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專題11　現(xiàn)代生物進(jìn)化理論 ◢考點概述 現(xiàn)代生物進(jìn)化理論，相對來說知識系統(tǒng)比較獨立，在歷年高考中也少有涉及。此部分高考試題較注重在充分理解生物學(xué)基本概念和基本原理的基礎(chǔ)上對學(xué)生進(jìn)行能力的考查。復(fù)習(xí)時須將零亂的知識點建構(gòu)成知識網(wǎng)絡(luò)，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，從而提高復(fù)習(xí)教學(xué)有效性。通過精選試題、適度訓(xùn)練，從文字、圖解中獲取信息的能量和探究的能力，提高解題中語言的簡潔性和嚴(yán)謹(jǐn)性；對比法理解達(dá)爾文自然選擇學(xué)說與現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的區(qū)別；總結(jié)基因頻率計算規(guī)律；利用實例，分析新物種的產(chǎn)生過程和生物多樣性的形成過程。 ◢考點精講 【要點梳理】 1．達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說 （1）主要觀點 ①過度繁殖，②生存斗爭，③遺傳變異，④適者生存。 （2）貢獻(xiàn)： ①論證了生物是不斷進(jìn)化的，對生物進(jìn)化的原因提出了合理的解釋； ②科學(xué)地解釋了生物多樣性的形成。 （3）不足： ①對遺傳和變異的本質(zhì)不能做出科學(xué)的解釋； ②對生物進(jìn)化的解釋局限于個體水平； ③強調(diào)物種形成都是漸變的結(jié)果，不能很好地解釋物種大爆發(fā)等現(xiàn)象。 2．現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容 （1）生物進(jìn)化的基本單位 ①基本概念 a．種群：生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個體。 b．基因庫：一個種群中全部個體所含有的全部基因。 c．基因頻率：在一個種群基因庫中，某個基因占全部等位基因數(shù)的比率。 ②單位：生物進(jìn)化的基本單位是種群。 ③生物進(jìn)化的實質(zhì)：種群基因頻率的改變。 ④生物進(jìn)化的原材料：突變和基因重組。 （2）生物進(jìn)化的方向 ①決定因素：決定生物進(jìn)化方向的是自然選擇。 ②結(jié)果：種群的基因頻率發(fā)生定向改變。 3．隔離與物種的形成 ①物種：能夠在自然狀態(tài)下相互交配并且產(chǎn)生可育后代的一群生物。 ②隔離 a．兩種類型：常見的有地理隔離和生殖隔離。 b．隔離實質(zhì)：基因不能自由交流。 ③物種形成的三個基本環(huán)節(jié)：突變和基因重組、自然選擇及隔離。 ④新物種形成的標(biāo)志：出現(xiàn)生殖隔離。 4．共同進(jìn)化與生物多樣性的形成 （1）共同進(jìn)化 ①概念：不同物種之間、生物與無機(jī)環(huán)境之間在相互影響中不斷進(jìn)化和發(fā)展。 ②原因：生物與生物之間的相互選擇和生物與無機(jī)環(huán)境之間的相互影響。 （2）生物多樣性的形成 ①內(nèi)容：基因多樣性、物種多樣性、生態(tài)系統(tǒng)多樣性。 ②形成原因：生物的共同進(jìn)化。 ③研究生物進(jìn)化歷程的主要依據(jù)：化石。 【方法突破】 1．基因頻率和基因型頻率的計算方法 （1）定義法 基因頻率＝種群內(nèi)某基因總數(shù)/種群內(nèi)某基因和其等位基因的總數(shù)100%。 （2）基因位置法 ①若某基因在常染色體上，則基因頻率＝種群內(nèi)某基因總數(shù)/種群個體數(shù)2100%。 ②若某基因只出現(xiàn)在X染色體上，則基因頻率＝種群內(nèi)某基因總數(shù)/雌性個體數(shù)2＋雄性個體數(shù)100%。 （3）通過基因型頻率計算 若已知AA、Aa、aa的頻率，求A（a）的基因頻率，則A%＝AA%＋1/2Aa%；a%＝aa%＋1/2Aa%。 （4）運用哈迪—溫伯格平衡定律，由基因頻率計算基因型頻率 ①內(nèi)容：在一個有性生殖的自然種群中，當(dāng)?shù)任换蛑挥幸粚Γˋa）時，設(shè)p代表A基因的頻率，q代表a基因的頻率，則：（p＋q）2＝p2＋2pq＋q2＝1。 其中p2是AA（純合子）的基因型頻率，2pq是Aa（雜合子）的基因型頻率，q2是aa（純合子）的基因型頻率。 ②適用條件：在一個有性生殖的自然種群中，在符合以下五個條件的情況下，各等位基因的基因頻率和基因型頻率在一代代的遺傳中是穩(wěn)定不變的，或者說是保持著動態(tài)平衡的。這五個條件是：種群足夠大；種群中個體間的交配是隨機(jī)的；沒有突變的發(fā)生；沒有新基因的加入；沒有自然選擇。 2．物種形成的3個環(huán)節(jié) 3．生物多樣性之間的關(guān)系 　　 由圖可以看出：生物多樣性的成因是生物與環(huán)境共同作用的結(jié)果。 ◢考點精練 1．（浙江省2019屆高三11月選考科目考試生物試卷）人體中的每一塊骨骼，在大猩猩、黑猩猩和長臂猿體中都有，只是大小比例有所不同。造成生物結(jié)構(gòu)統(tǒng)一性的主要原因是（　　） A．共同祖先遺傳 B．環(huán)境變化 C．長期人工選擇 D．生物變異 【答案】A 【解析】人、猩猩、黑猩猩和長臂猿是不同的物種，但都是由一個祖先物種發(fā)展而來，遺傳的力量使他們保持某種結(jié)構(gòu)和功能的統(tǒng)一模式。因此，A正確，B、C、D錯誤。故選A。 2．（云南省曲靖市第一中學(xué)2019屆高三9月高考復(fù)習(xí)質(zhì)量監(jiān)測卷二生物試題）下列關(guān)于生物變異與進(jìn)化的敘述，正確的是（　?。? A．盲魚眼睛的退化是長期黑暗誘導(dǎo)基因突變的結(jié)果 B．一個種群的基因突變和基因重組會影響另一個種群的基因頻率 C．基因突變產(chǎn)生新的基因，為基因重組提供了可能，直接影響生物進(jìn)化的方向 D．隔離在物種形成中的主要作用是使種群間的基因交流不能進(jìn)行 【答案】D 3．（河南省洛陽市2019屆高三上學(xué)期尖子生第一次聯(lián)考生物試題）由于農(nóng)田的存在，某種松鼠被分隔在若干森林斑塊中。人工生態(tài)通道可以起到將森林斑塊彼此連接起來的作用。下列敘述正確的是（　?。? A．農(nóng)田的存在，增加了松鼠的活動空間 B．林木密度相同的不同斑塊中松鼠的種群密度相同 C．不同森林斑塊中的松鼠屬于不同種群，存在生殖隔離 D．生態(tài)通道有利于保護(hù)該種松鼠的遺傳多樣性 【答案】D 【解析】松鼠適宜生存的環(huán)境是森林，因此農(nóng)田的存在不利于松鼠的活動，縮小了其活動空間，A錯誤；林木密度相同的不同斑塊中松鼠的種群密度不一定相同，B錯誤；不同森林斑塊中的松鼠屬于不同種群，存在地理隔離，C錯誤；生態(tài)通道有利于松鼠從農(nóng)田進(jìn)入適宜其生存的森林中去，因此利于保護(hù)該種松鼠的遺傳多樣性，D正確。 4．（甘肅省慶陽中學(xué)2019屆高三上學(xué)期期末生物試題）某蘭花有細(xì)長的花矩，這種蘭花的傳粉需借助細(xì)長口器的蛾在吸食花蜜的過程中完成；安第斯山區(qū)有一種長舌蝠，其舌長為體長的1.5倍，可以從長筒花狹長的花冠筒底部取食花蜜，為該植物的唯一傳粉者。由此推斷不正確的是（ ） A．蛾口器與花矩的相互適應(yīng)是共同進(jìn)化的結(jié)果 B．花矩變長是形成新物種的必要條件 C．長舌有助于長舌蝠避開與其他蝙蝠的競爭 D．長筒花狹長的花冠筒是自然選擇的結(jié)果 【答案】B 【解析】蛾口器與花矩的相互適應(yīng)，是蘭花與蛾在相互影響中共同進(jìn)化的結(jié)果，A正確；隔離是形成新物種的必要條件，B錯誤；長舌蝠能從長筒花狹長的花冠筒底部攝食花蜜，為該植物的唯一傳粉者，通過這種生活方式有助于長舌蝠避開與其他蝙蝠的競爭，C正確；長筒花狹長的花冠筒是自然選擇的結(jié)果，D正確。 （3）經(jīng)檢測，珍貴金魚品種——“藍(lán)劍”的性染色體組成為XYY。該個體多一條Y染色體，只能是父方減數(shù)第二次分裂異常，從生殖細(xì)胞形成的角度分析“藍(lán)劍”產(chǎn)生的原因是父本在形成精子過程中發(fā)生異常，具體為在減數(shù)第二次分裂后期，著絲點分裂形成的兩條Y染色體移向同一極，導(dǎo)致一個精子中同時含有兩條Y染色體。 22．（四川省仁壽第一中學(xué)校南校區(qū)2019屆高三第一次調(diào)研考試生物試題）綜合大熊貓化石及現(xiàn)存種類生活習(xí)性和生活環(huán)境等多方面的研究，傳統(tǒng)的觀點認(rèn)為大熊貓的瀕危是進(jìn)化歷程的必然．最新群體遺傳學(xué)的研究表明，現(xiàn)存大熊貓并未走到進(jìn)化歷史的盡頭，仍然具有進(jìn)化潛力．請依據(jù)現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要觀點和內(nèi)容及上述資料回答以下問題： （1）一個大熊貓種群的全部個體所含的全部基因，是這個種群的________，如果大熊貓種群仍然保持較高的遺傳多樣性，實際上反映了種群中_________的多樣性。 （2）突變和基因重組、___________、隔離是物種形成的三個基本環(huán)節(jié)。 （3）如圖曲線a表示使用誘變劑前青霉菌菌株數(shù)和產(chǎn)量之間的關(guān)系，曲線b、c、d表示使用誘變劑后青霉菌菌株數(shù)和產(chǎn)量之間的關(guān)系。據(jù)圖分析： 　　　　　　 ①由曲線a變?yōu)榍€b、c、d體現(xiàn)了基因突變的____________。 ②最符合人們生產(chǎn)要求的變異類型是曲線_________。 【答案】（1）基因庫　　基因 （2）自然選擇 （3）不定向性 d 23．（江西省南昌市第十中學(xué)2019屆高三上學(xué)期第二次月考生物試題）下圖中地雀A與地雀B可以交配產(chǎn)生可育后代，地雀C與地雀A、B之間不能互相交配。圖1、2、3是關(guān)于地雀的進(jìn)化、發(fā)展過程。 （1）上述地雀之間的關(guān)系能體現(xiàn)遺傳多樣性的類型是________，能體現(xiàn)物種多樣性的類型是______________。 （2）若干年后，小島上出現(xiàn)了地雀C。在這一變化過程中，起到選擇作用的主要因素是________________。這種新物種的形成方式實質(zhì)上是由于不同種群內(nèi)的__________發(fā)生改變。 （3）若圖2時期，小島和大陸的兩個地雀種群的相關(guān)基因型種類和個體數(shù)如下表所示。 甲 基因型 AATT AaTT aaTT AATt AaTt aaTt AAtt Aatt aatt 總數(shù) 個體數(shù) 20 22 4 20 12 3 9 8 2 100 乙 基因型 AATT AaTT aaTT 個體數(shù) 196 168 36 400 ①種群甲的全部個體所含的全部基因，是這個種群的______________。 ②種群甲中基因A的頻率為________。 ③已知表中種群乙每個個體有2104個基因，每個基因的突變概率都是10－5，則該種群中出現(xiàn)突變的基因數(shù)是________。 【答案】（1）地雀A和B　　地雀A、B與C （2）海洋環(huán)境的變化　　基因頻率 （3）基因庫　　0.7　　80 【解析】（1） 地雀A與地雀B可以交配產(chǎn)生可育后代，說明地雀A與地雀B屬于同一個物種。地雀C與地雀A、B之間不能互相交配，即地雀C與地雀A、B產(chǎn)生了生殖隔離，說明地雀C與地雀A、B并非為同一物種。因此，地雀A和B體現(xiàn)了遺傳的多樣性，地雀A、B與C體現(xiàn)了物種的多樣性。 （2）若干年后，小島上出現(xiàn)了地雀C，是自然選擇的結(jié)果，在這里主要是指海洋環(huán)境的變化。生物進(jìn)化的實質(zhì)是種群基因頻率的定向改變。 （3）種群的基因庫指的是某種群中全部個體所含的全部基因。 （4）種群甲中基因A的頻率＝（202＋22＋202＋12＋29＋8）/200＝0.7。 （5）該種群中出現(xiàn)突變的基因數(shù)=400210410-5=80。 24．（山東省章丘市第四中學(xué)2019屆高三上學(xué)期第二次質(zhì)量檢測理綜生物試題）樺尺蛾是一種棲息在密林中、白天停歇在樹干上的昆蟲，一般為淺色，它借助與環(huán)境相似的體色躲避鳥類天敵。在工業(yè)污染區(qū)，黑色樺尺蛾的數(shù)量有增多的趨勢。為證實兩種體色的樺尺蛾因環(huán)境不同，進(jìn)行如下探究。請完成下列探究方案。 （1）假設(shè)：__________________。 （2）實驗步驟： ①選擇工業(yè)污染區(qū)A和___________地區(qū)B； ②收集樺尺蛾，并在翅下用有色顏料分別標(biāo)記黑色蛾若干； ③將標(biāo)記的不同體色的蛾分別釋放到上述兩地區(qū) ④一段時間后用誘蛾燈誘捕，記錄、統(tǒng)計結(jié)果。 （3）實驗結(jié)果：如下表 表 樺尺蛾釋放數(shù)和回收數(shù) 地區(qū) 項 目 淺色蛾 黑色蛾 工業(yè)污染區(qū)A 釋放數(shù) 400 500 回收數(shù) 52 150 B 釋放數(shù) 500 600 回收數(shù) 60 30 （4）結(jié)論：_______________________。 （5）分析與評論：人們觀察到工業(yè)污染導(dǎo)致樹皮變黑，從這個角度解釋上述實驗結(jié)果____。 【答案】（1）在工業(yè)污染區(qū)，黑色蛾數(shù)量占優(yōu)勢　　 （2）非工業(yè)污染區(qū)　　 （4）在工業(yè)污染區(qū)，黑色蛾數(shù)量占優(yōu)勢；在非工業(yè)污染區(qū)，淺色蛾數(shù)量占優(yōu)勢 （5）不同污染程度區(qū)域的樹皮顏色不同，使停歇在樹上不同體色的蛾被鳥類捕食的概率不同，導(dǎo)致它們的存活率不同 【解析】（1）根據(jù)題干信息：在工業(yè)污染區(qū)，黑色樺尺娥的數(shù)量有增多的趨勢，因此可作出的實驗假設(shè)是：在工業(yè)污染區(qū)，黑色蛾數(shù)量占優(yōu)勢。 （2）①實驗中只有一個自變量，實驗中可以改變的量是環(huán)境，因此應(yīng)選擇工業(yè)污染區(qū)A 和 非工業(yè)污染區(qū)地區(qū)B。 （4）根據(jù)表1內(nèi)數(shù)據(jù)，可知在工業(yè)污染區(qū)A區(qū)內(nèi)，淺色蛾的回收率是52400＝13%，黑色蛾的回收率是150500＝30%；在非工業(yè)污染區(qū)B區(qū)內(nèi)，淺色蛾的回收率是60500＝12%，黑色蛾的回收率是30600＝5%，據(jù)此可得出的結(jié)論是：在工業(yè)污染區(qū)，黑色蛾數(shù)量占優(yōu)勢；在非工業(yè)污染區(qū)，淺色蛾數(shù)量占優(yōu)勢。 （5）人們觀察到工業(yè)污染導(dǎo)致樹皮變黑，從這個角度解釋上述實驗結(jié)果可能原因是：不同污染程度區(qū)域的樹皮顏色不同，使樹上不同體色的蛾被鳥類捕食的概率不同，導(dǎo)致它們的存活率不同，所以工業(yè)污染區(qū)樹皮變黑，黑色蛾與周圍環(huán)境一致不易被捕食，數(shù)量較多。 25．（河北省辛集中學(xué)2019屆高三上學(xué)期期中考試生物試題）回答下列有關(guān)生物進(jìn)化和生物多樣性的問題。 基因型 A種群（個） B種群（個） VaVb 200 0 VaVa 50 120 VbVc 100 200 VcVc 150 50 VaVc 100 80 材料一：某種蛾易被蝙蝠捕食，千百萬年之后，此種蛾中的一部分當(dāng)感受到蝙蝠的超聲波時，便會運用復(fù)雜的飛行模式，逃脫危險，其身體也發(fā)生了一些其他改變。當(dāng)人工使變化后的蛾與祖先蛾交配后，產(chǎn)出的受精卵不具有生命力。 材料二：蛙是幼體生活于水中，成體可生活于水中或陸地的動物。由于劇烈的地質(zhì)變化，使某種蛙生活的水體分開，蛙被隔離為兩個種群。千百萬年之后，這兩個種群不能自然交配。 依據(jù)以上材料，回答下列問題。 （1）這兩則材料中發(fā)生的相似事件是________。 A．遷入遷出 B．地理隔離 C．生存競爭 D．生殖隔離 （2）在材料一中，蛾復(fù)雜飛行模式的形成是___________的結(jié)果。 如圖所示為V基因在種群A和B中的基因型個體數(shù)。 （3）計算Va在A種群中的頻率________。 （4）就V基因而言，比較A種群和B種群的遺傳多樣性，并利用表中數(shù)據(jù)陳述判斷依據(jù)_____________。 【答案】（1）D （2）自然選擇（適者生存） （3）33% （4）A種群的遺傳多樣性高于B種群；因為A種群的基因型為5種，B種群為4種/A種群基因型多于B種群