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專題現(xiàn)代生物進(jìn)化理論 一 現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的由來(lái) 1 拉馬克的進(jìn)化學(xué)說(shuō) 生物是由更古老的生物進(jìn)化而來(lái)的 是由低等到高等逐漸進(jìn)化的 生物的各種適應(yīng)性特征的形成都是由于 和 2 達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說(shuō)達(dá)爾文自然選擇學(xué)說(shuō)的解釋模型 獲得性遺傳 用進(jìn)廢退 達(dá)爾文創(chuàng)立的進(jìn)化論從豐富的事實(shí)出發(fā) 論證了生物是不斷進(jìn)化的 并且對(duì) 提出了合理的解釋 它揭示了生命現(xiàn)象的統(tǒng)一性是由于所有的生物都有 生物的多樣性是進(jìn)化的結(jié)果 達(dá)爾文自然選擇學(xué)說(shuō)的局限性 在于他未能對(duì) 的本質(zhì)做出科學(xué)的解釋 對(duì)生物進(jìn)化的解釋局限在個(gè)體水平 生物進(jìn)化的原因 共同的祖先 遺傳變異 3 達(dá)爾文以后進(jìn)化理論的發(fā)展隨著生物科學(xué)的發(fā)展 關(guān)于遺傳和變異的研究 已經(jīng)從性狀水平深入到 水平 人們逐漸認(rèn)識(shí)到遺傳和變異的本質(zhì) 獲得性遺傳的觀點(diǎn) 已經(jīng)被大多數(shù)學(xué)者所摒棄 關(guān)于自然選擇的作用等問(wèn)題的研究 已經(jīng)從以生物個(gè)體為單位 發(fā)展到以 為基本單位 這樣就形成了以 為核心的現(xiàn)代生物理論 從而極大地豐富和發(fā)展了達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說(shuō) 自然選擇 種群 基因 二 現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容 同種 全部基因 基因頻率 可遺傳變異 染色體變異 基因突變 等位基因 新性狀 種 地理隔離 生殖隔離 地理隔離 自然選擇 無(wú)性生殖 有性生殖 消費(fèi)者 一 對(duì)達(dá)爾文進(jìn)化理論的理解1 自然選擇學(xué)說(shuō)內(nèi)容的整合 2 自然選擇的因素 對(duì)生物的變異起選擇作用的是個(gè)體所處的自然環(huán)境 3 自然選擇的動(dòng)力 生存斗爭(zhēng) 1 類型 包括種內(nèi)斗爭(zhēng) 種間斗爭(zhēng) 競(jìng)爭(zhēng) 生物與無(wú)機(jī)環(huán)境之間的斗爭(zhēng) 2 意義 生存斗爭(zhēng)對(duì)生物的某些個(gè)體的生存不利 但對(duì)物種的生存是有利的 并能推動(dòng)生物的進(jìn)化 4 自然選擇的結(jié)果 適者生存 二 生物進(jìn)化與物種形成的關(guān)系 突變和基因重組產(chǎn)生生物進(jìn)化的原材料 自然選擇使種群基因頻率發(fā)生定向改變并決定生物進(jìn)化的方向 隔離是新物種形成的必要條件 圖示如下 三 種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化1 種群概念的理解 1 兩個(gè)要素 同種 和 全部 2 兩個(gè)條件 時(shí)間 和 空間 即種群具有一定的時(shí)空限制 離開一定的空間和時(shí)間的種群是不存在的 3 兩個(gè)方面 2 關(guān)于基因頻率 基因型頻率的計(jì)算 1 基因型頻率是某種特定基因型的個(gè)體占群體內(nèi)全部個(gè)體的比例 其計(jì)算公式為 基因型頻率 100 2 設(shè)二倍體生物個(gè)體中有兩個(gè)等位基因A和a 而AA Aa aa分別表示三種基因型的個(gè)體數(shù) 那么種群中A a基因的頻率是 A 100 a 100 3 關(guān)于伴性遺傳中伴X染色體基因頻率的計(jì)算 由于基因位于X染色體上 Y染色體上沒(méi)有 又因?yàn)榕杂袃蓷lX染色體 男性只有一條X染色體 所以一個(gè)女性個(gè)體有兩個(gè)相關(guān)基因 而一個(gè)男性個(gè)體只有一個(gè)相關(guān)基因 在計(jì)算基因頻率時(shí) 應(yīng)從基因頻率的概念入手 4 特殊情況下基因頻率的計(jì)算 在一個(gè)有性生殖的自然種群中 當(dāng)?shù)任换蛑挥袃蓚€(gè) A a 且種群無(wú)限大 所有雌雄個(gè)體間能夠自由交配產(chǎn)生后代 自然選擇對(duì)A a沒(méi)有作用 基因A a都不產(chǎn)生突變時(shí) 設(shè)p代表A的基因頻率 q代表a的基因頻率 則 p q 2 p2 2pq q2 1 其中p2是AA基因型的頻率 2pq是雜合子Aa的基因型頻率 q2是aa基因型頻率 特別提醒 在種群中一對(duì)等位基因的頻率之和等于1 基因型頻率之和也等于1 一個(gè)等位基因的頻率 該基因純合子的頻率 1 2雜合子的頻率 四 隔離與物種的形成1 物種和種群的比較 2 地理隔離與生殖隔離 1 地理隔離是由于地理上的障礙 使不同種群之間的雌雄個(gè)體彼此間無(wú)法相遇而不能交配 2 生殖隔離是指種群間的個(gè)體不能自由交配或者交配后不能產(chǎn)生可育后代的現(xiàn)象 這種隔離主要是由于遺傳組成上的差異而造成的 生殖隔離不一定在地理上隔開 只要彼此不能雜交或者雜交后不能產(chǎn)生可育后代便是生殖隔離 3 一般來(lái)講 先有地理隔離 再形成生殖隔離 這種形成新物種的方式為異地物種形成 但是 有時(shí)沒(méi)有地理隔離 也能產(chǎn)生新物種 如植物中多倍體的形成 3 物種形成的三個(gè)必要環(huán)節(jié)及作用 1 突變和基因重組產(chǎn)生生物進(jìn)化的原材料 2 在自然選擇的作用下 種群的基因頻率發(fā)生定向改變 導(dǎo)致生物朝著一定的方向不斷進(jìn)化 3 隔離是新物種形成的必要條件 新物種形成的標(biāo)志是與原物種的個(gè)體間出現(xiàn)了生殖隔離 特別提醒 物種形成方式有兩種 漸變式和驟變式 漸變式指經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的歷史年代逐漸形成 驟變式指在很短的時(shí)間內(nèi)即可形成 如自然界中多倍體的形成 知識(shí)點(diǎn)1 對(duì)現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的理解 例1 2010 汕頭期末 下列有關(guān)生物進(jìn)化的描述 錯(cuò)誤的是 A 基因突變的方向和環(huán)境之間沒(méi)有明確的因果關(guān)系B 自然選擇的實(shí)質(zhì)是選擇種群的有利基因 不決定新基因的產(chǎn)生C 隔離是新物種形成的必要條件 隔離包括地理隔離和生殖隔離D 共同進(jìn)化指生物與無(wú)機(jī)環(huán)境之間的進(jìn)化 不包括生物多樣性的形成 D 思路點(diǎn)撥 變異是不定向的 而進(jìn)化是定向的 進(jìn)化的方向由自然選擇決定 環(huán)境引起的生物變異并沒(méi)有改變生物的遺傳物質(zhì) 所以是不能遺傳的 新物種形成的標(biāo)志是產(chǎn)生生殖隔離 舉一反三 突變和基因重組產(chǎn)生了生物進(jìn)化的原始材料 現(xiàn)代生物技術(shù)也是利用這一點(diǎn)來(lái)改變生物遺傳性狀 下列有關(guān)敘述 錯(cuò)誤的是 A 人工誘變因突變率的提高而實(shí)現(xiàn)了定向變異B 轉(zhuǎn)基因技術(shù)造成的基因重組 產(chǎn)生了定向變異C 體細(xì)胞雜交技術(shù)能產(chǎn)生染色體變異 突破了生殖隔離的限制D 現(xiàn)代生物技術(shù)能改變?cè)S多生物的性狀 使之更適合人的需要 A 思路點(diǎn)撥 人工誘變是不定向的 基因工程按照人們的意愿將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 發(fā)生了定向變異 體細(xì)胞雜交能克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙 知識(shí)點(diǎn)2 隔離與物種的形成 例2 下圖是物種形成的一種模式 物種a因?yàn)榈乩碚系K分隔為兩個(gè)種群a1和a2 經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的進(jìn)化 分別形成新物種b和c 在此進(jìn)程中的某一時(shí)刻 a1種群的部分群體越過(guò)障礙外遷與a2同域分布 向d方向進(jìn)化 下列有關(guān)敘述正確的是 A b和d存在地理隔離 所以一定存在生殖隔離B c和d不存在地理隔離 卻可能存在生殖隔離C a1中的外遷群體與當(dāng)時(shí)留居群體的基因頻率相同 則b和d是同一物種D a1中的外遷群體與當(dāng)時(shí)a2種群的基因頻率不同 則c和d是不同物種 思路點(diǎn)撥 本題考查物種形成的相關(guān)知識(shí) a通過(guò)地理隔離形成兩個(gè)種群a1和a2 又分別演化出b c d三個(gè)種群 雖然有地理隔離 但是不一定會(huì)產(chǎn)生生殖隔離 所以A項(xiàng)錯(cuò)誤 由于d是由a1演變而來(lái) 所以c與d之間可能存在生殖隔離 B項(xiàng)正確 基因頻率的改變不一定會(huì)導(dǎo)致生殖隔離產(chǎn)生新的物種 但是產(chǎn)生了生殖隔離的種群 基因頻率一定會(huì)變化 a1中的外遷群體與當(dāng)時(shí)留居群體的基因頻率相同 但是b和d由于地理隔離存在 所以可能不是同一物種 所以C項(xiàng)錯(cuò)誤 即使a1中的外遷群體與當(dāng)時(shí)a2種群的基因頻率不同 只要c和d不存在生殖隔離 則它們?nèi)允峭晃锓N 答案 B 規(guī)律方法 1 判斷兩個(gè)種群是否屬于同一物種的標(biāo)準(zhǔn) 就是看它們之間是否存在生殖隔離 若存在生殖隔離 則一定是兩個(gè)物種 2 判斷種群是否進(jìn)化的標(biāo)準(zhǔn)是看其基因頻率是否發(fā)生了變化 若種群基因頻率沒(méi)有變化 則種群一定沒(méi)有進(jìn)化 舉一反三 新物種形成的標(biāo)志是 A 具有新的生理功能B 出現(xiàn)新的形態(tài)結(jié)構(gòu)C 出現(xiàn)地理隔離D 形成生殖隔離 思路點(diǎn)撥 新物種形成的標(biāo)志是形成生殖隔離 D 知識(shí)點(diǎn)3 基因頻率的計(jì)算 例3 2010 安慶聯(lián)考 如果在一個(gè)種群中 AA占25 Aa占50 aa占25 如果因?yàn)榄h(huán)境的變化 每年aa的個(gè)體減少20 AA和Aa的個(gè)體分別增加20 一年后 aa的個(gè)體在種群中的比例為 A 23 7 B 20 C 18 2 D 15 6 C 思路點(diǎn)撥 設(shè)原來(lái)種群中有100個(gè)個(gè)體 所以AA有25個(gè) Aa有50個(gè) aa有25個(gè) 根據(jù)題意 一年后AA為25 1 20 30個(gè) Aa為50 1 20 60個(gè) aa為25 1 20 20個(gè) 所以 一年后aa的個(gè)體在種群中的比例為20 20 60 30 100 18 2 舉一反三 某人群中某常染色體顯性遺傳病的發(fā)病率為19 一對(duì)夫婦中妻子患病 丈夫正常 他們所生的子女患該病的概率是 A 10 19B 9 19C 1 19D 1 2 思路點(diǎn)撥 常染色體顯性遺傳病 丈夫正常 為隱性純合子 假設(shè)基因型為aa 妻子患病 基因型為AA或Aa 發(fā)病率為19 可知正常概率為81 a基因頻率為9 10 可推出妻子為AA的概率為1 10 1 10 19 1 19 Aa的概率為2 9 10 1 10 19 18 19 18 19 與正常男性婚配 子女患病的概率為1 19 18 19 1 2 10 19 A 知識(shí)點(diǎn)4 進(jìn)化與生物多樣性的形成 例4 下列說(shuō)法正確的是 A 一個(gè)物種的形成或絕滅 不會(huì)影響到若干其他物種的進(jìn)化B 物種之間的共同進(jìn)化都是通過(guò)物種之間的生存斗爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)的C 生物多樣性的形成也就是新的物種不斷形成的過(guò)程D 有性生殖的出現(xiàn)加快了生物進(jìn)化的步伐 思路點(diǎn)撥 A選項(xiàng)沒(méi)有考慮不同物種之間是相互影響的 B選項(xiàng)物種之間共同進(jìn)化涉及不同物種之間的相互影響 生存斗爭(zhēng)不是相互影響的全部體現(xiàn) C選項(xiàng)沒(méi)有考慮生物多樣性不光包括物種多樣性 還有基因多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性等 這三個(gè)選項(xiàng)都是片面的 D正確 有性生殖的出現(xiàn) 使基因重組得以實(shí)現(xiàn) 增加了生物變異的多樣性 因而使生物進(jìn)化速度加快 答案 D 舉一反三 用A或B選擇填空 A表示 易被保存 B表示 易被淘汰 1 在生物的變異中 與環(huán)境變化一致的基因 與環(huán)境變化不一致的基因 2 結(jié)構(gòu)復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)中的基因 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的生態(tài)系統(tǒng)中的基因 3 對(duì)人類有利 對(duì)生物本身有一定害處的基因在自然條件下 在生產(chǎn)條件下 A B B A B A 思路點(diǎn)撥 1 在生物的變異中 與環(huán)境變化保持一致的基因 即適應(yīng)環(huán)境變化的基因容易被保存 反之則容易被淘汰 2 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的生態(tài)系統(tǒng)其平衡容易遭到破壞 則其中的生物 基因 容易被淘汰 反之 復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)功能較穩(wěn)定 其中的生物 基因 容易被保存 因此 有人把復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)稱為 天然基因庫(kù) 3 對(duì)人類有利 對(duì)生物本身有一定害處的基因 例如棉花的長(zhǎng)纖維基因 在自然狀態(tài)下 如果纖維過(guò)長(zhǎng) 種子萌發(fā)時(shí)易漬水不透氣而淘汰 但這種基因在生產(chǎn)條件下 由于人們?cè)谏a(chǎn)實(shí)踐中采取相應(yīng)措施 如脫絨 提供棉子萌發(fā)和生長(zhǎng)的優(yōu)越條件 則棉花的長(zhǎng)纖維基因容易被保存下來(lái)