1、第7章 现代生物进化理论,学科网,第1、2节 现代生物进化理论 的由来和主要内容 ,基础梳理,基础梳理,1拉马克的进化学说（1）主要内容地球上的所有生物都不是神造的，而是由_进化而来的。生物进化的顺序是由低等到_逐渐进化的。生物进化的原因是由于_和_。（2）意义：反对神创论和_，奠定了生物进化论的科学基础。,更古老的生物,高等,用进废退,获得性遗传,物种不变论,学科网,（3）不足拉马克提出的用进废退和获得性遗传的观点缺少科学证据的支持。拉马克过于强调_的变化直接导致物种的改变。实际上环境的变化如果未引起_的改变，就不会使生物产生可遗传的变异。（4）评价：拉马克最早提出了比较完整的生物进化学说，
2、是_的奠基人。,环境,遗传物质,进化学说,2达尔文的自然选择学说（1）主要内容_；_；_；_。（2）意义：科学地解释生物_的原因，以及生物的_和_。（3）局限性：对于_的本质不能做出科学的解释；局限于_水平；在物种形成的问题上，达尔文强调了物种形成中的_方式。,过度繁殖,生存斗争,遗传和变异,适者生存,进化,多样性,适应性,遗传和变异,个体,渐变,3现代生物进化理论（1）种群是生物进化的基本单位生活在一定区域的_的全部个体叫做种群，种群也是_的基本单位。一个种群中全部个体所含有的_，叫做这个种群的基因库。在一个种群基因库中，某个基因占全部_数的比率，叫做基因频率。生物进化的实质是种群_的改变。
3、,同种生物,繁殖,全部基因,等位基因,基因频率,（2）突变和基因重组产生进化的原材料可遗传变异的三个来源：基因突变、_和染色体变异（基因突变和染色体变异统称为_），可遗传变异为生物进化提供了原材料，但生物的变异是_的。（3）自然选择决定生物进化的方向经过长期的_，具有不利变异的个体不断被淘汰，有利变异得以积累和加强，从而使种群的_发生定向的改变，导致生物朝着_的方向不断进化。,基因重组,突变,不定向,自然选择,基因频率,适应环境,（4）物种先经过长期的_，然后形成生殖隔离。生殖隔离的形成标志着_的形成。这是一种常见的物种形成方式。有时没有地理隔离，也能产生新物种，如植物中_的形成。（5）不同物
4、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，这就是_。通过漫长的共同进化过程，形成了生物的多样性。生物多样性包括三个层次的内容：_多样性、_多样性和_多样性。生物多样性是长期_的结果。,地理隔离,新物种,多倍体,共同进化,基因,物种,生态系统,自然选择,学科网,特别说明：1.种群在繁衍过程中，个体有新老交替，基因却代代相传，因此研究生物进化，仅研究个体是否与环境相适应是不够的，还必须研究群体基因组成的变化。2.达尔文进化论没有阐明遗传和变异的本质以及自然选择的作用机制，而现代进化论克服了这个观点；达尔文的进化论着重研究生物个体的进化，而现代进化论则强调群体的进化，认为种群是生物进化的
5、基本单位。,3.突变性状是有利还是有害是相对的，取决于环境条件。如昆虫的残翅性状在正常环境中不利，但在多风的岛上则是有利的。4.因地理隔离造成两个亚种，如东北虎和华南虎，应属同一个物种，仍能进行交配繁殖产生后代。5.两个方向：变异是不定向的，自然选择是定向的。,归纳整合,一、自然选择学说内容的整合,二、种群与物种的比较,学科网,三、自然选择决定生物进化的方向,不定向变异,自然选择,通过生存斗争实现,不利变异 (基因),淘汰,由生存斗争中失败而死亡,有利变异 (基因),多次选择和积累,通过遗传,种群的基因频率定向改变,生物定向进化,跟踪训练,1 （2009年广东卷）由于蟹类的捕食，某种海洋蜗牛种
6、群中具有较厚外壳的个体的比例逐渐增加。对这个现象的解释，正确的是（ ）A人工选择 B适者生存C用进废退 D定向变异,解析：该现象不可能是人工选择的结果，也不可能是用进废退，根据现代生物进化理论的观点，变异是不定向的，自然选择是定向的，适者生存。 答案： B,2 （2009年江苏卷）右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c同域分布，向d方向进化。下列有关叙述正确的是（ ）Ab和d存在地理隔离，所以一定存在生殖隔离Bc和d不存在地理隔离，却可能存在生殖隔离 Ca1中的外迁群体
7、与当时留居群体的基因频率相同，则b和d是同一物种Da1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,解析：本题考查物种形成的知识。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错误。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正确。基因频率的改变不一定会导致生殖隔离发生产生新的物种，但是产生了生殖隔离的种群，基因频率一定会发生变化。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，种群的基因频率在各自的环境下，向不同的方向改变，可能形成不同的物种，所以C错误。即使a1中
8、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。 答案： B,学科网,遗传平衡定律又称哈代温伯格定律,基础梳理,哈代温伯格定律是指在一个巨大的、随机交配和没有干扰基因平稳因素的种群中，基因频率将世代保持稳定不变。在一个有性生殖的自然种群中，当等位基因只有两个(A和a)时，设p代表A的基因频率，q代表a的基因频率，则（p+q）2=p2+2pq+q2=1。其中p2 是_的频率，2pq是_的基因型频率,q2是_频率。,aa基因型,AA基因型,杂合子Aa,遗传平衡必须符合下列条件：没有基因突变；没有选择压力（生态条件适宜，空间和食物不受限制）；种群要足够大；完全随机
9、交配等。 方法提示： 比较常见的是求常染色体上一对等位基因的基因频率，而求性染色体上一对等位基因的基因频率较少见，且有一定的难度。由于高中阶段一般只考虑X染色体上的基因，不考虑Y染色体上的基因，因此，求性染色体上一对等位基因频率实际上是求X染色体上一对等位基因的基因频率。以下分别介绍两种解法。,1.常染色体上一对等位基因的基因频率计算的两种解法 例：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。求这对等位基因的基因频率。 解法一：就这对等位基因来说，每个个体可以看作含有2个基因。那么，这100个个体共有200个基因，其中，A基因有230+60=1
10、20个，a基因有210+60=80个。于是，在这个种群中：A基因的基因频率为：120200=60%a基因的基因频率为：80200=40%,解法二：由题意可知，AA、Aa和aa的基因型频率分别是30%、60%和10%，由基因型频率求得：A基因的基因频率为：30%+60%50%=60%a基因的基因频率为：10%+60%50%=40%2.性染色体上一对等位基因的基因频率计算的两种解法 例：从某个种群中随机抽出100个个体，测知基因型为XBXB、XBXb、XbXb和XBY、XbY的个体数分别是44、5、1和43、7。求XB和Xb的基因频率。,解法一：就这对等位基因来说，每个雌性个体可以看作含有2个基因
11、，每个雄性个体可以看作含有1个基因（Y染色体上没有其等位基因）。那么，这100个个体共有150个基因，其中，雌性个体的基因有2(44+5+1)=100个，雄性个体的基因有43+7=50个。而XB基因有442+5+43=136个，基因Xb有5+12+7=14个。于是，在这个种群中：XB基因的基因频率为：13615090.7%Xb基因的基因频率为：141509.3%,学科网,解法二：性连锁基因在群体中的状况要比常染色体基因复杂。以XY型性别决定方式为例。同配雌性个体有两条X染色体，一条来自父方，另一条来自母方，因而携带有两份X染色体上的基因，而异配雄性个体只有一条来自母方的X染色体，因而只携带一份
12、X连锁基因。因此，X染色体上的基因在群体中的分布就处于不平衡状态。雌性个体的性连锁基因占群体的三分之二，而雄性个体只会有剩余的三分之一。,由题意可知，XBXB、XBXb、XbXb和XBY、XbY的基因型频率分别 44%、5%、1%和43%、7%，因为雌性、雄性个体的基因型频率各占50%，在计算性连锁基因频率时要换算成各占100%，于是，在这个种群中：XB基因的基因频率为：(44%+5%1/2)22/3+43%23/190.7%Xb基因的基因频率为：(1%+5%1/2)22/3+7%21/39.3% 这两种解法要弄清原委，灵活运用，不能混淆，否则就容易出错。,归纳整合,基因频率和突变率的计算1基
13、因频率和基因型频率的计算,(3)基因频率和基因型频率的关系转换,(1)基因频率,某种群中某基因的数目,该种群中全部等位基因的总数,(2)基因型频率,某基因型的个体数,总个体数,设一对等位基因为A和，其频率分别为与（pq=1）。亲代AA和aa自然交配后F1具有AA、Aa、aa三种基因型，其频率如下列公式：（p（A）q（a）2=p2(AA)2pq(Aa)q2(aa)，即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，产生A配子频率为：Ap21/22pq=p2pq=p（pq）p，产生a配子频率为：aq21/22pqq2pqq（pq）q。可知F1的基因频率没有改变。,上式揭示
14、了基因频率与基因型频率的关系，使用它时，种群应满足以下5个条件：种群大；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。满足上述5个条件的种群即处于遗传平衡。 2种群基因突变率的计算 每一代出现的种群突变数=种群个体数每个个体基因数每个基因的突变率,跟踪训练,1. （2008年江苏卷）某植物种群中，AA个体占16%，aa个体占36%，该种群随机交配产生的后代中AA个体百分比、A基因频率和自交产生的后代中AA个体百分比、A基因频率依次是（ ）A增大，不变；不变，不变 B不变，增大；增大，不变C不变，不变；增大，不变 D不变，不变；不变，增大,学科网,解析：根据题意可推知在种
15、群中Aa的比率为48，因此可以算出该种群的基因频率为40，a为60，由于没有自然选择，因此自由交配得到的后代AA、Aa、aa的比率分别为16、48、36，进而可得知AA频率和频率均不发生变化。而自交后代中AA、Aa、aa的比率分别为28、24、48，从而计算出频率为40。 答案： C,2. （2009年深圳一模）调查某校学生中基因型的比例为XBXB（42.32%）、XBXb（7.36%）、XbXb（0.32%）、XBY（46%）、XbY（4%），则该校学生中XB和Xb的基因频率分别是（ ）6%、8% B92%、 8%C78%、92% D8%、92%,解析：XB+Xb=(42.32+7.36+0
16、.32）2+(46+4)150，Xb=(7.36+0.322+4)12，Xb的基因频率是12/150=0.08，XB的基因频率为1-0.080.92。 答案： B,热点聚焦,现代生物进化理论的应用,（2009年上海卷）桦尺蛾是一种栖息在密林中、白天停歇在树干上的昆虫，一般为浅色，它借助与环境相似的体色躲避鸟类天敌。在工业污染区，黑色桦尺娥的数量有增多的趋势。为证实两种体色的桦尺蛾因环境不同而数量比例不同，进行了如下探究。请完成下列探究方案。,(1)假设：_。(2)实验步骤：选择工业污染区A和_地区B；收集桦尺蛾，并在翅下用有色颜料分别标记黑色蛾和浅色蛾若干；_；一段时间后用诱蛾灯诱捕，记录、统
17、计结果。(3)实验结果：如下表1。根据表内数据在表下方方框处绘制A、B两地区不同体色蛾回收率的柱形图。,学科网,表1 桦尺蛾释放数和回收数,(4)结论： (5)分析与讨论：人们观察到工业污染导致树皮变黑，从这个角度解释上述实验结果。已知桦尺蛾的体色由常染色体上_对等位基因控制。为了进一步探究桦尺蛾的黑色与浅色的显隐性关系，有人将一对黑色蛾与浅色蛾杂交，F1中黑色蛾与浅色蛾的数量比为11。请利用F1的蛾，在此基础上设计遗传实验完成探究。a.实验步骤：b.结果与分析：,解析： 在非工业污染区，树干呈浅灰色，浅色的桦尺蛾能适应环境而生存，深色的桦尺蛾不适应环境而不能很好的生存。在工业污染区，树变黑，
18、深色的桦尺蛾能适应环境，而浅色的桦尺蛾不能适应环境。不同污染程度区域的树皮颜色不同，使停歇在树上不同体色的蛾被鸟类捕食的概率不同，导致它们的存活率不同。,答案：（1）在工业污染区，黑色蛾数量占优势（合理即可） （2）非工业污染 将标记的不同体色的蛾分别释放到上述两地区（3）见下图,（4）在工业污染区，黑色蛾数量占优势；在非工业污染区，浅色蛾数量占优势（5）不同污染程度区域的树皮颜色不同，使停歇在树上不同体色的蛾被鸟类捕食的概率不同，导致它们的存活率不同1 a.选择F1中雌雄黑色蛾杂交；观察、记录后代的体色b.若后代出现浅色蛾，则黑色为显性性状；若后代全部是黑色蛾，则黑色为隐性性状,名师点睛 ：
19、 此部分要充分利用所学过的相关内容（如遗传和变异、新陈代谢的基本类型等）来巩固知识点。例如在学习时最好通过比较的方式，找出达尔文自然选择学说的主要内容和现代生物进化理论的联系和区别；结合遗传和变异有关基因的内容，更好地理解和把握基因频率的概念及计算方法；结合达尔文的自然选择学说内容来理解自然选择在生物进化过程中的作用；结合物种形成的过程来把握物种形成的必要条件等。,热点训练,某一鸟类种群由于自然原因而被分割成两个群体，它们分别受到不同环境条件的影响，经过600万年后，如果把这两个群体的后代放到一起，则它们最可能会 （ ）A具有同样的交配季节B陷入对相同资源的竞争中C彼此产生了生殖隔离D形成种内
20、互助的合作关系,解析：同一种群的鸟类由于长期处于不同的环境条件下，经过自然选择，不同条件下的鸟类的基因频率会发生改变，进化形成不同的物种，产生了生殖隔离。即使把这两个群体放到一起，彼此之间因存在生殖隔离而不能交配。 答案： C,走进实验室,基础再现,实验课题：开放型探究达尔文的自然选择学说,达尔文的自然选择学说，其主要内容有四点：过度繁殖，生存斗争（也叫生存竞争），遗传和变异，适者生存。凡是生存下来的生物都是适应环境的，而被淘汰的生物都是对环境不适应的，这就是适者生存。达尔文把在生存斗争中，适者生存、不适者被淘汰的过程叫做自然选择。达尔文认为，自然选择过程是一个长期的、缓慢的、连续的过程。,由
21、于生存斗争不断地进行，因而自然选择也是不断地进行，通过一代代的生存环境的选择作用，物种变异被定向地向着一个方向积累，于是性状逐渐和原来的祖先不同了，这样，新的物种就形成了。由于生物所在的环境是多种多样的，因此，生物适应环境的方式也是多种多样的，所以，经过自然选择也就形成了生物界的多样性。,过程设计,这种开放型实验题要求学生根据题目所设的条件和要求，寻找切合实际的多种解决问题的途径，变学生的单向思维为多向思维，从而考查学生的灵活性、流畅性和广阔性。,精题演习,1.美国医学会杂志周刊2007年10月16日刊登的一份政府调查报告说，被称为“超级细菌”的耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA）在美国国内正
22、呈蔓延趋势，每年预计有超过9万人严重受这一病菌感染。请回答下列有关超级细菌的问题：(1)耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)属于_生物，其可遗传的变异来源是_。,(2)抗生素在超级细菌进化过程中起到了_作用，使细菌的_发生定向改变。(3)请设计一个实验，证明抗生素诱导耐甲氧西林金黄色葡萄球菌产生了适应性的变异的观点是错误的。材料和器具：青霉素、培养皿以及对青霉素敏感的普通金黄色葡萄球菌。将实验完善：,实验步骤：步骤1：取培养皿A若干个（A1、A2、A3），加入普通细菌培养基；取培养皿B若干（B1、B2、B3），加入_的细菌培养基。步骤2：将适量细菌培养液涂在培养皿A1的培养基表面，放在适宜的条
23、件下培养一段时间，培养基表面会出现一些细菌菌落。步骤3：用灭菌后的丝绒包上棉花制成一枚“印章”，在A1上轻盖一下，再在B1上轻盖一下，这样A1中的细胞就按一定的位置正确地“复制”到了B1之中，将B1培养一段时间后，B1中一定部位出现了少量菌落。,步骤4：根据B1中菌落出现的方位，将在A1中对应位置的菌落取出，均匀涂抹在A2表面，培养一段时间后，培养基表面又会出现许多菌落。反复重复步骤3、4。预期结果： 。本实验的原理是： 。(4）根据现代生物进化理论，结合你的生活经验谈谈如何减缓超级细菌的产生？ 。,答案：(1）原核 基因突变 (2)选择 基因频率 （3）含有青霉素 在B2、B3中保留下来的菌
24、落越来越多，直到最后，所有复制到B中的菌落全部保留下来，都具有了对青霉素的抗药性 A组耐甲氧西林细菌从未接触抗生素，而耐甲氧西林细菌抗药性不断增强。说明抗生素没有诱导耐甲氧西林细菌产生适应性变异，耐甲氧西林细菌抗药性的产生不需要抗生素诱导,（4）合理使用药物，避免长时间使用抗生素；若一种抗生素可以治愈则不使用第二种；由病毒引起的感冒，没有炎症的时候不要使用抗生素。利用其他药物替代抗生素治疗疾病,2.某些科研人员在农科站研究奶牛，发现牛厩中的苍蝇很多，影响了牛群的健康，人们用DDT溶液喷洒在牲口圈内和牛身上，DDT是一种杀虫剂，能杀死几乎所有苍蝇。但一周后，苍蝇的数目再次增加，工人再次喷洒DDT
25、，得到类似于第一次喷洒的结果多数苍蝇都死了，然后苍蝇的群体再次扩大，工人又一次喷洒DDT，经过45次重复喷洒后，DDT能杀死的苍蝇越来越少直至最后全无杀虫效果。,据此回答下列问题：(1)有人认为可能是所使用的DDT本身失效了，请你提出一个方案检验这个假设。_。(2)有人认为是DDT对苍蝇的抗药性差异进行了选择，是适者生存，不适者被淘汰，请你设计一个方案检验这个假设。_。,解析：本题考查了达尔文的自然选择学说，在自然选择学说中：生存斗争是动力，遗传和变异是内因，选择是定向的，变异是不定向的，定向选择的最终结果是适者生存，不适者被淘汰。根据变异的不定向性，我们可知苍蝇的个体存在着抗药性的差异，有的
26、抗药性强，有的抗药性弱，经过DDT处理进行选择，就把抗药性强的个体选育出来，这样一代一代地选择下去，苍蝇中就保留了具有强抗药性的个体。为了说明苍蝇对DDT的抗药性的差异是自然选择的结果，必须设计人工选择实验作为对照。,在人工选择的实验中每一个家系设为两组，一组用DDT处理，观察苍蝇的抗药性，决定保留还是淘汰；另一组不做处理，用来证明抗药性的产生是生物在突变的基础上进行选择的结果，而不是因为使用了DDT的缘故。由于DDT对苍蝇的长期选择，苍蝇的抗药性越来越强，导致DDT无杀虫效果。为了说明DDT对苍蝇无效，不是DDT本身失效所致，我们可以通过对照实验加以证明，也可通过化学方法解决。,答案： (1
27、)方法1：用DDT在非实验区实验，看能不能杀死苍蝇。如果能杀死，证明DDT没有失效；如果不能杀死，证明DDT失效；方法2：用化学方法分析DDT的化学成分，看是否发生改变。若发生变化，说明DDT失效；若未发生改变，说明DDT没有失效,(2)方案设计如下：将苍蝇分成甲、乙两组。甲组：混合饲养，自由交配，每代都用DDT处理，并且逐渐加大剂量，培养10代。乙组：分成若干瓶，每瓶中放一对，并繁殖为一个家系。将每个家系平均分成两瓶，A瓶放DDT，B瓶不放DDT。若A瓶中苍蝇死亡率高，这个家系淘汰不要；若A瓶中苍蝇死亡率低，则将B瓶保留下来，再一对一对分开，让其繁殖成若干家系，再按前法分成两瓶，并分别处理饲
28、养，继续选留死亡率低又没有经过DDT处理的类型。,每经过一次测试和选择，都增加DDT的剂量。如此经过10次选择，比较甲、乙两组苍蝇的抗药性是否相同。若相同，可说明苍蝇是在突变的基础上经过自然选择产生了抗药性；若不相同，则说明不是DDT选择的结果,课时作业,1.（2009年广州一模）在同一区域中生长着两种杜鹃花，在人工条件下，它们之间都可以杂交成功。但在自然状态下它们不能杂交，因为一种杜鹃花在 6 月初产生花粉，另一种在 6 月下旬产生花粉，这种现象属于（ ） A.优胜劣汰 B.过度繁殖C.生殖隔离 D.性状分离 ,.解析：季节性隔离，亦称时间性隔离，是生殖隔离的一种。是由于繁殖的时间不同而形成
29、的隔离。如蟾蜍中的美洲蟾和福氏蟾，它们虽在同一场所中生育，但由于前者的产卵期要比后者早，所以它们都能成为纯种。另外植物中唇形科的貂叶鼠尾草和白鼠尾草也发生同样的季节性隔离。 答案：C,8（2009年广东卷）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（ ）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,解析：用进废退的理论是拉马克提出来的，种群是生物进化的基本单位是现代生物进化理论的基本内容。达尔文认为进化的基本单位是个体。 答案：AD,10.某植物种群中，AA基因型个体占30%，aa基因型个
30、体占20%，则：（1）该植物的A、a基因频率分别是 。（2）若该植物自交，后代中AA、aa基因型个体分别占 。这时，A、a的基因频率分别是 。（3）依据现代生物进化理论，这种植物在两年中是否发生了进化？ 。原因是 。（4）由此可知，进化的基本单位是 ，进化的原材料由 提供，是否发生进化决定于 ，进化的实质是 。,解析：本题考查学生对生物进化理论的理解以及基因频率的算法。由题知Aa基因型的个体占50%，假设该群体有100个个体，则A基因的总数30250110，100个个体含有A、a的基因总数1002200，所以A的基因频率110/20055%，则a的基因频率45%。若该植物自交，自交后代产生基因型比例为：AA30%1/450%=42.5%；aa20%1/450%32.5%；Aa1/250%25%。同法可求出：A、a的基因型频率仍然为A（42.52+25）/20055%，a45%。通过计算可以发现前后代的基因频率没有发生改变，说明生物没有发生进化。 答案：（1）55%、45% （2）42.5%、32.5% 55%、45%,祝,您,学业有成,
