁入与迁出和环境的选择等多种因素有关。

4．长舌蝠为长筒花的唯一传粉者，两者相互适应，共同进化。

(√)

5．一般来说，频率高的基因所控制的性状更适应环境。 (√)

6．生物多样性的形成也就是新的物种不断形成的过程。 (×)

提示：生物多样性包括基因多样性、物种多样性和生态系统多样性。

1．把握物种形成的三大模式

2．正确认识生物进化与新物种的形成

(1)生物进化的实质是种群基因频率的改变，物种形成的标志是生殖隔离的形成。

(2)生物进化并不一定形成新物种，但是新物种的形成一定要经过生物进化。

1．若将一个濒临绝灭的生物的种群释放到一个新环境中，那里有充足的食物，没有天敌，请根据所学知识作出预测：这个种群将发生怎样的变化？

提示：若气候等其他条件也合适，并且这个种群具有一定的繁殖能力，该种群的个体数会迅速增加。否则，也可能仍然处于濒危状态甚至绝灭。

2．有人认为，自然条件下基因突变率很低，而且大多数基因突变对生物体是有害的，因此，它不可能为生物进化提供原材料。你认为这样的看法正确吗？为什么？

提示：不正确。虽然自然突变的频率很低，但是，一个物种往往有许多个体，因此突变的绝对数还是很多的，有利突变的数量也不少。所以，基因突变能够为生物进化提供原材料。

3．捕食是常见的生物现象，捕食者的存在能够增加群落的稳定性，也能增加物种的多样性，请你说明原因。

提示：群落中捕食者和被捕食者相互影响，又相互制约，使它们的数量在一定的范围内波动，因此捕食者的存在能够增加群落的稳定性。捕食者往往捕食个体数量多的物种，这样就避免出现一种和少数几种生物在生态系统中占优势的局面， 为其他生物的生存腾出了空间。

自然选择学说与现代生物进化理论

1．下列关于自然选择的叙述，错误的是(　　)

A．自然选择是生物进化的重要动力

B．自然选择加速了种群生殖隔离的进程

C．自然选择获得的性状都可以通过遗传进行积累

D．自然选择作用于对个体存活和繁殖有影响的变异性状

C　[个体并不是直接把性状传递给后代，传递给后代的是基因，考虑到基因在遗传过程中的传递与分配，并不是所有的性状都能得以遗传，只是有利变异的个体生存并留下后代的机会多，由此判断C项错误。]

2．(2019·广东普宁市七校高三联考)最新《自然》载文：科研人员从一种溶杆菌属的细菌中提取一种新型抗生素(Ljrsocin E)，它能对抗常见抗生素无法对付的超级细菌——耐甲氧西林金黄色葡萄球菌，下列相关叙述正确的是 (　　)

A．耐甲氧西林金黄色葡萄球菌的抗药性变异来源于突变或基因重组

B．按现代进化理论解释超级细菌形成的实质是自然选择使耐药性变异定向积累的结果

C．耐甲氧西林金黄色葡萄球菌这一超级细菌的形成意味着该种群一定发生了进化

D．施用新型抗生素(Ljrsocin E)会使耐甲氧西林金黄色葡萄球菌种群灭绝

C　[耐甲氧西林金黄色葡萄球菌属于原核生物，不进行减数分裂，其可遗传变异不会来自基因重组，A错误；按现代进化理论解释，超级细菌形成的实质是自然选择使金黄色葡萄球菌的基因频率发生定向变化，B错误；进化的实质是种群基因频率的变化，耐甲氧西林金黄色葡萄球菌这一超级细菌的形成伴随着种群基因频率的变化，意味着该种群一定发生了进化，C正确；耐甲氧西林金黄色葡萄球菌种群中存在着抗新型抗生素的个体差异，施用新型抗生素(Ljrsocin E)不会使耐甲氧西林金黄色葡萄球菌种群灭绝，D错误。]

考查共同进化与生物多样性的形成

3．下列关于共同进化和生物多样性的叙述，正确的是(　　)

A．捕食者的存在对被捕食者不利，但有利于增加生物的多样性

B．生物均在不断进化中，而共同进化发生在生物群落内部

C．基因多样性与基因突变有关，物种多样性与生物进化有关

D．人类的活动会影响群落演替，但不影响生物的多样性

C　[捕食者吃掉的大多数是被捕食者中年、老病弱或年幼的个体，客观上起到促进种群发展的作用，A错；共同进化不仅发生在生物与生物之间，也发生在生物与无机环境之间，B错；家禽、家畜是人工培育的物种，城市生态系统和农田生态系统是人工或半人工的生态系统，可见人类越来越多地影响生物的进化和多样性，D错。]

4．(2018·全国卷Ⅰ节选)回答下列问题：

(1)大自然中，猎物可通过快速奔跑来逃脱被捕食，而捕食者则通过更快速的奔跑来获得捕食猎物的机会，猎物和捕食者的每一点进步都会促进对方发生改变，这种现象在生态学上称为________。

(2)根据生态学家斯坦利的“收割理论”，食性广的捕食者的存在有利于增加物种多样性，在这个过程中，捕食者使物种多样性增加的方式是______________________________________________

_____________________________________________________。

[解析]　(1)大自然中，猎物通过快速奔跑来逃脱被捕食，而捕食者通过更快速的奔跑来获得捕食猎物的机会，在生态学上，此种现象称为共同进化(协同进化)。(2)捕食者往往捕食个体数量多的物种，这样就会避免出现一种或少数几种生物在生态系统中占绝对优势的局面，为其他物种的生存提供机会，有利于增加物种的多样性。

[答案]　(1)协同进化(或共同进化)

(2)捕食者往往捕食个体数量多的物种，为其他物种的生存提供机会

种群基因(型)频率

1．基因频率与基因型频率

2.基因频率的计算

(1)“定义法”求解基因频率

某基因频率＝5a73b0375d12041047e44a3353fed3ad.png×100%

若在常染色体上，某基因频率＝e7f032b992d653cd780eca2d05cb01f8.png×100%；

若在X染色体上，b基因频率＝a07a90ee4fe854bda2c7b215b3cf6a43.png×100%。

(2)“公式法”求解基因频率(以常染色体上一对等位基因A和a为例)

A基因频率＝AA基因型频率＋1/2×Aa基因型频率

a基因频率＝aa基因型频率＋1/2×Aa基因型频率

(3)利用遗传平衡定律计算基因型频率

①前提条件：a.种群非常大；b.所有雌雄个体之间自由交配；c.没有迁入和迁出；d.没有自然选择；e.没有基因突变。

②计算公式：当等位基因只有两个时(A、a)，设p表示A的基因频率，q表示a的基因频率，则：

基因型AA的频率＝p2；

基因型Aa的频率＝2pq；

基因型aa的频率＝q2。

1．生物进化的实质是种群基因频率的改变。 (√)

2．种群基因频率改变，基因型频率一定改变。 (√)

3．一个种群中，控制一对相对性状的各种基因型频率之和为1。

(√)

4．某基因频率等于该基因的数目占全部基因的数目的比例。 (×)

提示：基因频率是指在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率。

5．在一个遗传平衡的群体中，种群个体连续自交两代后，该种群基因频率没有改变，没有进化。 (√)

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。

1．常染色体发病率和基因型频率有什么关系？(设某遗传病由A、a一对等位基因控制)

提示：(1)常染色体显性遗传病发病率＝(AA个体数＋Aa个体数)÷全体个体数×100%＝AA和Aa基因型频率之和。(2)常染色体隐性遗传病发病率＝aa个体数÷全体个体数×100%＝aa基因型频率。

2．X染色体隐性遗传病在男性中的发病率为什么等于该病致病基因的基因频率？

提示：因Y染色体上没有相应的等位基因，因此在男性中的发病率等于该病致病基因的基因频率。

基因(型)频率的计算及应用

1．(2019·天津高考)囊鼠的体毛深色(D)对浅色(d)为显性，若毛色与环境差异大则易被天敌捕食。调查不同区域囊鼠深色表现型频率，检测并计算基因频率，结果如图。下列叙述错误的是(　　)

A．深色囊鼠与浅色囊鼠在不同区域的分布现状受自然选择影响

B．与浅色岩P区相比，深色熔岩床区囊鼠的杂合体频率低

C．浅色岩Q区的深色囊鼠的基因型为DD、Dd

D．与浅色岩Q区相比，浅色岩P区囊鼠的隐性纯合体频率高

B　[在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变，导致生物朝着一定的方向不断进化，深色囊鼠与浅色囊鼠在不同区域的分布现状受自然选择的影响，A项正确；在浅色岩P区，D基因的频率为0.1，则d基因的频率为0.9，深色表现型频率为0.18，则浅色表现型频率为0.82，设杂合体频率为x，那么df4344a8d214cca83c5817f341d32b3d.pngx＋0.82＝0.9，可算出x＝0.16，同理，在深色熔岩床区，D基因的频率为0.7，则d基因的频率为0.3，深色表现型频率为0.95，则浅色表现型频率为0.05，可算出杂合体频率为0.50，B项错误；已知浅色岩Q区D基因的频率为0.3，若该区深色囊鼠的基因型均为Dd，则D基因的频率为0.25，不足0.3，故浅色岩Q区的深色囊鼠的基因型为DD、Dd，C项正确；浅色岩P区囊鼠的隐性纯合体频率为0.82，浅色岩Q区囊鼠的隐性纯合体频率为1－0.50＝0.50，即与浅色岩Q区相比，浅色岩P区囊鼠的隐性纯合体频率高，D项正确。]

2．(2019·青岛市高三一模)某种家兔的毛色由常染色体上的一对等位基因控制，白色(A)对黑色(a)为显性。若某人工饲养家兔种群中，白毛和黑毛的基因频率各占一半，现让该兔群随机交配并进行人工选择，逐代淘汰黑色个体。下列说法正确的是(　　)

A．淘汰前，该兔群中黑色个体数量与白色个体数量相等

B．随着淘汰代数的增加，兔群中纯合子的比例增加

C．黑色兔淘汰一代后，a基因频率下降到0.25

D．黑色兔淘汰两代后，兔群中AA∶Aa＝2∶1

B　[淘汰前，A%＝a%＝1/2，黑色的数量是1/2×1/2＝1/4，白色个体更多，A错误；淘汰后，F1中AA占1/3，F2中AA占1/2，F3中AA占3/5，故纯合子比例增加，B正确；黑色兔淘汰一代后，a%＝1/3，C错误；黑色兔淘汰两代后，AA∶Aa＝1∶1，D错误。]

1.突变≠基因突变。“突变”不是基因突变的简称，而是包括基因突变和染色体变异。

2．变异先于环境选择。在喷施农药之前，害虫中就存在抗农药的突变个体。农药不能使害虫产生抗药性变异，只是对抗药性个体进行了选择。

3．能产生后代≠同一物种。两个个体能够交配产生后代，但子代可能高度不育，例如马和驴虽然能够产生子代，但子代不育，因此马和驴是两个物种。

4．物种的形成不一定都需要经过地理隔离，如多倍体的产生。

5．生物进化不一定导致物种的形成。生物进化的实质是种群基因频率的改变，即生物进化不一定导致新物种的形成。但新物种一旦形成，则说明生物肯定进化了。

1.地理隔离造成基因交流的阻断，不同环境的自然选择造成不同基因频率的变化，当基因频率变化积累到一定的程度，形成生殖隔离，从而形成物种。

2．物种形成的三个环节：突变和基因重组、自然选择、隔离。

3．现代生物进化理论的四个要点

(1)种群是生物进化的基本单位，进化的实质是种群基因频率的改变。

(2)突变和基因重组提供进化的原材料。

(3)自然选择决定生物进化的方向。

(4)隔离导致物种的形成。

真题体验| 感悟高考　淬炼考能

1．(2018·海南高考)甲、乙两物种在某一地区共同生存了上百万年，甲以乙为食。下列叙述错误的是(　　)

A．甲、乙的进化可能与该地区环境变化有关

B．物种乙的存在与进化会阻碍物种甲的进化

C．若甲是动物，乙可能是植物，也可能是动物

D．甲基因型频率改变可能引起乙基因频率的改变

B　[甲和乙为捕食关系，根据现代生物进化理论有关共同进化的观点，物种乙的存在与进化会促进物种甲的进化，有利于提高生物多样性，B错误。]

2．(2016·海南高考)某种植物雄株(只开雄花)的性染色体是XY；雌株(只开雌花)的性染色体是XX。等位基因B和b是伴X遗传的，分别控制阔叶(B)和细叶(b)，且带Xb的精子与卵细胞结合后使受精卵致死。用阔叶雄株和杂合阔叶雌株进行杂交得到子一代，再让子一代相互杂交得到子二代。回答下列问题：

(1)理论上，子二代中，雄株数∶雌株数为________。

(2)理论上，子二代雌株中，B基因频率∶b基因频率为________；子二代雄株中，B基因频率∶b基因频率为________。

(3)理论上，子二代雌株的叶型表现为________；子二代雄株中，阔叶∶细叶为________。

[解析]　(1)阔叶雄株(XBY)和杂合阔叶雌株(XBXb)进行杂交得到子一代，子一代中雄株为1/2XBY、1/2XbY，可产生1/4XB、1/4Xb、1/2Y三种配子，雌株为1/2XBXB、1/2XBXb，可产生3/4XB、1/4Xb两种配子，子一代相互杂交，雌雄配子随机结合，带Xb的精子与卵细胞结合后使受精卵致死，理论上，子二代中雌性仅1/2存活，雄株数∶雌株数为2∶1。

(2)理论上子二代雌株的基因型及比例为XBXB∶1XBXb＝3∶1，则雌株中B基因频率∶b基因频率为7∶1；子二代雄株的基因型及比例为XBY∶1XbY＝3∶1，子二代雄株中B基因频率∶b基因频率为3∶1。

(3)据上述分析，理论上子二代雌株的叶型表现为阔叶；子二代雄株中，阔叶∶细叶为3∶1。

[答案]　(1)2∶1　(2)7∶1　3∶1　(3)阔叶　3∶1

3．(2015·全国卷Ⅰ)假设某果蝇种群中雌雄个体数目相等，且对于A和a这对等位基因来说只有Aa一种基因型。回答下列问题：

(1)若不考虑基因突变和染色体变异，则该果蝇种群中A基因频率∶a基因频率为________。理论上，该果蝇种群随机交配产生的第一代中AA、Aa和aa的数量比为________，A基因频率为________。

(2)若该果蝇种群随机交配的实验结果是第一代中只有Aa和aa两种基因型，且比例为2∶1，则对该结果最合理的解释是____________________。根据这一解释，第一代再随机交配，第二代中Aa和aa基因型个体数量的比例应为________。

[解析]　(1)因为该种群只有Aa一种基因型，若不考虑基因突变和染色体变异，该种群中A和a的基因频率均为0.5，所以A基因频率∶a基因频率＝1∶1。如果该果蝇种群随机交配且不考虑基因突变和染色体变异，根据遗传平衡定律可知，AA的基因型频率为0.25，aa的基因型频率也是0.25，则Aa的基因型频率为0.5，所以AA、Aa和aa的数量比为1∶2∶1，且A和a的基因频率仍然都是0.5。

(2)由于该种群初始只有Aa一种基因型，所以理论上随机交配产生的后代中，应含有三种基因型，且比例为1∶2∶1。但实验结果是第一代中只有Aa和aa两种基因型，且比例为2∶1，最可能的原因是显性基因纯合(AA)致死，从而导致子代中无基因型为AA的个体存在。子一代中Aa和aa的比例为2∶1，即Aa和aa的概率分别是2/3和1/3，所以A和a的基因频率分别是1/3和2/3。如果不考虑基因纯合致死，随机交配符合遗传平衡定律，产生的子二代中AA＝1/3×1/3＝1/9，Aa＝(1/3×2/3)×2＝4/9，aa＝2/3×2/3＝4/9，所以AA∶Aa∶aa＝1∶4∶4，AA个体致死，所以Aa和aa的个体数量比应为1∶1。

[答案]　(1)1∶1　1∶2∶1　0.5　(2)A基因纯合致死　1∶1

2021高三生物人教版一轮教师用书：必修2 第7单元 第4讲 现代生物进化理论 Word版含解析