版 第7单元 第4讲 现代生物进化理论.docx

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版第7单元第4讲现代生物进化理论

第4讲__现代生物进化理论

[考纲导学]　1.现代生物进化理论的主要内容（Ⅱ）

　　　　　2.生物进化与生物多样性的形成（Ⅱ）

知识梳理|夯实高考双基

回扣教材

一、现代生物进化理论的由来

1．拉马克的用进废退学说

（1）生物不是神造的，是由更古老的生物进化而来的。

（2）生物是由低等到高等逐渐进化的。

（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。

2．达尔文的自然选择学说——现代生物进化理论的核心

（1）主要内容及解释

（2）意义：

科学地解释了生物进化的原因和生物适应性、多样性形成的原因。

（3）局限性

a．对遗传和变异的本质不能做出科学的解释。

b．对生物进化的解释局限于个体水平。

c．强调物种形成都是渐变的结果，不能很好地解释物种大爆发等现象。

二、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

（1）定义：

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：

一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率。

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）变异的有利和有害不是绝对的，往往取决于生存环境。

（3）生物的变异是不定向的，只是提供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

变异是不定向的

不利变异被淘汰，有利变异逐渐积累―→种群的基因频率发生定向改变

生物朝一定方向缓慢进化。

4．隔离导致物种形成

（1）物种：

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。

（2）隔离：

不同种群间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。

①生殖隔离：

不同物种之间一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能产生可育的后代。

②地理隔离：

同一种生物由于地理上的障碍而分成不同的种群，使得种群间不能发生基因交流的现象。

（3）物种形成的三个环节：

突变和基因重组、自然选择及隔离。

（4）物种形成的标志：

出现生殖隔离。

三、共同进化与生物多样性

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）内容：

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。

（2）形成原因：

共同进化。

（3）研究生物进化历程的主要依据：

化石。

基础自测

1．判断

（1）自然选择学说可解释生物进化的原因、遗传与变异的本质及生物的适应性和多样性。

（×）

（2）一个符合遗传平衡的群体，无论是自交还是相互交配，其基因频率及基因型频率都不再发生改变。

（×）

（3）现代生物进化理论认为，自然选择决定生物进化的方向，生物进化的实质是种群基因频率的改变。

（√）

（4）隔离是物种形成的必要条件。

生殖隔离的形成必须要有地理隔离，地理隔离必然导致生殖隔离。

（×）

（5）生殖隔离一旦形成就标志着新物种的产生。

（√）

（6）二倍体西瓜与四倍体西瓜可以杂交，所以它们之间不存在生殖隔离。

（×）

（7）生物进化的方向与基因突变的方向一致。

（×）

（8）生物进化过程的实质在于有利变异的保存。

（×）

（9）生物的变异是不定向的，但在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向的改变，从而使生物向着一定的方向进化。

（√）

2．连线：

达尔文的自然选择学说

【答案】　A—c　B—a　C—d　D—b

3．如图表示生物新物种形成的基本环节，对图示分析正确的是（　　）

A．图中A表示基因突变和基因重组，为生物进化提供原材料

B．种群基因频率的定向改变是形成新物种的前提

C．图中B表示地理隔离，是新物种形成的必要条件

D．图中C表示生殖隔离，指两种生物不能杂交产生后代

【答案】　B

网络记忆

重点突破|领悟高考方向

重点1　现代生物进化理论

[考点精讲]

1．自然选择学说与现代生物进化理论的比较

2．选择对生物进化的影响

（1）自然选择与人工选择

项目

自然选择

人工选择

选择因素

自然环境条件

人类

选择结果

对生物自身生存有利，对人类不一定有利

满足人类各种需求

速度

慢

快

（2）选择对基因频率的影响

①选择的直接对象是具有某特定性状表现的生物体。

②选择的实质是控制某特定性状表现的基因。

③选择的结果：

从生物个体角度看导致生物个体生存或死亡；从基因角度看导致控制某特定性状基因的频率上升或下降。

[命题视角]

视角　对现代生物进化理论的理解

1．下列关于生物进化的相关叙述中，正确的是（　　）

A．生物进化时，种群的基因频率发生改变而种群的基因库可不发生改变

B．自然选择对同种生物不同种群基因频率的改变，所起的作用可能不同

C．若某性状有三种表现型，则控制该相对性状的各等位基因频率之和大于1

D．同一物种的不同种群往往都会向着适应环境的方向发展进化，即共同进化

【答案】　B

重点2　物种的形成、共同进化与生物多样性的形成

[典例导悟1]

（2014·广东高考）某种兰花有细长的花矩（图1），花矩顶端贮存着花蜜，这种兰花的传粉需借助具有细长口器的蛾在吸食花蜜的过程中完成。

下列叙述正确的是（　　）

A.蛾口器的特征决定兰花花矩变异的方向

B．花矩变长是兰花新种形成的必要条件

C．口器与花矩的相互适应是共同进化的结果

D．蛾的口器会因吸食花蜜而越变越长

【解析】　A项，兰花花矩的变异是不定向的，蛾的口器对兰花花矩仅起到选择作用。

B项，新物种形成的标志是与原来的物种形成生殖隔离，隔离是新物种形成的必要条件。

C项，任何一个物种都不是单独进化的，生物与无机环境以及生物与生物之间都存在着进化上的密切联系。

蛾的口器与花矩的相互适应正是共同进化的结果。

D项，蛾的口器与花矩进行着相互选择，花矩变长对蛾的口器具有选择作用，使蛾种群中口器较长的个体容易生存下来，经过多代选择，蛾的口器会越变越长。

因此，蛾的口器不会因吸食花蜜而越变越长。

【答案】　C

[考点精讲]

1．物种形成

（1）三个环节：

突变和基因重组、自然选择、隔离，三者关系如图所示：

（2）物种形成的三种典型模式

①渐变式——如加拉帕戈斯群岛上13种地雀的形成。

②骤变式——主要是通过异源多倍体的染色体畸变的方式形成新物种，一出现可以很快形成生殖隔离（基因频率改变）。

此种方式多见于植物。

③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．共同进化

共同进化类型

包含类型

举例

不同物

种之间

互利共生

豆科植物与根瘤菌

捕食

猎豹和斑马

寄生

黏液病毒和兔子

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

地球最早是无氧环境→厌氧生物→光合生物出现→空气中有了氧气→出现好氧生物

3.生物多样性三个层次的关系

（1）相互关系

（2）成因：

生物与环境共同进化的结果。

[命题视角]

视角1　物种及其形成

2．某一小岛上的野兔原种种群由于某种原因造成部分个体分别迁移到了两个其他的小岛上。

如图表示野兔原种进化的过程，相关说法不正确的是

（　　）

A．新物种1与新物种2基因库不同

B．由野兔原种形成新物种显示了物种形成的一种方式，即经地理隔离而达到生殖隔离

C．图中X、Y分别表示突变和基因重组、自然选择，Z仅表示自然选择过程

D．在新物种形成的过程中一定存在种群基因频率的改变

【答案】　C

视角2　物种形成与共同进化

3.（2013·北京高考）安第斯山区有数十种蝙蝠以花蜜为食。

其中，长舌蝠的舌长为体长的1.5倍。

只有这种蝙蝠能从长筒花狭长的花冠筒底部取食花蜜，且为该植物的唯一传粉者。

由此无法推断出（　　）

A．长舌有助于长舌蝠避开与其他蝙蝠的竞争

B．长筒花可以在没有长舌蝠的地方繁衍后代

C．长筒花狭长的花冠筒是自然选择的结果

D．长舌蝠和长筒花相互适应，共同（协同）进化

【答案】　B

解题技巧类3|基因频率的计算

[典例导悟2]

（2015·安徽高考）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%

【解析】　A、a基因频率已知，据此可推导出各种群的基因型频率。

种群1中各个基因型的频率分别为：

AA＝64%，Aa＝32%，aa＝4%；种群2中各个基因型的频率分别为：

AA＝36%，Aa＝48%，aa＝16%，则混合后的大种群中各个基因型的频率变为：

AA＝50%，Aa＝40%，aa＝10%；混合后的A基因频率＝50%＋40%×1/2＝70%，a基因频率＝1－70%＝30%，根据遗传平衡定律，随机交配后子代中Aa的基因型频率为：

2×70%×30%＝42%。

【答案】　C

[拓展升华]

1．基因频率与基因型频率的比较

基因频率

基因型频率

公式

某基因频率＝该基因的数目÷该基因与其等位基因的总数×100%

某基因型频率＝该基因型的个体数÷总个体数×100%

外延

生物进化的实质是种群基因频率的改变

基因型频率改变，基因频率不一定改变

2.基因频率的计算方法

（1）常染色体基因频率的计算

①在种群中一对等位基因的频率之和等于1，基因型频率之和也等于1。

②计算公式：

某基因频率＝该基因纯合子的基因型频率＋1/2杂合子的基因型频率。

（2）X染色体上的基因频率计算公式：

Xb＝

×100%

（3）运用哈代—温伯格定律（遗传平衡定律）计算

①定律：

在一个有性生殖的自然种群中，并符合以下5个条件的情况下，各等位基因的频率和等位基因的基因型频率在一代一代的遗传中是稳定不变的，或者说是保持着基因平衡。

这5个条件是：

a.种群大；b.种群中个体间的交配是随机的；c.没有突变发生；d.没有新基因加入；e.没有自然选择。

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的频率为p2，Aa的频率为2pq，aa的频率为q2。

如果一个种群达到遗传平衡，其基因型频率应符合：

p2＋2pq＋q2＝1。

具体算法是：

a．已知A的基因频率是A%，a的基因频率是a%，则该种群中基因型是AA的个体占A%×A%，基因型是aa的个体占a%×a%，基因型是Aa的个体占A%×a%×2。

b．已知某种群中基因型是AA的个体占X%，则A的基因频率是

，a的基因频率是1－

；或已知基因型是aa的个体占Y%，则a的基因频率是

，A的基因频率是1－

。

[题组对练]

1．（2013·海南高考）果蝇长翅（V）和残翅（v）由一对常染色体上的等位基因控制。

假定某果蝇种群有20000只果蝇，其中残翅果蝇个体数量长期维持在4%。

若再向该种群中引入20000只纯合长翅果蝇，在不考虑其他因素影响的前提下，关于纯合长翅果蝇引入后种群的叙述，错误的是（　　）

A．v基因频率降低了50%　　B．V基因频率增加了50%

C．杂合果蝇比例降低了50%D．残翅果蝇比例降低了50%

【解析】　因该果蝇种群长期保持vv的基因型频率为4%，由此算出v＝0.2，V＝0.8，进而计算出引入纯合长翅果蝇前，vv有0.04×20000＝800，Vv有2×0.2×0.8×20000＝6400，VV有0.8×0.8×20000＝12800。

引入后，基因频率v＝（800×2＋6400）/（40000×2）＝0.1，V＝1－0.1＝0.9，故A正确，B错误。

因Vv、vv的数目不变，而该种群的总数增加一倍，所以Vv、vv的基因型频率降低50%，C、D正确。

【答案】　B

2.某自由交配的种群在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ时间段都经历多次繁殖过程，定期随机抽取100个个体，测得基因型为AA、aa的个体数量变化曲线如图所示。

下列相关叙述正确的是

（　　）

A．在Ⅰ段内A的基因频率是40%

B．A基因突变为a基因导致基因型频率在Ⅱ段发生剧变

C．Aa个体在Ⅰ、Ⅲ段数量均为40，说明种群没有发生进化

D．在Ⅱ、Ⅲ段，AA个体比aa个体的适应能力弱

【解析】　Ⅰ段内AA有40个，aa有20个，Aa有40个，A的基因频率是60%，A项错误；导致基因型频率在Ⅱ段发生剧变的原因是自然选择对不同表现型的个体的选择作用，B项错误；生物进化的实质是种群基因频率的改变，在Ⅰ、Ⅲ段，A和a的基因频率发生了改变，说明种群发生了进化，C项错误；由于AA个体在Ⅱ、Ⅲ段比aa个体的适应能力弱，所以在自然选择的作用下，AA个体逐渐被淘汰，D项正确。

【答案】　D

当堂验收|提升高考考能

1．（2016·全国乙卷）理论上，下列关于人类单基因遗传病的叙述，正确的是

（　　）

A．常染色体隐性遗传病在男性中的发病率等于该病致病基因的基因频率

B．常染色体显性遗传病在女性中的发病率等于该病致病基因的基因频率

C．X染色体显性遗传病在女性中的发病率等于该病致病基因的基因频率

D．X染色体隐性遗传病在男性中的发病率等于该病致病基因的基因频率

【解析】　联系遗传平衡定律进行分析。

常染色体隐性遗传病在男性和女性中的发病率相等，均等于该病致病基因的基因频率的平方，故A项错误。

常染色体显性遗传病在男性和女性中的发病率相等，均等于1减去该病隐性基因的基因频率的平方，故B项错误。

X染色体显性遗传病在女性中的发病率等于1减去该病隐性基因的基因频率的平方，故C项错误。

因男性只有一条X染色体，男性只要携带致病基因便患病，故X染色体隐性遗传病在男性中的发病率等于该病致病基因的基因频率，故D项正确。

【答案】　D

2．（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

3．南水北调工程可能导致南方水系中的血吸虫随水北上。

与血吸虫相关的叙述，错误的是（　　）

A．它会产生定向变异来适应环境

B．它与北方血吸虫之间存在着地理隔离

C．它会因环境改变发生定向进化

D．漫长的地理隔离可能使其演化成新物种

【答案】　A

4．某生物基因（a）由正常基因（A）序列中一个碱基对的替换而形成，研究表明，世界不同地区的群体之间，杂合子（Aa）的频率存在着明显的差异，以下说法不符合现代生物进化理论的是（　　）

A．基因a的产生改变了种群的基因频率

B．不同的环境条件下，选择作用会有所不同

C．不同地区基因突变频率因环境的差异而不同

D．不同地区的群体有着共同的进化方向

【答案】　D