第4讲 生物的进化
考点一| 现代达尔文主义
1．达尔文的进化学说
2.现代达尔文主义的基本内容
(1)种群是生物进化的基本单位
①基本概念
a．种群：生活在一定区域的同种生物的全部个体。
b．基因频率：指群体中某一等位基因在该位点上可能出现的比例。
c．基因型频率：指某种基因型的个体在群体中所占的比例。
d．基因库：一个生物种群中全部个体所含有的基因总和。
②生物进化的实质：种群内基因频率的改变。
③生物进化的原材料：可遗传的变异，主要包括基因突变、基因重组和染色体变异。
(2)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)隔离与物种形成
①物种的概念：分布在一定的自然地域，具有一定的形态结构和生理功能特征，而且在自然状态下能够相互交配并能生殖出可育后代的一群生物个体。
②隔离类型：常见的有地理隔离和生殖隔离。
③隔离实质：基因不能自由交流。
④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。
⑤新物种形成的标志：生殖隔离。
1．判断关于现代达尔文主义内容说法的正误。
(1)个体是生物进化的基本单位。(×)
【提示】 种群是生物进化的基本单位。
(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)生物进化的方向与基因突变的方向一致。(×)
【提示】 生物进化的方向是定向的，基因突变则是不定向的，自然选择对基因突变进行选择，决定生物进化的方向。
(4)生物进化的实质在于有利变异的保存。(×)
【提示】 生物进化的实质在于种群基因频率的定向改变。
(5)环境变化的同时，种群的基因频率可能改变，也可能不变。(√)
(6)不同基因型的个体对环境的适应性可相同，也可不同。(√)
(7)自然选择决定了生物变异和进化的方向。(×)
【提示】 变异是不定向的，自然选择决定进化的方向。
(8)在自然条件下，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、迁入与迁出及环境的选择等多种因素有关。
2．据图回答：
(1)图中的X是变异，主要包括基因突变、基因重组和染色体变异。
(2)Y和Z分别表示自然选择和隔离。
(3)原物种和新物种之间一定存在生殖隔离。
1．物种的形成过程
(1)物种形成的三个环节
突变和基因重组、自然选择、隔离，三者关系如图所示：
(2)物种形成的两种方式
①渐变式——如加拉帕戈斯群岛上13种地雀的形成
②爆发式——物种的形成主要是由异源多倍体以染色体变异的方式形成新物种，一旦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。
生物进化的三个注意点
1．生物进化不一定导致物种的形成
(1)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。
(2)新物种一旦形成，则说明生物肯定进化了。
2．变异先于环境选择。
农田喷施农药杀灭害虫，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．物种的形成不一定都需要经过地理隔离，如多倍体的产生。
视角1 对现代达尔文主义基本内容的理解
1．(2017·海南模拟)下列关于现代生物进化理论的叙述，不合理的是( )
A．发生在生物体内的基因突变，有可能使种群的基因频率发生变化
B．自然选择决定生物进化和基因突变的方向
C．自然状态下得到的四倍体西瓜与二倍体西瓜不是同一物种
D．两个种群间的生殖隔离一旦形成，这两个种群就属于两个物种
B [影响种群的基因频率变化的因素有突变和基因重组、自然选择等，A说法合理；基因突变是不定向的，自然选择不决定基因突变的方向，B说法不正确；自然状态下得到的四倍体西瓜与二倍体西瓜杂交后产生的三倍体不可育，故四倍体西瓜与二倍体西瓜不是同一物种，C说法合理；物种形成的标志是生殖隔离，D说法合理。]
2．(2017·江苏盐城期中)下列有关现代生物进化理论的叙述，正确的是( )
A．物种是生物进化的基本单位
B．二倍体西瓜与四倍体西瓜杂交所得的三倍体西瓜是一个新物种
C．突变和基因重组决定生物进化的方向
D．隔离是物种形成的必要条件，其实质是基因不能自由交流
D [现代生物进化理论认为种群是生物进化的基本单位，A错误；三倍体西瓜不能通过有性生殖产生可育后代，不是一个新物种，B错误；现代生物进化理论认为自然选择决定生物进化的方向，C错误。]
生物进化和物种形成的判断
1．判断生物进化的依据是种群基因频率是否发生改变，只要基因频率发生了改变，生物就发生了进化。
2．判断物种形成的依据是是否产生了生殖隔离。
视角2 种群基因频率和基因型频率的分析和计算
3．(2015·山东高考)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)的关系如下图。下列分析错误的是( )
A．0<p <1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1/9
D．p＝c时，F1自交一代，子代中纯合体比例为5/9
D [根据题干给出信息：种群足够大，没有其他因素干扰(无突变、无自然选择、无迁入和迁出)，每个群体内个体间随机交配，则种群的亲子代之间基因的传递遵循遗传平衡定律。
A项，子代H基因频率为p(0<p<1)时，由于亲子代之间遵循遗传平衡定律，则亲代H基因频率也为p；当亲代种群中HH基因型频率为p，hh基因型频率为(1－p)时，则亲代H基因频率为p，此时，亲代都为纯合体。B项，p＝b时，Hh基因型频率为1/2，hh和HH基因型频率相等，均为1/4，计算出p＝0.5，则亲代H基因频率也为0.5，在这种情况下，亲代群体才可能只含有杂合体。C项，p＝a时，Hh基因型频率＝hh基因型频率，可推知2p(1－p)＝(1－p)2，即p＝1/3，进而推知HH基因型频率为1/9。D项，p＝c时，Hh基因型频率＝HH基因型频率，可推知2p(1－p)＝p2，即p＝2/3，进而推知HH基因型频率为4/9，Hh基因型频率为4/9，hh基因型频率为1/9。自交一代后纯合体比例＝1－杂合体比例＝1－(4/9×1/2)＝7/9。]
4．(2017·南京联考)在调查某小麦种群时发现抗锈病(T)对易感染(t)为显性，在自然情况下该小麦种群可以自由传粉，据统计TT为20%，Tt为60%，tt为 20%，该小麦种群突然大面积感染锈病，致使易感染小麦在开花之前全部死亡。计算该小麦种群在感染锈病之前与感染锈病之后基因T的频率分别是多少( )
A．50%和50% B.50%和62.5%
C．62.5%和50% D．50%和100%
B [感染锈病前，T的基因频率＝20%＋1/2×60%＝50%；感染锈病后，TT与Tt的比例为20%∶60%＝1∶3，因此T的基因频率＝1/4＋1/2×3/4＝62.5%。]
四种有关基因频率的计算方法
1．已知基因型个体数，求基因频率：某基因频率＝(该基因纯合子个数×2＋杂合子个数)÷(总个数×2)。
2．已知基因型频率，求基因频率：一个等位基因的频率＝该等位基因纯合子的基因型频率＋1/2杂合子的基因型频率。
3．计算常染色体遗传和伴性遗传基因频率：用NAA、NXAY分别表示该基因型的个体数，用PAA、PXAY表示该基因型的频率，用p、q表示A、a的基因频率。
(1)常染色体遗传方式：
p＝＝PAA＋PAa
q＝＝Paa＋PAa
(2)伴X染色体遗传方式：
p＝
q＝
4．遗传平衡定律
(1)成立前提：①种群非常大；②所有雌雄个体之间自由交配；③没有迁入和迁出；④没有自然选择；⑤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。
视角3 物种的形成
5．(2017·辽宁东北育才模拟)下图是物种形成的一种模式，物种a因为地理障碍分隔成两个种群a1和a2，经过漫长的进化，分别形成物种b和c。在此进程中某一时刻，a1种群的部分群体越过障碍外迁与a2同域分布，向d方向进化。下列有关叙述正确的是( )
A．b和d存在地理隔离，所以一定存在生殖隔离
B．c和d不存在地理隔离，却可能存在生殖隔离
C．a1中的外迁群体与当时留居群体的基因频率相同，则b和d是同一物种
D．a1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
B [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，故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，故B正确；基因频率的改变不一定会导致生殖隔离产生新的物种，但是产生了生殖隔离的种群，基因频率一定会变化。开始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由于长期地理隔离存在，种群基因库可能存在差异，所以可能不是同一物种，故C错误；即使a1中的外迁群体与当时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，故D错误。]
6．(2017·新疆乌鲁木齐二模) 许多年前，某大峡谷中的松鼠被一条河流分隔成甲、乙两个种群，两个种群所发生的变化如下图所示，①～⑥表示不同的变异结果，下列叙述错误的是( )
A．a表示地理隔离，经过长期的地理隔离可能出现生殖隔离
B．b过程表示基因重组和染色体变异，为生物进化提供原材料
C．c过程可以定向改变种群的基因频率，导致生物定向进化
D．在自然状态下，物种1和物种2相互交配可能产生不育后代
B [根据物种的形成过程可以判断a、b、c分别是地理隔离、突变(基因突变和染色体变异)和基因重组及自然选择，A正确；为生物进化提供原材料的是突变和基因重组，突变包括基因突变与染色体变异，B错误；自然选择定向改变生物的基因频率，决定生物进化的方向，C正确；不同物种间存在生殖隔离，D正确。]
经长期地理隔离产生新物种的模式图
考点二| 生物进化和生物多样性
1．生物进化的历程
(1)生物进化的主要依据：化石。
(2)生物进化的历程：
①细胞方面：从单细胞到多细胞；
②生活环境：从水生到陆生；
③进化程度：从低级到高级。
2．生物多样性
(1)概念：地球上所有生物，它们所包含的基因以及由这些生物与环境相互作用所构成的生态系统的多样化程度。
(2)种类
①遗传多样性：指地球上生物所携带的遗传信息的总和。
②物种多样性：指生物种类的丰富程度。
③生态系统多样性：指地球上生态系统的组成、功能的多样性以及各种生态过程的多样性。
(3)形成原因：生物进化。
3．五界系统
(1)分类依据：生物细胞的结构特征和能量利用方式的基本差异。
(2)内容：原核生物界、原生生物界、真菌界、动物界、植物界。
(3)意义：①显示了生命发展史的三大阶段：原核单细胞阶段、真核单细胞阶段、真核多细胞阶段。
②揭示了进化的三大方向：a.进行光合作用的植物，为自然界的生产者。b.分解和吸收有机物的真菌，为自然界的分解者。c.摄食有机物的动物，为自然界的消费者等。
1．判断生物多样性说法的正误。
(1)生物多样性包括基因(遗传)多样性、种群多样性和生态系统多样性三个层次。(×)
【提示】 生物多样性包括基因(遗传)多样性、物种多样性和生态系统多样性三个层次。
(2)生态系统多样性是物种多样性的保证。(√)
(3)科学家用人工合成的染色体片段，成功替代了酵母菌的第6号和第9号染色体的部分片段，得到的重组酵母菌能存活，未见明显异常，则该重组酵母菌增加了遗传的多样性。(√)
(4)生物多样性的形成与生物进化密切相关。(√)
(5)黑色桦尺蛾和灰色桦尺蛾的种群也体现了生物的多样性。(√)
2．据图回答：
(1)图中Ⅰ显示了遗传多样性，此类多样性发生于相同(填“相同”或“不同”)物种间。
(2)Ⅱ显示了物种多样性，此类多样性发生于不同(填“相同”或“不同”)物种间。
(3)图Ⅲ显示的是生态系统多样性，此类多样性包含(填“包含”或“不包含”)非生物成分。
1．生物的多样性
(1)生物多样性成因
生物多样性的形成是生物与生物及生物与无机环境共同进化的结果。
(2)生物多样性的三个层次
(3)生物多样性三个层次之间的关系
生物多样性是共同进化的结果
1.共同进化内涵：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，这就是共同进化。
2．共同进化的实例
视角 生物进化与生物多样性
1．(2017·江西上饶二模)下列有关生物多样性和进化的叙述中，不正确的是( )
A．新物种的形成通常要经过突变和基因重组、自然选择及隔离三个基本环节
B．蜂鸟细长的喙与倒挂金钟的筒状花萼是它们长期协同进化形成的相互适应特征
C．自然选择能定向改变种群的基因频率，决定了生物进化的方向
D．细菌在接触青霉素后会产生抗药性的突变个体，青霉素的选择作用使其生存
D [ 新物种形成的三个基本环节是突变和基因重组、自然选择及隔离，A正确；蜂鸟细长的喙与倒挂金钟的筒状花萼是它们长期协同进化形成的相互适应特征，B正确；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定向改变，C正确；细菌中原本存在各种各样的突变个体，在接触青霉素后，有抗药性的突变个体存活了下来，没有抗药性的个体被淘汰，青霉素选择出了抗药突变个体，而不是细菌接触青霉素后产生抗药性的突变个体，D错误。]
2．下列有关生物进化与生物多样性形成的叙述，正确的是( )
A．一个物种的形成或灭绝，不会影响到其他物种的进化
B．物种之间的进化都是通过物种之间的生存斗争实现的
C．生物多样性的形成过程，也就是新物种不断形成的过程
D．捕食者的存在有利于增加物种的多样性
D [任何一个物种都不是单独进化的，故一个物种的形成或灭绝会影响到其他若干个物种的进化；物种之间的进化有的通过物种之间的生存斗争实现，有的通过物种之间的种间互助实现；生物多样性包括基因(遗传)多样性、物种多样性和生态系统多样性，故新物种不断形成的过程只是生物多样性形成过程的一个方面；捕食者往往捕食个体数量较多的物种，这样就会避免一种或几种生物在生态系统中占绝对优势，为其他物种的形成腾出空间。]
真题验收| 感悟高考 淬炼考能
1．(2016·北京高考)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 [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，所以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。]
2．(2016·江苏高考)下图是某昆虫基因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 [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。]
3．(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%
C [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%。]
4．(2014·江苏高考)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 [抗生素不能诱导细菌发生突变，而是对具有不同耐药性的细菌进行选择，A错误；细菌本身就存在耐药性与非耐药性两种类型，所以即使新生儿未接触过抗生素，新生儿感染的细菌也可能存在耐药性的类型，B正确；新生儿体内缺少免疫球蛋白，将会导致体内的致病菌数量增加，但不会增加其耐药性，耐药性的增加是药物对致病菌进行选择的结果，C错误；新生儿出生时没有及时接种疫苗，不能对该类细菌产生免疫力，将导致致病菌在体内繁殖，D错误。]
5．(2014·北京高考)为控制野兔种群数量，澳洲引入一种主要由蚊子传播的兔病毒。引入初期强毒性病毒比例最高，兔被强毒性病毒感染后很快死亡，致兔种群数量大幅下降。兔被中毒性病毒感染后可存活一段时间。几年后中毒性病毒比例最高，兔种群数量维持在低水平。由此无法推断出( )
A．病毒感染对兔种群的抗性具有选择作用
B．毒性过强不利于维持病毒与兔的寄生关系
C．中毒性病毒比例升高是因为兔抗病毒能力下降所致
D．蚊子在兔和病毒之间的协同(共同)进化过程中发挥了作用
C [该生态系统中引入兔病毒，兔病毒对兔种群的抗性进行了选择，A正确；强毒性病毒使兔种群数量大幅下降，使病毒的寄主减少，不利于维持病毒与兔的寄生关系，B正确；病毒和兔之间相互选择、共同进化，中毒性病毒比例提高的同时，兔的抗病毒能力也升高，C错误；病毒的传播需依靠蚊子，所以蚊子在兔和病毒之间的共同进化过程中发挥了媒介作用，D正确。]
1．种群基因频率的改变引起生物进化，而物种的形成是以生殖隔离为标志的，生物进化不一定形成生殖隔离。
2．理想状态下只要群体不发生变化，不论自由交配或自交，基因频率都不发生改变；但自由交配的基因型频率不变，自交基因型频率会发生变化。
3．变异是不定向的，变异的利害性取决于生物所生存的环境。
4．自然选择是定向的，决定生物进化的方向。
5．在种群中一对等位基因频率之和等于1，基因型频率之和也等于1。
6．在种群中，不同的基因在基因库中所占的比例是不同的。
7．影响基因频率的因素有突变和基因重组、自然选择等。
8．生物进化形成了生物多样性，生物多样性包括遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性。
9．中性学说认为，生物进化的主导因素是中性突变的随机固定。
精品推荐 强力推荐 值得拥有
本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/b24b84877dd184254b35eefdc8d376eeaeaa17b7.html
文档为doc格式