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1、第1节生物有共同祖先的证据第2节自然选择与适应的形成第3节种群基因组成的变化与物种的形成第4节协同进化与生物多样性的形成章末复习总结第6章 生物的进化第第1节生物有共同祖先的证据节生物有共同祖先的证据一、地层中陈列的证据化石1.达尔文的生物进化论(1)组成:共同由来学说和自然选择学说。(2)意义:共同由来学说指出地球上所有的生物都是由原始的共同祖先进化来的;自然选择学说揭示了生物进化的机制,解释了适应的形成和物种形成的原因。2.化石(1)概念:化石是指通过自然作用保存在地层中的古代生物的遗体、遗物或生活痕迹等。(2)作用:利用化石可以确定地球上曾经生活过的生物的种类及其形态、结构、行为等特征。
2、预习反馈1.判断正误。(1)较晚近的地层中,没有较简单、较低等的生物化石。()(2)我国发掘的大量的恐龙蛋化石是遗迹化石。()(3)“沧海桑田”观点形成的依据是陆地上发现了海洋生物化石。()(4)生物的遗物或生活痕迹也可能形成化石。()2.科学家通过比较下图所示几种动物的骨骼化石以及它们的生存时期,认为始祖马、中马和草原古马是现代马的祖先。科学家不能直接从图中获得的演化证据是()A.腿骨结构大部分相同B.足趾个数逐渐减少C.中足趾逐渐变得发达D.遗传物质基本相近答案:D二、当今生物体上进化的印迹其他方面的证据生物的进化不仅在地层中留下了证据,也在当今生物体上留下了印迹。如在比较解剖学、胚胎学、
3、细胞和分子水平等方面留下了进化的佐证。1.比较解剖学证据研究比较脊椎动物的器官、系统的形态和结构,人的上肢、猫的前肢、鲸的鳍和蝙蝠的翼有相同的基本结构和相似的着生位置。可以反映出生物之间存在一定的亲缘关系,说明结构具有相似性的生物是由共同祖先演化而来的。2.胚胎学证据胚胎学是指研究动植物胚胎的形成和发育过程的学科。人和鱼、龟、鸡之间在胚胎发育的初期都有鳃裂和尾;到了发育的晚期,除鱼之外,人和其他动物的鳃裂都消失了,人的尾也消失了。胚胎发育过程的相似性说明人和其他脊椎动物之间存在着亲缘关系,它们都起源于一个共同的原始祖先;人和其他脊椎动物的共同原始祖先生活在水中。3.细胞和分子水平的证据(1)最
4、古老的的化石是大约35亿年前的古细菌化石,这些古细菌都有细胞壁、细胞膜、细胞质、核糖体和DNA。(2)不同生物之间的特定DNA序列都有一定的相似性,亲缘关系越近的生物,其DNA序列的相似性越高;不同生物之间特定的蛋白质中的氨基酸序列相似度与生物之间的亲缘关系密切相关。预习反馈1.判断正误。(1)亲缘关系越近的生物,其蛋白质或核酸分子的相似性越高。()(2)人和猴的细胞色素c的差异最小,由此说明人和猴的亲缘关系最近。()(3)比较解剖学发现,不同种类的哺乳动物的前肢形态结构差别很大,说明这些动物没有共同祖先。()(4)有共同祖先的生物个体在形态结构上没有差异。()(5)进化地位越高等的生物,适应
5、环境的能力越强。()2.下列比较研究中,能直观说明生物由简单到复杂进化趋势的是()A.诸城发现的各类恐龙化石的比较B.山旺发现的鸟类化石与其他地区鸟类化石的比较C.各类脊椎动物心脏结构的比较D.人和几种脊椎动物上肢结构的比较答案:C探究点一探究点二 地层中陈列的证据地层中陈列的证据化石化石问题情景结合教材P101图6-2“地层中有大量化石的示意图”及“思考讨论”,讨论解决下列问题。1.为什么说化石是研究生物进化的最直接、最重要的证据?提示:地层形成有早晚,生物进化有先后。利用化石可以确定地球上曾经生活过的生物的种类及其形态、结构、行为等特征,例如从动物的牙齿化石可推测它们的饮食情况,从动物的骨
6、骼化石推测其体型大小和运动方式,从植物化石可推测它们的形态、结构和分类地位等。因此化石是研究生物进化的最直接、最重要的证据。探究点一探究点二2.大部分化石发现于沉积岩的地层中,各类生物化石在地层中的出现有什么规律?由此说明什么问题?提示:各类生物化石在地层中按照一定顺序出现。越是古老地层中发掘的生物化石结构越简单、低等,越是晚期底层中发掘的生物化石结构越复杂、高等。各类生物化石在地层中按照一定顺序出现的事实证明现代各种各样的生物是经过漫长的地质年代逐渐进化来的,而且还揭示出生物由简单到复杂、由低等到高等、由水生到陆生的进化顺序。探究点一探究点二3.化石证据是否支持共同由来学说?请结合教材P10
7、1“思考讨论”中提供的资料分析说明。提示:化石证据支持共同由来学说。赫氏近鸟龙化石显示其身体的骨架与恐龙非常接近,但其骨架周围有清晰的羽毛印痕,后肢发达,说明鸟类起源于恐龙;东非大裂谷地带发现的少女露西的骨骼化石,其上肢骨的结构与黑猩猩相似,下肢骨与现代人类接近,说明现代人类与类人猿由共同祖先进化而来。探究点一探究点二【思考讨论】地质工作人员在A、B、C三个不同的地层内发掘到许多化石。在A层中发掘出恐龙蛋、始祖鸟、龟等化石;在B层中发掘出马、象牙、犀牛等化石;在C层中发掘出三叶虫、珊瑚、乌贼等化石。请将这些地层按年代由远到近的顺序排列并陈述理由。提示:CAB。在越古老的地层中,挖掘出的化石生物
8、结构越简单,分类地位越低等;在距今越近的地层中,挖掘出的化石生物结构越复杂,分类地位越高等。探究点一探究点二归纳提升1.达尔文的生物进化论由共同由来学说和自然选择学说组成。2.理解“化石是研究生物进化最直接的证据”通过研究化石及其在地层中出现的先后顺序,人们能够比较直观地了解生物进化的大致历程和规律,因此化石是研究生物进化的直接证据。3.化石在地层里的分布规律生物的化石在地层里的出现是有一定顺序的。在越早形成的地层中出现的生物结构越简单、越低等,在越晚形成的地层中出现的生物结构越复杂、越高等。探究点一探究点二典例剖析已知物种A的化石比物种B的化石在地层中出现得晚,由此可知()A.物种A比物种B
9、数量多B.物种A比物种B的结构复杂C.物种A一定从物种B进化而来D.物种B一定是从物种A进化而来解析:在越晚的地层中出现的生物越高等、越复杂,但不能由此证明物种A由物种B进化而来。答案:B探究点一探究点二活学活练1.生物进化的证据很多,其中最直接、最重要的证据是()A.胚胎学上的证据B.分类学上的证据C.地质年代中化石的证据 D.遗传学上的证据解析:在研究生物进化的过程中,化石是最直接、最重要的证据,化石在地层中出现的先后顺序,说明了生物是由简单到复杂、由低等到高等、由水生到陆生逐渐进化而来的,始祖鸟化石说明了鸟类是由古代的爬行动物进化来的等;而比较解剖学上的同源器官只是证明了具有同源器官的生
10、物具有共同的原始祖先;胚胎学上的证据(如鳃裂)只是说明了古代脊椎动物的原始祖先都生活在水中。这些证据(包括分类学、遗传学上的证据)的证明面都比较窄。因此生物进化最直接、最重要的证据是化石。答案:C探究点一探究点二2.生物化石之所以能证明生物的进化,其根本原因是()A.化石是保存在地层中的生物遗体或痕迹B.地壳岩石的形成有一定的顺序C.化石是生物的祖先D.各类生物的化石在地层中出现有一定的顺序解析:生物的化石在地层里的出现是有一定顺序的,越早形成的地层中出现的生物越简单、越低等。答案:D探究点一探究点二 当今生物体上进化的印迹当今生物体上进化的印迹其他方面的证据其他方面的证据问题情景结合教材P1
11、02104相关内容,讨论解决下列问题。1.人的上肢、猫的前肢、鲸的鳍和蝙蝠的翼外形差别很大,功能也各不相同,其内部结构模式为什么如此相似?提示:这些生物具有共同的原始祖先,由于它们生活环境的不同,适应不同的生活环境,这些器官在进化过程中,逐渐出现了形态和功能上的不同。2.人和鱼、龟、鸡在胚胎发育的初期都有鳃裂和尾,说明什么问题?提示:古代脊椎动物共同的原始祖先生活在水中,人是由有尾的生物进化而来的。探究点一探究点二3.你能从细胞水平找到生物进化的证据吗?提示:无论原核生物还是真核生物,它们的细胞都有相似的基本结构。细胞进行生命活动所需要的能量几乎全部来自细胞呼吸;有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段基
12、本相同,都是在细胞质基质中进行的,都能产生ATP。原核细胞中的蓝细菌和真核细胞中的叶肉细胞都有与光合作用有关的色素和酶等,它们都能进行光合作用,把光能转化为化学能,将无机物转化为贮藏能量的有机物。4.人和类人猿在DNA的碱基序列方面高度接近,不同生物与人的细胞色素c中氨基酸序列的差异大小不一,说明什么问题?提示:DNA的碱基序列高度接近说明人和类人猿有共同的祖先,并且亲缘关系很近。不同生物的细胞色素c中氨基酸序列的差异大小不一表明现存各种生物有着或远或近的亲缘关系,差异大说明亲缘关系远,反之则近。同时也能反映各种生物在进化史上出现的顺序。探究点一探究点二归纳提升1.对人的上肢、猫的前肢、鲸的鳍
13、和蝙蝠的翼在结构上相似性的分析(1)从外形来看,这些器官很不相同,但是比较它们的内部结构,却基本上一致,它们都是由肱骨、桡骨、尺骨、腕骨、掌骨和指骨组成,排列的方式也基本一致。(2)从这些器官结构上的相似性可以说明,这些生物都是由共同的原始祖先进化而来的。探究点一探究点二2.比较人、鱼、龟和鸡胚胎发育的发育过程人、鱼、龟和鸡胚胎发育早期都有彼此相似的阶段,说明高等脊椎动物是从古代的某些低等脊椎动物进化而来的。也就是说,脊椎动物和人都是由共同的古代原始祖先进化而来的,所以它们的胚胎在发育初期十分相似。古代脊椎动物共同的原始祖先生活在水中,所以陆生脊椎动物和人在胚胎发育过程中会出现鳃裂。人是从有尾
14、的动物进化而来的,所以在胚胎发育的过程中会出现很明显的尾。探究点一探究点二3.分子生物学证据(1)证据DNA分子水平:大多数现存生物的遗传物质都是DNA,而且它们的DNA在组成、结构和功能上有许多共同之处,不同生物的DNA在行使功能时也有许多相似之处。基因水平:人类与猩猩、恒河猴和兔的血红蛋白基因中部分碱基序列有一定的相似性。蛋白质分子水平:不同生物细胞色素c的氨基酸序列也存在很多的相似之处。(2)结论不同生物之间DNA序列的相似性越高,亲缘关系越近。不同生物之间特定的蛋白质中的氨基酸序列相似度越高,生物之间的亲缘关系越近。探究点一探究点二典例剖析人体内残留了哺乳动物体内相当发达的阑尾,这可作
15、为生物进化中哪一方面的证据?()A.化石证据 B.比较解剖学证据C.胚胎学证据D.生物遗传方面的证据解析:生物进化的证据主要有化石证据、比较解剖学证据、胚胎学证据。化石是指保存在岩层中的古生物遗体、遗物或遗迹;比较解剖学是对各类脊椎动物的器官和系统进行解剖和比较研究的科学;胚胎学是研究动植物的胚胎形成和发育过程的科学。人体内残存了哺乳动物体内相当发达的阑尾,是属于比较解剖学上的证据。答案:B探究点一探究点二活学活练1.人的上肢和鲸的鳍形态功能差异的原因是()A.进化水平不同B.原始祖先不同C.生存环境不同D.各自的变异方向不同解析:生存环境不同,在选择的作用下,出现了形态功能的差异。答案:C探
16、究点一探究点二2.下列不能作为支持生物有共同祖先的证据的是()A.所有生物共用一套遗传密码B.所有生物都由ATP供能C.各种生物的细胞具有基本相同的结构D.所有生物的生命活动都是靠能量驱动的解析:从细胞和分子水平看,当今生物有许多共同的特征,比如都能进行代谢、生长和增殖的细胞,细胞有共同的物质基础和结构基础等,这是对生物有共同祖先这一论点的有力支持。所有生物的生命活动都是靠能量驱动,不能说明所有生物有共同祖先。答案:D第2节自然选择与适应的形成一、适应的普遍性和相对性1.所有生物都具有适应环境的特征,适应包含两方面的含义:一是指生物的形态结构适合于完成一定的功能;二是指生物的形态结构及其功能适
17、合于该生物在一定的环境中生存和繁殖。2.举例说明适应的普遍性。答案:生活在地球上的任何一种生物,都受自然环境的影响。每一个特定的环境,对生物都有一个特定的选择,所谓适应,即生物受自然选择的结果与环境相适合的现象。所有生物都具有适应环境的特征:如仙人掌的茎短缩膨大,可以储存大量的水,叶变态为刺,可以减弱植物的蒸腾作用,以适应干旱环境;鲸虽然是哺乳动物,但由于长期生活在水中,它的形态特点与鱼相似。3.什么是适应的相对性?答案:因为环境条件随时可能发生变化,生物的适应性特征有时不能适应变化后的环境,因而每种生物对环境的适应都不是绝对的、完全的,只是一定程度上的适应。预习反馈判断正误。(1)所有的生物
18、都具有适应环境的特征。()(2)越高等的生物适应环境的能力越强。()(3)适应的形成离不开生物的遗传和变异(内因)与环境(外因)的相互作用。()(4)适应就是生物对其所处环境的适应。()(5)适应相对性的根本原因是遗传物质的稳定性与环境不断变化之间的矛盾。()二、适应是自然选择的结果(一)拉马克的进化学说1.观点:地球上的所有生物都是由更古老的生物进化而来的,适应的形成都是由于用进废退和获得性遗传,这些因用进废退而获得的性状是可以遗传给后代的。2.意义:彻底否定物种不变论,具有进步意义。3.局限性:对适应形成的解释是肤浅的,未被人们普遍接受。(二)达尔文的自然选择学说1.自然选择学说的解释模型
19、2.进步意义(1)使生物学第一次摆脱了神学的束缚,走上了科学的轨道。(2)揭示了生物界的统一性是由于所有的生物都有共同的祖先,而生物的多样性和适应性是进化的结果。3.局限性(1)对于遗传和变异的本质,未做出科学的解释。(2)对生物进化的解释局限于个体水平。(三)达尔文以后进化理论的发展1.发展的原因(1)对遗传和变异的研究,已经从性状水平深入到基因水平,人们逐渐认识到遗传和变异的本质。(2)关于适应以及物种的形成等问题的研究,已经从以生物个体为单位,发展到以种群为基本单位。2.发展的结果:形成了以自然选择为核心的现代生物进化理论。预习反馈判断正误。(1)拉马克的进化学说毫无意义。()(2)达尔
20、文接受了拉马克进化学说的某些观点。()(3)生存斗争仅指种内斗争。()(4)达尔文的自然选择学说揭示了生物界的统一性。()(5)拉马克认为,生物的适应性特征的形成是用进废退和获得性遗传的结果。()(6)达尔文的自然选择学说正确地解释了生物的多样性、适应性以及遗传变异的本质。()探究点一探究点二 适应的普遍性和相对性适应的普遍性和相对性问题情景资料1枯叶蝶的翅很像一片枯叶,是为了保护自己,但是它还是逃不脱被捕捉的命运。枯叶蝶从卵到成虫四个阶段,无一不受到天敌的攻击。卵期常受到小蜂总科的昆虫寄生,幼虫期是最易受到捕食的时期,成虫的天敌有鸟类、蜻蜓、盗蝇、蜘蛛、马蜂等。资料2雷鸟是鸡形目松鸡科雷鸟属
21、动物的统称,羽色因季节而异,而与环境一致。冬季羽毛白色,与雪地相一致;春夏则为有横斑的灰或褐色,以配合冻原地区的植被颜色,这是雷鸟最典型的一个特点。探究点一探究点二根据上述资料分析下列问题。1.枯叶蝶高超的伪装艺术能否完全避免被天敌所捕食?雷鸟在冬季来临前将羽毛换成白色,有利于在白雪皑皑的环境中保护自己。这种适应现象有没有局限性?由此说明什么问题?提示:枯叶蝶难以完全避免被天敌所捕食。雷鸟在冬季来临前将羽毛换成白色,有利于在白雪皑皑的环境中保护自己。如果冬季来临前没有下雪,换成白色反而更易被天敌捕食。由此说明适应是相对的。2.适应是普遍存在的,但又具有相对性,请分析适应相对性的原因。提示:遗传
22、物质具有稳定性,它是不能随着环境条件的变化而迅速改变的,这就导致经过长期进化形成的适应一般要落后于环境条件的变化,这是造成适应相对性的主要原因。探究点一探究点二归纳提升1.适应的普遍性:适应是普遍存在的,所有生物都具有适应环境的特征。2.适应的相对性:生物的适应性特征不是绝对的。适应的相对性还表现在它是一种暂时的现象,而不是永久性的。当环境条件出现较大的变化时,适应就变成了不适应,有时还成为有害的甚至致死的因素。3.适应相对性的根本原因:遗传物质的稳定性与环境不断变化之间的矛盾。探究点一探究点二典例剖析下列关于生物适应的说法,错误的是()A.生物的形态结构适合于完成一定的功能体现了结构与功能的
23、适应B.生物体的形态结构及其功能适合于该生物在一定的环境中生存和繁殖,体现了生物对环境的适应C.适应是普遍存在的,并且高等生物的适应能力高于低等生物D.适应具有相对性,说明生物适应环境的特征有时可能不利于生存解析:所有生物都具有与环境相适应的特征,但不是越高等的生物适应能力越强,如大熊猫属于高等动物,但濒临灭绝。适应具有相对性,生物适应环境的特征由于环境条件的变化,可能反而不利于生存,例如雷鸟冬季换羽,如果不下雪,白色的羽毛反而更容易被天敌发现。答案:C探究点一探究点二活学活练1.枯叶蝶似枯叶,不易被天敌发现。这种适应性的形成是()A.自然选择的结果B.长期生存斗争的结果C.其祖先努力适应的结
24、果D.万能的上帝创造的结果解析:枯叶蝶似枯叶是长期自然选择的结果。答案:A探究点一探究点二2.松毛虫鲜艳的花纹是一种警戒色,是一种巧妙的适应,大多数鸟怕吃松毛虫,而杜鹃却爱吃松毛虫。因此,松毛虫的颜色、花纹反而有利于杜鹃的捕食,这可以说明下列哪项的实例?()A.适应的普遍性B.适应的相对性C.适者生存D.自然选择解析:松毛虫的体色本来是对环境的适应,但又有利于杜鹃的捕食,说明适应是相对的。答案:B探究点一探究点二 达尔文的自然选择学说达尔文的自然选择学说问题情景下图表示达尔文对现代长颈鹿进化形成过程的解释,请据图回答下列问题。探究点一探究点二1.长颈鹿祖先的颈和前肢的长短有差异吗?由此说明什么
25、问题?提示:长颈鹿祖先的颈和前肢的长短存在差异。这表明生物的变异是不定向的,变异提供生物进化的原材料。2.在旱季缺乏青草的时期,颈和前肢长短不同的个体生存机会相等吗?由此说明什么问题?提示:不相等,多数颈和前肢长的个体能够吃到高处食物而活下来,多数颈和前肢短的个体因得不到食物而死亡。通过生物与生物之间以及生物与无机环境之间的生存斗争,实现自然选择。探究点一探究点二3.请分别利用拉马克和达尔文的进化观点,解释长颈鹿脖子长的原因。提示:依据拉马克的进化学说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。长颈鹿主要以树叶为食,要想获得足够的食物就得天天伸长脖子去取食叶片,由于“用进废退”,从而
26、形成了现在的长颈鹿。依据达尔文的进化学说长颈鹿在繁殖后代中发生了变异,有的长颈鹿脖子长,有的脖子短。在干旱的草原上,只有脖子长的才能获得更多的食物,在代代相传过程中,有利变异(脖子长)逐渐积累,最后形成了现代长颈鹿。4.通过对长颈鹿的进化历程的分析,你能否解释达尔文自然选择学说中遗传变异和自然选择的关系?提示:遗传变异在前,自然选择在后。生物变异是不定向的,生物繁殖产生的大量变异类型为自然选择提供了原材料;自然选择是定向的,自然选择使适应环境的变异类型保留下来。探究点一探究点二归纳提升对达尔文的自然选择学说的理解(1)内容:过度繁殖、生存斗争、遗传变异和适者生存。(2)关系图解探究点一探究点二
27、(3)关于达尔文自然选择学说的几点解释自然选择的对象a.直接对象是生物的变异性状表型。b.间接对象是相关的基因型。c.根本对象是与变异性状相对应的基因。自然选择的因素:外界环境,包括无机环境和生物环境。自然选择的手段:生存斗争。生存斗争不仅包括生物与非生物环境之间的斗争,还包括生物与生物之间的斗争。探究点一探究点二生物进化的内因:遗传和变异。a.生物的变异是不定向的,其中的变异可分为不利变异和有利变异。自然选择和变异的方向不一定相同,变异为自然选择提供原材料,变异是不定向的,自然选择是定向的。b.遗传的作用:使生物微小的有利变异得以积累和加强,从而形成适应特定环境的新类型。自然选择的结果:适者
28、生存,不适者被淘汰。探究点一探究点二典例剖析青霉素是一种抗生素。几十年来,青霉素的反复使用致使某些细菌对青霉素的抗性越来越强。请回答问题。(1)青霉素使用之前,细菌对青霉素的抗性存在着;患者使用青霉素后,体内绝大多数细菌被杀死,这叫作;极少数抗药性强的细菌活了下来并繁殖后代,这叫作。青霉素的使用对细菌起了,这种作用是通过细菌与青霉素之间的实现的。青霉素的反复使用会使抗药性状逐代并加强。从这个过程可以看出,虽然生物的是不定向的,但在很大程度上是定向的。(2)自然选择是把自然界中早已存在的变异选择出来,并使之逐代积累、加强,最终形成生物新品种。(3)上述过程表明自然选择是一个的过程。探究点一探究点
29、二解析:(1)青霉素在此过程中相当于达尔文进化理论中的自然环境,对细菌具有选择作用,而细菌个体之间具有一定的差异,这种差异是通过变异获得的,它为生物进化提供了原材料。由于细菌个体间差异的存在,患者使用青霉素后,抗药性强的细菌个体得到保留,抗药性弱的细菌个体因不适应环境而被淘汰,从而使细菌定向地进化。(2)自然选择保留了有利于生物生存的性状,并通过繁衍而逐代积累、加强。(3)自然选择的过程既淘汰了不适应环境的个体,同时又保留了适应环境的个体。答案:(1)差异不适者被淘汰适者生存选择作用生存斗争积累变异自然选择(2)有利(3)适者生存、不适者被淘汰探究点一探究点二活学活练1.下列说法符合拉马克进化
30、观点的是()食蚁兽的舌头变得细长,是食蚁兽长期舔食蚂蚁的结果比目鱼的双眼并列于向光的一面,是由于长期卧伏于海底的缘故长颈鹿经常努力伸长颈和前肢去吃树上的叶子,因此颈和前肢都变得很长鼹鼠由于长期生活于地下,眼睛萎缩、退化病菌抗药性的不断增强是抗生素对病菌的抗药性变异定向选择并逐渐积累的结果A.B.C.D.探究点一探究点二解析:拉马克关于生物进化原因的两个观点是用进废退和获得性遗传,即动物的器官越用越发达,相反,器官废而不用,就会造成形态上的退化,并且拉马克认为这些因为用进废退而获得的性状可以遗传给后代。均为“用进”的实例,为“废退”的实例,符合达尔文自然选择学说的观点。答案:C探究点一探究点二2
31、.下列对达尔文自然选择学说的正确解释是()环境的改变使生物产生适应性变异能遗传的变异是生物进化的基础变异是不定向的变异是定向的变异经过长期的自然选择和积累就可能产生出生物的新类型A.B.C.D.解析:达尔文认为,生物的变异是不定向的,首先排除。认为生物的变异都是适应性的,是环境因素诱导下的定向变异,这与拉马克的观点是一致的,不符合达尔文自然选择学说。答案:B第3节种群基因组成的变化与物种的形成一、种群基因组成的变化(一)种群和种群基因库1.种群:指生活在一定区域的同种生物全部个体的集合。2.种群中的个体彼此可以交配,并通过繁殖将各自的基因传递给后代,因此,也是生物繁殖的基本单位。3.基因库与基
32、因频率(1)种群的基因库:指一个种群中全部个体所含有的全部基因。(2)基因频率:在一个种群基因库中,某个基因占全部等位基因的比值。(3)计算:从某个群体中随机抽取100个个体,测知基因型为AA、Aa、aa的个体分别是30、60和10个,则基因A的频率为60%;基因a的频率为40%。基因型AA的频率为30%;基因型Aa的频率为60%;基因型aa的频率为10%。(基因型频率=某基因型个体数/某种群个体总数)(二)种群基因频率的变化1.达尔文提出,可遗传的变异提供了生物进化的原材料。可遗传的变异来源于基因突变、基因重组和染色体变异。其中,基因突变和染色体变异统称为突变。2.可遗传变异的形成、特点和作
33、用。(1)形成基因突变产生等位基因。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)特点:随机的、不定向的。(3)作用:只提供生物进化的原材料,不能决定生物进化的方向。(三)自然选择对种群基因频率变化的影响(四)探究抗生素对细菌的选择作用1.实验原理:一般情况下,一定浓度的抗生素会杀死细菌,但变异的细菌可能产生耐药性。在实验室连续培养细菌时,如果向培养基中添加抗生素,耐药菌有可能存活下来。2.方法步骤【思考讨论】实验结束后,为什么应将耐药菌、培养基、纸片等进行高温灭菌处理?提示:防止对环境造成污染。预习反馈判断正误。(1)判断下列所述情况是否是一个种群。一个池塘中的所有鱼类。()
34、甲地池塘中的鲤鱼和乙地池塘中的鲤鱼。()一个池塘中的所有成年鲤鱼。()(2)一个种群中某基因占所有基因的比率叫作基因频率。()(3)所有变异都是生物进化的原材料。()(4)基因突变产生的有利变异决定生物进化的方向。()(5)即使没有突变,进化也可以发生。()(6)自然选择决定了生物变异和进化的方向。()(7)一般来说,在自然环境中,频率高的基因所控制的性状更适应环境。()二、隔离在物种形成中的作用 预习反馈判断正误。(1)只要能够交配便是同一物种。()(2)马和驴交配产生的后代骡,是一个新物种。()(3)存在生殖隔离的种群不一定存在地理隔离。()(4)两个池塘中的鲤鱼是两个种群,存在生殖隔离现
35、象。()(5)突变的可遗传性阻碍生物进化。()(6)物种的形成可以不经过隔离。()(7)地理隔离导致的结果是不能产生可育的后代。()(8)地理隔离的出现导致基因频率的改变,标志新物种的形成。()(9)生殖隔离一定来自地理隔离。()探究点一探究点二探究点三 基因库、基因频率和基因型频率基因库、基因频率和基因型频率问题情景分析材料,根据孟德尔的分离定律,回答下列问题。材料在某昆虫种群中,决定翅色为绿色的基因为A,决定翅色为褐色的基因为a,从这个种群中随机抽取100个个体,测得基因型为AA、Aa和aa的个体数量分别为30、60和10,就这对等位基因来说,每个个体可以看作含有2个基因。假设该昆虫种群非
36、常大,所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后代,没有迁入和迁出,自然选择对翅色这一相对性状没有作用,基因A和a都不产生突变。1.该种群产生的A配子和a配子的比率各是多少?子一代基因型的频率各是多少?提示:A配子占60%,a配子占40%。子一代基因型的频率:AA占36%,Aa占48%,aa占16%。探究点一探究点二探究点三2.子一代种群的基因频率各是多少?提示:子一代种群的基因频率:A占60%,a占40%。3.子二代、子三代以及若干代以后,种群的基因频率会同子一代一样吗?请完成下表。提示:子三代、子四代以及若干代以后,种群的基因频率与子一代一样。探究点一探究点二探究点三4.若上述计算结果是建立在五
37、个假设条件基础上的。对自然界种群来说,这五个条件都成立吗?你能举出哪些实例?提示:对自然界的种群来说,这五个条件不可能同时都成立。例如,昆虫的翅色与环境色彩不一致,容易被天敌发现,自然选择对种群翅色这一性状有作用。探究点一探究点二探究点三归纳提升种群中基因频率的计算规律1.在种群中一对等位基因的基因频率之和等于1,基因型频率之和也等于1。2.基因频率的计算规律(以人类为例)(1)若某基因在常染色体上,则3.根据基因型频率计算基因频率的方法A的基因频率=AA的基因型频率+1/2Aa的基因型频率,a的基因频率=aa的基因型频率+1/2Aa的基因型频率探究点一探究点二探究点三4.根据遗传平衡定律计算
38、基因频率和基因型频率(1)遗传平衡定律在一个有性生殖的自然种群中,在符合以下5个条件的情况下,各等位基因的频率和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的,又称为哈迪温伯格定律。种群足够大;种群中个体间的交配是随机的;没有突变发生;没有新基因加入;没有自然选择。探究点一探究点二探究点三(2)基因频率与基因型频率的特点设A的基因频率为p,a的基因频率为q,则p+q=1。即AA的基因型频率=p2,Aa的基因型频率=2pq,aa的基因型频率=q2。探究点一探究点二探究点三典例剖析某植物种群,基因型为AA的个体占30%,基因型为aa的个体占20%,回答下列问题。(1)该植物种群
39、中A、a的基因频率分别是。(2)若该种植物自交,后代中基因型为AA、aa的个体分别占、。这时,A、a的基因频率分别是。(3)依现代生物进化理论,该种植物在这两年中是否发生了进化?,原因是。(4)若第三年由于环境突然变化,基因型为aa的个体全部死亡,则该种群A、a的基因频率的变化趋势是。(5)由此可见,进化的基本单位是,进化的原材料由提供,进化的实质是。探究点一探究点二探究点三解析:A的基因频率=30%+1/2(1-30%-20%)=55%,a的基因频率=1-55%=45%。该种植物自交后,AA的基因型频率=30%1+50%1/4=42.5%,aa的基因型频率=20%1+50%1/4=32.5%
40、,此时A的基因频率=42.5%+1/2(1-42.5%-32.5%)=55%,a的基因频率=1-55%=45%。生物进化的实质是种群基因频率的改变,若种群基因频率没有改变,则该种群没有发生进化。答案:(1)55%,45%(2)42.5%32.5%55%,45%(3)没有种群的基因频率没发生改变(4)A的基因频率增大,a的基因频率减小(5)种群突变和基因重组种群基因频率的改变探究点一探究点二探究点三活学活练1.蜗牛的有条纹(A)对无条纹(a)为显性。在一个地区的蜗牛种群内,有条纹(AA)个体占55%,无条纹个体占15%,若蜗牛间进行自由交配得到F1,则F1中A的基因频率和Aa的基因型频率分别为(
41、)A.30%,21%B.30%,42%C.70%,21%D.70%,42%解析:在一个地区的蜗牛种群内,有条纹(AA)个体占55%,无条纹个体占15%,则有条纹(Aa)个体占30%,A的基因频率=AA的基因型频率+1/2Aa的基因型频率=55%+1/230%=70%,同理,a的基因频率=30%。若蜗牛间进行自由交配得到F1,根据遗传平衡定律,F1中Aa的基因型频率=270%30%=42%。答案:D探究点一探究点二探究点三2.现有一个非常庞大的某昆虫种群,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,从该种群中随机抽取若干个体,测得基因型为aa的个体所占比例为1
42、6%,若将该种群中aa的个体全部淘汰,剩余的个体随机交配,则下一代中aa个体所占的比例为()A.1/49B.2/49C.4/49D.8/49解析:aa个体所占比例为16%,a的频率=40%,A的频率=60%,AA的频率=36%,Aa的频率=1-16%-36%=48%,如将aa个体淘汰,则该淘汰后种群中AAAa=34,此时,a的频率=4/(72)=2/7,则下一代中aa个体所占比例=2/72/7=4/49,C项正确。答案:C探究点一探究点二探究点三3.某生物兴趣小组抽样调查的200人中,各种基因型和人数情况如下表所示,则这200人中,Xb的基因频率为()A.85%B.30%C.20%D.15%解
43、析:女性的体细胞中B或b基因共两个,男性的体细胞中只有一个B或b基因,则XB与Xb的总数量为782+142+82+70+30=300,Xb的数量是14+82+30=60,故Xb的基因频率为60/300100%=20%。答案:C探究点一探究点二探究点三物种形成与生物进化物种形成与生物进化问题情景结合教材P117“思考讨论”中加拉帕戈斯群岛地雀的进化,完善下列物种形成图解,并讨论解决下列问题。探究点一探究点二探究点三1.物种和种群有什么区别?二者存在什么关系?提示:种群强调的是同一自然区域、同种生物的全部个体,物种则强调能相互交配并产生可育后代的一群生物。同一种群的个体一定属于同一物种,同一物种的
44、个体可能分布于不同的区域形成不同的种群。不同种群的个体可能属于同一物种,不同物种的个体一定属于不同的种群。2.对不同岛屿上的地雀种群来说,环境的作用有没有差别?这对种群基因频率的变化产生什么影响?如果这片海域只有一个小岛,还会形成这么多种地雀吗?提示:由于不同岛屿的地形和植被条件不一样,因此环境的作用有差别,导致种群基因频率朝不同的方向改变。如果这片海域只有一个小岛,个体间可以杂交,存在基因交流,不会形成这么多种地雀。探究点一探究点二探究点三3.通过地雀的形成过程,你能说出物种形成需要经过哪些环节吗?物种形成和生物进化有什么关系?提示:(1)突变和基因重组产生进化的原材料;(2)自然选择决定生
45、物进化的方向;(3)隔离导致物种的形成。物种的形成必定伴随生物的进化,但生物的进化不一定导致新物种的形成。4.若由于某种原因,某二倍体植物加倍成了四倍体植物,那么该四倍体和二倍体之间存在生殖隔离吗?这说明什么?提示:该二倍体植物与其加倍形成的四倍体植物的杂交后代是三倍体,三倍体是不育的,所以该四倍体与对应的二倍体之间存在生殖隔离。这说明有时候不经过地理隔离也能产生生殖隔离。探究点一探究点二探究点三归纳提升1.隔离在物种形成中的作用不同种群间的个体,在自然条件下基因不能自由交流的现象叫作隔离。地理隔离和生殖隔离是最常见的隔离类型。探究点一探究点二探究点三探究点一探究点二探究点三2.物种形成的方式
46、(1)渐变式(2)爆发式爆发式物种形成是在一个较短时间内完成的,主要起源于个体的染色体变异或远缘杂交以及染色体加倍等,如六倍体普通小麦的形成。探究点一探究点二探究点三3.物种形成与生物进化的关系 易错警示与物种形成有关的两个“不一定”(1)物种的形成不一定都需要经过地理隔离,如多倍体的产生。(2)生物进化不一定导致物种的形成。探究点一探究点二探究点三典例剖析由于某种原因,某一小岛上的野兔原种种群的部分个体分别迁移到了两个其他的小岛上。下图表示野兔原种进化的过程,下列相关说法不正确的是()A.新物种1与新物种2基因库不完全相同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
47、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探究点一探究点二探究点三解析:新物种1与新物种2的基因库有相同之处,也有不同之处;图中显示了经地理隔离达到生殖隔离的形成新物种的一种方式;种群产生不同性状是突变和基因重组的结果,有利性状个体保存是自然选择的结果,因此,X、Y分别表示突变和基因重组、自然选择,Z表示生殖隔离;在新物种形成的过程中,自然选择的作用使种群的基因频率发生了定向改变。答案:C探究点一探究点二探究点三活学活练下列与生物进化有关的叙述,正确的是()A.基因型为Dd的高茎豌豆逐代自交,纯合高茎的基因型频率
48、增加,表明豌豆正在进化B.一片树林中的黑色桦尺蠖与浅色桦尺蠖在自然选择作用下由一个物种进化成两个种群C.二倍体西瓜与四倍体西瓜杂交可培育出三倍体西瓜,表明这两种西瓜并无生殖隔离D.害虫因为变异而存在抗药性差异,农药的选择作用导致抗药性强的基因频率增加探究点一探究点二探究点三解析:判断种群是否在进化是根据种群中基因频率是否发生改变,不是基因型频率是否发生改变,A项错误;黑色桦尺蠖与浅色桦尺蠖虽然表现型不同,但它们不存在生殖隔离,所以不是两个物种,它们生活在同一生活区域,属于同一种群,B项错误;三倍体西瓜不可育,所以它的两亲本存在生殖隔离,C项错误;害虫因为变异而存在抗药性差异,农药的选择作用导致
49、抗药性强的基因频率增加,D项正确。答案:D探究点一探究点二探究点三 探究抗生素对细菌的选择作用探究抗生素对细菌的选择作用问题情景结合教材P115“探究抗生素对细菌的选择作用”,讨论解决下列问题。1.在培养基上是否有细菌生长?在放有抗生素纸片的区域呢?提示:在培养基上有细菌生长繁殖。在放有抗生素纸片的区域可能有细菌生长繁殖,也可能没有细菌生长繁殖。2.连续培养几代后,抑菌圈的直径发生了什么变化?这说明抗生素对细菌产生了什么作用?提示:抑菌圈的直径大小表明该种抗生素的杀菌能力,直径越大,杀菌能力越强。连续培养几代后,抑菌圈的直径会变小,说明通过抗生素的选择作用,细菌中的耐药性类型越来越多。探究点一
50、探究点二探究点三3.在本实验的培养条件下,耐药菌所产生的变异有利还是有害的?你怎么理解变异是有利还是有害的?提示:细菌产生的耐药性变异有利于细菌的生存,属于有利变异。在生物进化中,生物产生的有利变异是指有利于生物生存,适应环境的变异,而不是对人类有利的变异。4.滥用抗生素的现象十分普遍,请举例说明滥用抗生素的危害。提示:增强细菌抗药性:抗生素的滥用及不合理使用在一定程度上使抗生素接触细菌的机会增大,诱导细菌抵抗力产生,减弱抗生素的药效,甚至完全不起作用。不良反应繁多:滥用抗生素导致大量不良反应产生。如抗生素中应用氯霉素时可引发再生障碍性贫血发生。菌群失调:抗生素的长期大量滥用,使未被抑制的细菌