现代生物进化理论的主要内容 种群是生物进化的基本单位 1.种群的概念及特点 (1)概念:生活在一定区域的同种生物的全部个体。 (2)特点:是生物进化的基本单位,彼此之间可以交配,并通过繁殖将各自的基因传给 后代。 2.基因库与基因频率 、突变和基因重组产生进化的原材料 甚因重组 1.可遗传变异来源基因突变统称为突变 染色体变异 2.可遗传变异是进化原材料的原因 ①基因突变产生等位基因 (1)可遗传变异的形成②通过有性生殖过程中的基因 重组可以形成多种多样的 基因型 (2)可遗传变异的特点是随机的和不定向的。 3)可遗传变异的结果:只提供生物进化的原材料,不能决定生物进化的方向 3.变异的有利和有害是相对的,是由生存环境决定的。 三、自然选择决定生物进化的方向 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。即生物进化的实质是种群基因频率的定向改变。 四、隔离与物种的形成 1.物种的概念 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 1)概念: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。 (2)常见类型 类型 芭围 结果 生殖隔离「不同物种间不能相互交配,即使交配成功,也不能产生可有后代 地理隔离 使种群间不能发生基因交流 3.隔离在物种形成中的作用 (1)新物种的形成过程 地理隔离{①不同种群出现不同的突变和基因重组 ②不同种群间不发生基因交流
1 现代生物进化理论的主要内容 一、种群是生物进化的基本单位 1．种群的概念及特点 (1)概念：生活在一定区域的同种生物的全部个体。 (2)特点：是生物进化的基本单位，彼此之间可以交配，并通过繁殖将各自的基因传给 后代。 2．基因库与基因频率 二、突变和基因重组产生进化的原材料 1．可遗传变异来源 基因重组 基因突变 染色体变异 统称为突变 2．可遗传变异是进化原材料的原因 (1)可遗传变异的形成 ①基因突变产生等位基因 ②通过有性生殖过程中的基因 重组可以形成多种多样的 基因型 (2)可遗传变异的特点是随机的和不定向的。 (3)可遗传变异的结果：只提供生物进化的原材料，不能决定生物进化的方向。 3．变异的有利和有害是相对的，是由生存环境决定的。 三、自然选择决定生物进化的方向 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。即生物进化的实质是种群基因频率的定向改变。 四、隔离与物种的形成 1．物种的概念 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 (1)概念：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。 (2)常见类型 类型 范围 结果 生殖隔离 不同物种间 不能相互交配，即使交配成功，也不能产生可育后代 地理隔离 同一种生物 使种群间不能发生基因交流 3.隔离在物种形成中的作用 (1)新物种的形成过程 地理隔离 ①不同种群出现不同的突变和基因重组 ②不同种群间不发生基因交流
①食物和梄息条件互不相同 自然选择②自然选择对不同种群基因频率的改变所 起的作用不同 生殖隔离:基因库形成明显的差异,并逐步出现生殖隔离,从而形成不同物种 (2)结论:隔离是形成新物种的必要条件 五、共同进化与生物多样性的形成 1.共同进化 2.生物多样性的形成 (2)研究生物进化历程的主要依据:化石 (3)生物多样性的进化历程 35亿年前:古细菌出现 5亿~15亿年前:主要是蓝藻和细菌 15亿年前:真核生物 5.7亿~5亿年前:海洋中有大量的无脊椎动物 4亿年前:原始陆生植物、原始两栖类 一、种群是生物进化的基本单位 1.为什么说生物进化的基本单位是种群而不是个体? 提示:个体的基因型是终身不变的,无论它在自然选择中具有多大优势,其基因型也不 可能一成不变地遗传给下一代个体,因为个体的基因组成来自双亲。种群中个体的基因来自 种群基因库,个体死亡后又通过其后代把基因延续下去。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.阅读教材P115第二自然段,结合图7-7分析探究下列问题 若一个种群中含有A和a一对等位基因,根据下列条件,计算种群的基因频率 (1)若已知种群中基因型为AA、Aa和a的个体数目分别为a、a、函,如何计算种群中 A的基因频率? =A的数目 baita 提示:A的基因频率=(A+a)的总数自×1002(a+函+a)100 (2)若已知AA、Aa和a的基因型频率分别为P、P2、P,如何计算A的基因频率? 提示:A的基因频率=AA的基因型频率+1/2Aa的基因型频率=B+1/2P。 (3)若已知基因型为XX、xx、xx、X"Y和Y的个体数分别为a、、函、a、函,试 求X的基因频率。 提示:X的基因频率= X的数目 (x°+x)的总数月100% 2a+a2+a 2(a+a+函)+a+a×100 3.试分析导致种群基因库改变的因素 提示:基因突变;染色体变异:自然选择;种群个体数量过少;种群个体的迁入、迁出 突变、基因重组和自然选择与生物进化的关系 2
2 自然选择 ①食物和栖息条件互不相同 ②自然选择对不同种群基因频率的改变所 起的作用不同 生殖隔离：基因库形成明显的差异，并逐步出现生殖隔离，从而形成不同物种 (2)结论：隔离是形成新物种的必要条件。 五、共同进化与生物多样性的形成 1．共同进化 2．生物多样性的形成 (2)研究生物进化历程的主要依据：化石。 (3)生物多样性的进化历程 35 亿年前：古细菌出现 ↓ 35 亿～15 亿年前：主要是蓝藻和细菌 ↓ 15 亿年前：真核生物 ↓ 5．7 亿～5 亿年前：海洋中有大量的无脊椎动物 ↓ 4 亿年前：原始陆生植物、原始两栖类 一、种群是生物进化的基本单位 1．为什么说生物进化的基本单位是种群而不是个体？ 提示：个体的基因型是终身不变的，无论它在自然选择中具有多大优势，其基因型也不 可能一成不变地遗传给下一代个体，因为个体的基因组成来自双亲。种群中个体的基因来自 种群基因库，个体死亡后又通过其后代把基因延续下去。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．阅读教材 P115 第二自然段，结合图 7－7 分析探究下列问题： 若一个种群中含有 A 和 a 一对等位基因，根据下列条件，计算种群的基因频率。 (1)若已知种群中基因型为 AA、Aa 和 aa 的个体数目分别为 a1、a2、a3，如何计算种群中 A 的基因频率？ 提示：A 的基因频率＝ A的数目 （A＋a）的总数目×100%＝ 2a1＋a2 2（a1＋a2＋a3） ×100%。 (2)若已知 AA、Aa 和 aa 的基因型频率分别为 P1、P2、P3，如何计算 A 的基因频率？ 提示：A 的基因频率＝AA 的基因型频率＋1/2Aa 的基因型频率＝P1＋1/2P2。 (3)若已知基因型为 X B X B、X B X b、X b X b、X B Y 和 X b Y 的个体数分别为 a1、a2、a3、a4、a5，试 求 X B 的基因频率。 提示：X B 的基因频率＝ X B的数目 （X B＋X b）的总数目×100%＝ 2a1＋a2＋a4 2（a1＋a2＋a3）＋a4＋a5 ×100%。 3．试分析导致种群基因库改变的因素。 提示：基因突变；染色体变异；自然选择；种群个体数量过少；种群个体的迁入、迁出。 二、突变、基因重组和自然选择与生物进化的关系
1.阅读教材P116内容,结合变异知识,探究下列问题: (1)所有的变异都能导致种群基因频率的改变吗?为什么? 提示:不能。只有可遗传的变异才能影响种群基因的组成,才能改变基因频率。 (2)基因突变和基因重组对种群遗传组成的影响一样吗?试分析原因 提示:二者都对种群遗传组成产生影响,但影响角度不一样。只有基因突变才能出现新 基因,才能丰富基因库,改变基因频率,从而影响种群的遗传组成:而基因重组不能产生新 基因,只能增加基因型的种类,以此来影响种群的遗传组成。 (3)有人认为“发生在体细胞中的基因突变不能传递给后代,因此不能为生物进化提供 原材料”,这种说法正确吗?分析原因。 提示:不正确。发生在体细胞中的突变,可以通过无性繁殖的方法传递给后代,如发生 基因突变的花芽或叶芽,通过植物组织培养技术或者嫁接的方法可以传递给下一代,因此能 为生物进化提供原材料。 2.阅读教材P116[探究],分析探究下列问题 (1)自然选择是如何使桦尺蠖种群中决定浅色性状的s基因频率越来越低的? 提示:在树干变黑的环境下,浅色桦尺蠖易被天敌发现和捕食,使ss的个体越来越少, SS和Ss的个体越来越多,从而使决定黑色性状的S基因频率越来越高,决定浅色性状的s 基因频率越来越低 ()在自然选择过程中,直接受选择的是基因型还是表现型?并简要说明原因 提示:直接受选择的是表现型,因为天敌看到的是性状,而不是控制性状的基因。 三、隔离与物种形成 1.判断下列生物是否属于同一个物种,并说明理由 (1)生活在同一区域的两个种群。 提示:不是。种群是指生活在一定区域的同种生物的总和,既然在同一地点是两个种群, 说明它们属于两个物种 2)生活在不同区域的两个种群 提示:不一定。看两个种群能否相互交配并产生可育后代,若能则属于同一物种,若不 能则属于不同物种。 2.根据教材P120[资料分析],探究下列问题: (1)用流程图的形式总结物种形成的一般过程 提示:种群地理的离多个种群突变和重组、基因库出现差别逐代积累产生生殖隔 离一→物种形成。 (2)地理隔离和生殖隔离在对种群影响上的共同点是什么?生殖隔离产生的根本原因是 什么? 提示:共同点是都能阻断种群间的基因交流。产生生殖隔离的根本原因是种群基因库的 差异 (3)经过漫长的地理隔离,是否一定会产生生殖隔离? 提示:不一定。如果两个种群的生活环境都不发生变化或变化微小,或发生相似的变化, 则两个种群的进化方向相同,不产生生殖隔离 (4)产生生殖隔离是否一定要经过漫长的地理隔离? 提示:不一定。如植物中多倍体的形成,不经过地理隔离,直接产生了生殖隔离 四、共同进化与生物多样性形成 1.阅读教材P123内容,仔细观察图7-9、7-10,分析探究下列问题: (1)在捕食者与被捕食者的共同进化中,从生物个体和种群两个方面分析是有利还是有
3 1．阅读教材 P116 内容，结合变异知识，探究下列问题： (1)所有的变异都能导致种群基因频率的改变吗？为什么？ 提示：不能。只有可遗传的变异才能影响种群基因的组成，才能改变基因频率。 (2)基因突变和基因重组对种群遗传组成的影响一样吗？试分析原因。 提示：二者都对种群遗传组成产生影响，但影响角度不一样。只有基因突变才能出现新 基因，才能丰富基因库，改变基因频率，从而影响种群的遗传组成；而基因重组不能产生新 基因，只能增加基因型的种类，以此来影响种群的遗传组成。 (3)有人认为“发生在体细胞中的基因突变不能传递给后代，因此不能为生物进化提供 原材料”，这种说法正确吗？分析原因。 提示：不正确。发生在体细胞中的突变，可以通过无性繁殖的方法传递给后代，如发生 基因突变的花芽或叶芽，通过植物组织培养技术或者嫁接的方法可以传递给下一代，因此能 为生物进化提供原材料。 2．阅读教材 P116[探究]，分析探究下列问题： (1)自然选择是如何使桦尺蠖种群中决定浅色性状的 s 基因频率越来越低的？ 提示：在树干变黑的环境下，浅色桦尺蠖易被天敌发现和捕食，使 ss 的个体越来越少， SS 和 Ss 的个体越来越多，从而使决定黑色性状的 S 基因频率越来越高，决定浅色性状的 s 基因频率越来越低。 (2)在自然选择过程中，直接受选择的是基因型还是表现型？并简要说明原因。 提示：直接受选择的是表现型，因为天敌看到的是性状，而不是控制性状的基因。 三、隔离与物种形成 1．判断下列生物是否属于同一个物种，并说明理由。 (1)生活在同一区域的两个种群。 提示：不是。种群是指生活在一定区域的同种生物的总和，既然在同一地点是两个种群， 说明它们属于两个物种。 (2)生活在不同区域的两个种群。 提示：不一定。看两个种群能否相互交配并产生可育后代，若能则属于同一物种，若不 能则属于不同物种。 2．根据教材 P120[资料分析]，探究下列问题： (1)用流程图的形式总结物种形成的一般过程。 提示：种群 ――→ 地理隔离多个种群 ――→ 突变和基因重组、 自然选择 基因库出现差别 ――→ 逐代积累产生生殖隔 离―→物种形成。 (2)地理隔离和生殖隔离在对种群影响上的共同点是什么？生殖隔离产生的根本原因是 什么？ 提示：共同点是都能阻断种群间的基因交流。产生生殖隔离的根本原因是种群基因库的 差异。 (3)经过漫长的地理隔离，是否一定会产生生殖隔离？ 提示：不一定。如果两个种群的生活环境都不发生变化或变化微小，或发生相似的变化， 则两个种群的进化方向相同，不产生生殖隔离。 (4)产生生殖隔离是否一定要经过漫长的地理隔离？ 提示：不一定。如植物中多倍体的形成，不经过地理隔离，直接产生了生殖隔离。 四、共同进化与生物多样性形成 1．阅读教材 P123 内容，仔细观察图 7－9、7－10，分析探究下列问题： (1)在捕食者与被捕食者的共同进化中，从生物个体和种群两个方面分析是有利还是有
害 提示:从个体考虑,对被淘汰的个体来说是有害的,从种群考虑,有利于种群的发展 2)从共同进化角度分析,地球上最早出现的生物属于什么代谢类型?说明原因。 提示:异养厌氧型。生物进化过程中,首先出现无氧呼吸,然后出现光合作用有了氧气, 最后出现有氧呼吸,因此最早出现的生物属于异养厌氧型 2.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。试探究分析: (1)生物多样性的直接原因和根本原因是什么?运用进化论观点分析生物多样性形成的 原因。 提示:生物多样性的直接原因是蛋白质多样性,根本原因是基因(遗传物质)多样性。生 物多样性的形成是多种多样的环境对生物不定向变异进行选择的结果 (2)三种生物多样性之间的关系是怎样的? 提示:基因多样性是形成物种多样性和生态系统多样性的基础,物种多样性和生态系统 多样性又影响基因多样性。 1.遗传平衡定律及其适用条件 (1)定律内容: 若种群中,一对等位基因为A和a,设A的基因频率为p,a的基因频率为q,则p+q 隅%十a%=100%。如果这个种群达到了遗传平衡,那么遗传平衡定律可以表示为:(p+q)2 p2+2pg+q=A%+Aa%+a%=1。 ①p代表纯合子AA的基因型频率 ②2m代表杂合子Aa的基因型频率 ③q代表纯合子a的基因型频率。 Bp: AA%=P: Aa%=2pg: aa%=d. (2)适用条件:保证种群基因频率稳定不变的5种因素 ①该种群非常大 ②所有的雌雄个体都能自由交配: ③没有迁入和迁出 ④自然选择对不同表现型的个体没有作用 ⑤这对基因不发生突变和携带这对基因的染色体不发生变异。 2.地理隔离与生殖隔离的关系 (1)仅有地理隔离,一旦发生某种地质变化,两个分开的小种群重新相遇,可以再融合 在一起。 (2)只有地理隔离而不形成生殖隔离,能产生生物新类型(或亚种),但不可能产生新物 (3)地理隔离是物种形成的量变阶段,生殖隔离是物种形成的质变阶段,生殖隔离是物 种形成的最后阶段,是物种间的真正界限。 (4)生殖隔离保持物种间的不可交配性,从而也保证了物种的相对稳定性 生物多样性三个层次之间的联系 (1)基因多样性:由于生物存在各种各样的变异,并且变异是不定向的,进而出现了基 因多样性 2)物种多样性:基因的多样性决定了蛋白质的多样性,基因多样性是形成物种多样性 的根本原因,蛋白质多样性是形成物种多样性的直接原因。 (3)生态系统多样性:生态系统是由生物和非生物的环境共同组成的,所以物种的多样
4 害。 提示：从个体考虑，对被淘汰的个体来说是有害的，从种群考虑，有利于种群的发展。 (2)从共同进化角度分析，地球上最早出现的生物属于什么代谢类型？说明原因。 提示：异养厌氧型。生物进化过程中，首先出现无氧呼吸，然后出现光合作用有了氧气， 最后出现有氧呼吸，因此最早出现的生物属于异养厌氧型。 2．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。试探究分析： (1)生物多样性的直接原因和根本原因是什么？运用进化论观点分析生物多样性形成的 原因。 提示：生物多样性的直接原因是蛋白质多样性，根本原因是基因(遗传物质)多样性。生 物多样性的形成是多种多样的环境对生物不定向变异进行选择的结果。 (2)三种生物多样性之间的关系是怎样的？ 提示：基因多样性是形成物种多样性和生态系统多样性的基础，物种多样性和生态系统 多样性又影响基因多样性。 1．遗传平衡定律及其适用条件 (1)定律内容： 若种群中，一对等位基因为 A 和 a，设 A 的基因频率为 p，a 的基因频率为 q，则 p＋q ＝A%＋a%＝100%。如果这个种群达到了遗传平衡，那么遗传平衡定律可以表示为：(p＋q) 2 ＝p 2＋2pq＋q 2＝AA%＋Aa%＋aa%＝1。 ①p 2 代表纯合子 AA 的基因型频率； ②2pq 代表杂合子 Aa 的基因型频率； ③q 2 代表纯合子 aa 的基因型频率。 即：AA%＝p 2；Aa%＝2pq；aa%＝q 2。 (2)适用条件：保证种群基因频率稳定不变的 5 种因素。 ①该种群非常大； ②所有的雌雄个体都能自由交配； ③没有迁入和迁出； ④自然选择对不同表现型的个体没有作用； ⑤这对基因不发生突变和携带这对基因的染色体不发生变异。 2．地理隔离与生殖隔离的关系 (1)仅有地理隔离，一旦发生某种地质变化，两个分开的小种群重新相遇，可以再融合 在一起。 (2)只有地理隔离而不形成生殖隔离，能产生生物新类型(或亚种)，但不可能产生新物 种。 (3)地理隔离是物种形成的量变阶段，生殖隔离是物种形成的质变阶段，生殖隔离是物 种形成的最后阶段，是物种间的真正界限。 (4)生殖隔离保持物种间的不可交配性，从而也保证了物种的相对稳定性。 3．生物多样性三个层次之间的联系 (1)基因多样性：由于生物存在各种各样的变异，并且变异是不定向的，进而出现了基 因多样性。 (2)物种多样性：基因的多样性决定了蛋白质的多样性，基因多样性是形成物种多样性 的根本原因，蛋白质多样性是形成物种多样性的直接原因。 (3)生态系统多样性：生态系统是由生物和非生物的环境共同组成的，所以物种的多样
性和无机环境的多样性共同组成了生态系统的多样性。 A.w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% [研析]本题考査基因频率和基因型频率的计算。具体解题过程如下: [审]一一提取信息 信息a:20000只果蝇种群中残翅果蝇个体数量长期维持在4%。 信息b:再向该种群中引入20000只纯合长翅果蝇,不考虑其他因素影响 [析]一一解读信息 ①:根据信息a,果蝇种群中w的基因型频率为4%,由遗传平衡定律可推出v=0.2, V=0.8。该种群中wv的数量为0.04×20000=800,Vv的数量为2×0.2×0.8×20000=6 400,W的数量为0.8×0.8×20000=12800。 ②:根据信息b可知,引入纯种长翅果蝇后,v基因频率: 800×2+6400 (20000+20000)×2 100%=10%,V基因频率=1-10%=90%。Wv、w个体数量不变,该种群总数增加一倍,Vv wv的基因型频率降低了50% [判]一一研判选项 根据分析①②可知v基因频率由引入前的0.2降到引入后的0.1,降低了50%,A项正 确;Ⅴ基因频率由0.8升高到0.9,B项错误。根据分析②可知,C、D项都正确。 [答案]B 基因频率和基因型频率计算 (1)已知基因型的个体数计算基因频率: 计算公式:某基因频率 该基因总数 该基因及其等位基因总数×100 例如:A的基因频率= ×100% (2)已知基因型频率求基因频率 计算公式:一对等位基因中某基因的频率=该基因纯合子的基因型频率+1/2杂合子的 基因型频率 例如:A的基因频率=AA的基因型频率+1/2Aa的基因型频率 [例2]如图是生物新物种形成的基本环节,对图示分析正确的是 A.图中甲表示基因突变和基因重组,为进化提供原材料 种群基因频率的定向改变是形成新物种的前提 图中乙表示地理隔离,是新物种形成的必要条件 D.图中丙表示生殖隔离,指两种生物不能杂交产生后代 [解析]图中甲表示突变和基因重组,为生物进化提供原材料:种群基因频率的定冋改 变是生物进化的实质,只有生物进化了才有可能形成新物种;图中乙表示地理隔离,但地理 隔离不一定形成新物种:;图中丙表示生殖隔离,生殖隔离也包括产生不可育的后代
5 性和无机环境的多样性共同组成了生态系统的多样性。 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% [研析] 本题考查基因频率和基因型频率的计算。具体解题过程如下： [审]——提取信息 信息 a：20 000 只果蝇种群中残翅果蝇个体数量长期维持在 4%。 信息 b：再向该种群中引入 20 000 只纯合长翅果蝇，不考虑其他因素影响。 [析]——解读信息 ①：根据信息 a，果蝇种群中 vv 的基因型频率为 4%，由遗传平衡定律可推出 v＝0.2， V＝0.8。该种群中 vv 的数量为 0.04×20 000＝800，Vv 的数量为 2×0.2×0.8×20 000＝6 400，VV 的数量为 0.8×0.8×20 000＝12 800。 ②：根据信息 b 可知，引入纯种长翅果蝇后，v 基因频率＝ 800×2＋6 400 （20 000＋20 000）×2× 100%＝10%，V 基因频率＝1－10%＝90%。Vv、vv 个体数量不变，该种群总数增加一倍，Vv、 vv 的基因型频率降低了 50%。 [判]——研判选项 根据分析①②可知 v 基因频率由引入前的 0.2 降到引入后的 0.1，降低了 50%，A 项正 确；V 基因频率由 0.8 升高到 0.9，B 项错误。根据分析②可知，C、D 项都正确。 [答案] B 基因频率和基因型频率计算 (1)已知基因型的个体数计算基因频率： 计算公式：某基因频率＝ 该基因总数 该基因及其等位基因总数×100% 例如：A 的基因频率＝ ×100% (2)已知基因型频率求基因频率： 计算公式：一对等位基因中某基因的频率＝该基因纯合子的基因型频率＋1/2 杂合子的 基因型频率 例如：A 的基因频率＝AA 的基因型频率＋1/2Aa 的基因型频率 [例 2] 如图是生物新物种形成的基本环节，对图示分析正确的是( ) A．图中甲表示基因突变和基因重组，为进化提供原材料 B．种群基因频率的定向改变是形成新物种的前提 C．图中乙表示地理隔离，是新物种形成的必要条件 D．图中丙表示生殖隔离，指两种生物不能杂交产生后代 [解析] 图中甲表示突变和基因重组，为生物进化提供原材料；种群基因频率的定向改 变是生物进化的实质，只有生物进化了才有可能形成新物种；图中乙表示地理隔离，但地理 隔离不一定形成新物种；图中丙表示生殖隔离，生殖隔离也包括产生不可育的后代