1、必修2第21讲 现代生物进化理论 遗 传 与 进 化第 21 讲 现代生物进化理论必修2 必修2第21讲 现代生物进化理论 1现代生物进化理论的主要内容。2生物进化与生物多样性的形成。必修2第21讲 现代生物进化理论 1(2010江苏)根据现代生物进化理论，下列观点中正确的是()A.人工培育的新物种只能生活在人工环境中 B.生物进化的方向与基因突变的方向一致 C.冬季来临时植物叶中可溶性糖含量增高是为了更好地防止冻害 D.受农药处理后种群中抗药性强的个体有更多机会将基因传递给后代 D必修2第21讲 现代生物进化理论 人工培育的新物种可在自然环境中生存。生物进化的方向取决于自然选择的方向，变异不
2、定向。冬季来临植物叶中可溶性糖含量增高，是因为相关酶在温度降低条件下活性降低而使可溶性糖不能转化成其他物质导致，而非为防冻害而产生的变异。受农药处理后种群中抗药性强的个体存活下来，与不抗药的个体相比，有更多机会通过繁殖将基因传递给后代。必修2第21讲 现代生物进化理论 2(2010山东)下列符合现代生物进化理论的叙述是()A.物种的形成可以不经过隔离 B.生物进化过程的实质在于有利变异的保存 C.基因突变产生的有利变异决定生物进化的方向 D.自然选择通过作用于个体而影响种群的基因频率 D必修2第21讲 现代生物进化理论 新物种的形成必须要经过隔离，隔离是物种形成的必要条件，因此A错误；生物进化
3、的实质在于种群基因频率的定向改变，因此B错误；生物进化的方向是由自然选择决定而不是基因突变产生的有利变异所决定，因此C错误；自然选择通过作用于个体而影响种群的基因频率，因此D正确。必修2第21讲 现代生物进化理论 3(2010全国)关于在自然条件下，某随机交配种群中等位基因A、a频率的叙述，错误的是()A.在某种条件下两种基因的频率可以相等 B.该种群基因频率的变化只与环境的选择作用有关 C.一般来说，频率高的基因所控制的性状更适应环境 D.持续选择条件下，一种基因的频率可以降为零 B必修2第21讲 现代生物进化理论 本题主要考查进化的相关知识，考查学生的理解能力。一般来说，某一性状适应环境的
4、能力越强，控制该性状的基因其基因频率也往往比较大。如果显性性状不能适应环境而隐性性状适应环境的能力较强的话，那么显性基因的频率在持续选择的条件下，就会逐渐降低至0。条件不同，适应环境的性状不同，自然就有可能出现显性基因频率隐性基因频率、显性基因频率隐性基因频率和显性基因频率隐性基因频率的情形。而种群基因频率的变化与突变与重组、迁入与迁出及环境的选择等多种因素有关。必修2第21讲 现代生物进化理论 一、现代生物进化理论的由来 (1)拉马克的进化学说：生物是由更古老的生物进化而来的；是由低等到高等逐渐进化的；生物的各种适应性特 征 的 形 成 都 是 由 于 和 。用进废退获得性遗传必修2第21讲
5、 现代生物进化理论 (2)达尔文的自然选择学说 达尔文自然选择学说的解释模型:必修2第21讲 现代生物进化理论 达尔文创立的进化论从丰富的事实出发，论证了生物是不断进化的，并且对 提出了合理的解释。它揭示了生命现象的统一性是由于所有的生物都有 ，生物的多样性是进化的结果。达尔文自然选择学说的局限性，在于他未能对 的本质做出科学的解释，对生物进化的解释局限在个体水平。生物进化的原因共同的祖先遗传变异必修2第21讲 现代生物进化理论 (3)达尔文以后进化理论的发展 随着生物科学的发展，关于遗传和变异的研究，已经从性状水平深入到 水平，人们逐渐认识到遗传和变异的本质。获得性遗传的观点，已经被大多数学
6、者所摒弃。关于自然选择的作用等问题的研究，已 经 从 以 生 物 个 体 为 单 位，发 展 到 以 为 基 本 单 位。这 样 就 形 成 了 以 为核心的现代生物理论，从而极大地丰富和发展了达尔文的自然选择学说。基因种群自然选择必修2第21讲 现代生物进化理论 二、现代生物进化理论的主要内容种群基因频率的改变与生物进化种群是生物进化的基本单位 (1)种群指生活在一定区域 的 生物的全部个体。(2)一个种群中全部个体所含有的 ，称为种群的基因库。(3)种群中每个个体所含有的基因，只是基因库中的一个组 成部分。同种全部基因必修2第21讲 现代生物进化理论 (4)每个种群都有它独特的基因库。种群
7、的个体死亡，而基因却在前后代遗传过程中保存和发展。(5)不同的基因在基因库中的频率是不同的。(6)在自然选择过程中，直接受选择的是生物个体；自然选择直接作用于个体的表现型，最终导 致 的改变。(7)生物进化的实质是种群基因频率发生改变。种群基因频率的改变与生物进化种群是生物进化的基本单位基因频率必修2第21讲 现代生物进化理论 (1)是生物进化的原材料。(2)可遗传的变异来源有基因突变、基因重组、染色体变异，其 中 基 因 突 变 和 .统称为突变。(3)突变的有害、有利是相对的，取决于生物的生存环境。突变和基因重组是产生进化的原材料种群基因频率的改变与生物进化可遗传变异染色体变异必修2第21
8、讲 现代生物进化理论 (4)虽然针对每一个基因而言 频率很低，但在一个种群中突变总量很大；突变和基因重组使种群出现大量可遗传变异，且不定向的，只能作为原材料供选择。如果没有突 变，就 不 可 能 产 生 新 的 ，基因重组也就没有意义，生物就不可能产生 ，也就不能进化。种群基因频率的改变与生物进化基因突变等位基因新性状突变和基因重组是产生进化的原材料必修2第21讲 现代生物进化理论 (1)种群中产生的变异是不定向的。(2)自然选择淘汰不利变异，保留有利变异。(3)自然选择使种群的基因频率发生了定向改变，从而决定生物进化的方向。种群基因频率的改变与生物进化自然选择决定生物进化的方向必修2第21讲
9、 现代生物进化理论 在遗传学和进化论的研究中，把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称为一个物种，简称“”。隔离与物种的形成物种的概念种必修2第21讲 现代生物进化理论 (1)隔离：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。包 括 和 。(2)物种的形成过程大致为：种群通过 小的种群(内部出现不同的突变和基因重组)通过 ，基因频率改变(形成生殖隔离)新物种。隔离在物种形成中的作用隔离与物种的形成地理隔离生殖隔离地理隔离自然选择必修2第21讲 现代生物进化理论 共同进化：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。共同进化与生物多样性的形成共同
10、进化必修2第21讲 现代生物进化理论 (1)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三个层次的内容。(2)地球上最早出现的生殖方式是 。使生物进化速度明显加快的生殖方式是 。较早的生态系统只有生产者和分解者，寒武纪大爆发后，大量的动物构成了生态系统的第三级：。生物进化的顺序是从厌氧到需氧，从原核到真核，从水生到陆生。共同进化与生物多样性的形成生物多样性的形成无性生殖有性生殖消费者必修2第21讲 现代生物进化理论 生物进化理论在发展：有些学者认为：决定生物进化方向的是中性突变的逐渐积累，而非自然选择；有人提出物种形成并不都是渐变的过程，而是种群长期稳定与迅速形成新种交替出现的过程。
11、生物进化理论在发展共同进化与生物多样性的形成必修2第21讲 现代生物进化理论 1.几组概念辨析。地理隔离与生殖隔离 地理隔离是由于地理上的障碍，使不同种群之间的雌雄个体彼此间无法相遇而不能交配。生殖隔离是指种群间的个体不能自由交配或者交配后不能产生可育后代的现象。这种隔离主要是由于遗传组成上的差异而造成的。生殖隔离不一定在地理上隔开，只要彼此不能交配或者交配后不能产生可育后代便是生殖隔离。必修2第21讲 现代生物进化理论 一般来讲，先有地理隔离，再形成生殖隔离，这种形成新物种的方式为异地物种形成，但是，有时没有地理隔离，也能产生新物种，如植物中多倍体的形成。自然选择与人工选择 自然选择：由环境
12、来选择能适应的物种。这里所说的环境，除了自然环境外，也包括人类塑造的环境。如人类对蚊虫喷洒药物(DDT、灭害灵等)，能适应这些药物的被选择而存活下来。必修2第21讲 现代生物进化理论 人工选择：人类在育种时，刻意地选择某些对人类有用的种类加以培育、繁殖，使许多动植物朝着有利于人类的方向演化。如各种农作物新品种及家禽、家畜。有趣的是，达尔文正是从家鸽等家养动物经人工选择出现了许多新品种，从而提出在自然界中也存在着这种选择的作用，也就是自然选择的观点。必修2第21讲 现代生物进化理论 种群物种概念 指生活在同一地点的同种生物的一群个体。种群是生物进化、生活和繁殖的单位，同一种群内的个体之间可以进行
13、基因交流是指分布在一定自然区域，具有一定的形态结构和生理功能，而且在自然状态下能够相互交配和繁殖，并且能产生可育的后代的一类生物生活区域同一地点一定自然区域，同一地点或不同地点 种群和物种的区别 必修2第21讲 现代生物进化理论 种群物种判断标准种群是同一地点的同种生物，它通过个体间的交配而保持一个共同的基因库主要是形态特征和能否自由交配并产生可育后代相互联系一个物种可包括多个种群(例如同种鲫鱼可以生活在不同的池塘、湖泊等，形成一个个彼此被陆地隔离的种群)。同一物种的多个种群之间存在着地理隔离，长期下去可能发展为不同的亚种，进而可能形成多个新物种续表必修2第21讲 现代生物进化理论 原因内因
14、遗传保留有利变异，变异为选择提供原始材料 外因 生物生存的各种环境条件，如各种生态因素对生物的影响相互作用生物生存的各种环境条件对生物的变异进行选择，淘汰不利变异，积累和加强有利变异，推动生存斗争，表现为生物的进化 2.从生物进化的原因和结果分析并理解自然选择学说的实质，特别要注意现代遗传学理论在生物进化中的作用。必修2第21讲 现代生物进化理论 结果适应性环境对生物的变异进行定向选择，使有利的变异在生物类群中得到积累和加强，形成了生物的适应性 多样性与物种形成同一物种的不同种群，由于生活环境的变化，形成了具有不同适应性的生物类群，当变异积累到一定程度而出现生殖隔离时，便形成了新物种；同一物种
15、的不同类型及新物种的出现均表现为生物的多样性进化 生物新类型的形成属于生物进化，新物种的形成是生物进化的质的飞跃续表必修2第21讲 现代生物进化理论 突变和基因重组产生生物进化的原材料，自然选择使种群基因频率发生定向改变并决定生物进化的方向，隔离是新物种形成的必要条件。图示如下：必修2第21讲 现代生物进化理论 进化的原因内因通过遗传将有利的变异保留下来，变异为选择提供原始材料外因生物生存的各种环境条件，如各种生态因素对生物的影响相互作用生物生存的各种环境条件对生物的变异进行选择，淘汰不利变异，积累和加强有利变异，推动生存斗争，表现为进化 3.用现代生物进化理论分析生物的进化、适应性和新物种的
16、形成必修2第21讲 现代生物进化理论 进化的结果适应性环境对生物的变异进行定向选择，使有利的变异在生物类群中得到积累和加强，形成了生物的适应性 多样性与物种形成同一物种的不同种群，由于生活环境的变化，形成了具有不同适应性的生物类群，当变异积累到一定程度而出现生殖隔离时，便形成了新物种；同一物种的不同类型及新物种的出现均表现为生物的多样性进化 生物新类型的形成属于生物进化，新物种的形成是生物进化的质的飞跃续表必修2第21讲 现代生物进化理论 4.基因频率的计算。基因频率是指某种基因在某个种群中占全部等位基因的比例。种群基因频率的改变是指种群中某个等位基因频率由于基因突变、基因重组或自然选择等因素
17、的影响而发生改变，同时导致种群基因库的改变。基因频率的计算方法有两种：必修2第21讲 现代生物进化理论 一是通过基因型个体数计算基因频率：某基因频率=某基因的数目/等位基因的总数。(其中A%、a%表示A和a基因的频率，AA、Aa、aa分别表示三种基因型的个体数。)%()2 AAAaA1002AAAaaa%()2 aaAaa1002AAAaaa必修2第21讲 现代生物进化理论 另一种方法是通过基因型频率来计算基因频率。即某等位基因的频率=纯合子频率+1/2杂合子频率。计算基因 频 率 时 常 用 到 遗 传 平 衡 公 式：(p+q)2=p2+2pq+q2。若种群中一对等位基因为A和a，则p为A
18、的基因频率，q为a的基因频率，p2为AA的基因型频率，q2为aa的基因型频率，2pq为Aa的基因型频率。这一公式反映的是在遗传平衡时基因频率和基因型频率的关系。必修2第21讲 现代生物进化理论 遗传平衡定律是由英国数学家哈代和德国医生温伯格分别于1908年和1909年独立证明的，这一定律又称哈代温伯格定律，它是指在一个极大的随机交配的种群中，在没有突变、选择和迁移的条件下，种群的基因频率和基因型频率可以世代相传不发生变化，保持平衡。遗传平衡指的是理想种群，实际上在自然界中基因频率是会发生变化的。种群中一对等位基因的频率之和等于1，基因型频率之和也等于1。必修2第21讲 现代生物进化理论 现代生
19、物进化理论 现代进化理论是在达尔文自然选择学说的基础上发展起来的。相对于自然选择学说来说，现代生物进化理论完善和发展了的新观点有()突变和基因重组产生进化的原材料 种群是进化的单位 自然选择是通过生存斗争实现的 自然选择决定生物进化的方向 生物进化的实质是基因频率的改变 隔离导致物种形成 适者生存，不适者被淘汰必修2第21讲 现代生物进化理论 A.B.C.D.现代生物进化理论的新观点有：种群是生物进化的基本单位；突变和基因重组为生物进化提供了原材料；生物进化的实质是基因频率的改变；隔离导致新物种的形成。必修2第21讲 现代生物进化理论 根据现代生物进化理论，判断下列说法正确的是()A.生物进化
20、的方向，决定于生物变异的方向 B.生物进化的过程，实质是基因频率变化的过程 C.研究物种间的差异，关键是研究他们能否交配产生后代 D.研究物种的迁徙规律，关键是研究一对雌雄个体的迁徙行为B必修2第21讲 现代生物进化理论 本题考查的知识点是现代生物进化理论。现代生物进化理论认为，生物进化的实质是种群基因频率的改变，自然选择决定了生物进化的方向。物种的标准主要是形态特征和能否自由交配并产生可育后代。不同物种间有明显的形态差异，凡属于同一物种的个体一般能自由交配，并且产生的后代是可育的，不同物种的个体，一般不能交配，即使交配成功，产生的后代也往往不育。研究物种的迁徙规律，不能以一对雌雄个体来判断和
21、证明。必修2第21讲 现代生物进化理论 隔离与物种的形成 下列说法正确的是()A.地理隔离一旦形成，原来属于同一物种的个体就成了不同物种 B.生殖隔离一旦形成，原来属于同一物种的个体就成了不同物种 C.地理隔离是形成新物种的必然经历 D.每个新物种的形成都必定经历从地理隔离达到生殖隔离的过程B必修2第21讲 现代生物进化理论 解题关键是了解物种的形成方式。自然界中，物种形成的方式有多种，经过长期的地理隔离而达到生殖隔离是比较常见的一种方式，但不是必需的过程。根据物种的概念可知，当生殖隔离出现时，两个个体就分别属于两个物种了。当然，地理隔离不是达到生殖隔离的必备条件。必修2第21讲 现代生物进化
22、理论(2009江苏)下图是物种形成的一种模式。物种a因为地理障碍分隔为两个种群a1和a2，经过漫长的进化，分别形成新物种b和c。在此进程中的某一时刻，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()必修2第21讲 现代生物进化理论 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 必修2第21讲 现代生物进化理论 本题考查物种形成的知识。a通过地理隔离形成两个种群a1和a2，又分
23、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，所以A错；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，B对。基因频率的改变不一定会导致生殖隔离产生新的物种，但是产生生殖隔离的种群，基因频率一定会变化。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由于地理隔离存在，所以可能不是同一物种，所以C不对。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，它们仍是同一物种。必修2第21讲 现代生物进化理论 基因频率的计算 (2009上海)某小岛上原有果蝇20000只，其中基因型VV、Vv和vv的果蝇分别占15%、55%和30%。若此时
24、从岛外入侵了2000只基因型为VV的果蝇，且所有果蝇均随机交配，则F1代中V的基因频率约是()A43%B48%C52%D57%B必修2第21讲 现代生物进化理论 未入侵之前有VV个体3000，Vv个体11000，vv个体6000，入侵后VV变为300020005000，其他类型个体不变，但 总 数 变 为 22000，则 V 的 基 因 频 率 为(5000211000)(220002)48%。必修2第21讲 现代生物进化理论 在某一个人群中，经调查得知，隐性性状者为16%，该性状不同类型的基因型频率是多少(按AA、Aa、aa顺序排列答案)()A.0.36 0.48 0.16 B.0.36 0
25、.24 0.16 C.0.16 0.48 0.36 D.0.16 0.36 0.48A必修2第21讲 现代生物进化理论 该题考查基因型频率的计算。在一个大群体随机交配的情况下，其基因频率和基因型频率在没有突变、选择和迁移的条件下世代相传，不发生变化，基因型频率是由基因频率决定的。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。题 中 隐 性 性 状 者 是 16%，a2=16%，则a=40%。A=1-40%=60%。因此AA=60%60%=0.36，Aa=240%60%=0.48。必修2第21讲 现代生物进化理论 据调查得知，某小学的学生中基因型 比 例 为 XBXBXBXbXbX
26、b XBYXbY=44%5%1%43%7%，则Xb的基因频率为()A.13.2%B.5%C.14%D.9.3%D必修2第21讲 现代生物进化理论 基因频率是某种基因在某个种群中占全部等位基因的比例。故其计算式基因频率=该基因的数目/控制相对性状的等 位 基 因 的 总 数=(5+21+7)/(244+25+21+43+7)9.3%。特别注意，本题计算时不能用“纯合子频率+1/2杂合子频率”来计算。因这对相对性状是由X染色体上的基因控制的，男性个体的Y染色体上不携带B或b基因，男性个体的基因数不能乘以2。必修2第21讲 现代生物进化理论 进化与生物多样性的形成 下列说法正确的是()A.一个物种的
27、形成或绝灭，不会影响到若干其他物种的进化 B.物种之间的共同进化都是通过物种之间的生存斗争实现的 C.生物多样性的形成也就是新的物种不断形成的过程 D.有性生殖的出现加快了生物进化的步伐D必修2第21讲 现代生物进化理论 A选项没有考虑不同物种之间是相互影响的；B选项物种之间共同进化涉及不同物种之间的相互影响，生存斗争不是相互影响的全部体现。C选项没有考虑生物多样性不光包括物种多样性，还有基因多样性和生态系统多样性等。这三个选项都是片面的。D正确，有性生殖的出现，使基因重组得以实现，增加了生物变异的多样性，因而使生物进化速度加快。必修2第21讲 现代生物进化理论 用A或B选择填空(A表示“易被
28、保存”，B表示“易被淘汰”)(1)在生物的变异中，与环境变化一致的基因，与环境变化不一致的基因 。(2)结构复杂的生态系统中的基因 ，结构简单的生态系统中的基因 。(3)对人类有利，对生物本身有一定害处的基因在自然条件下 ，在生产条件下 。ABAABB必修2第21讲 现代生物进化理论 (1)在生物的变异中，与环境变化保持一致的基因，即适应环境变化的基因容易被保存，反之则容易被淘汰。(2)结构简单的生态系统其平衡容易遭到破坏，则其中的生物(基因)容易被淘汰。反之，复杂的生态系统功能较稳定，其中的生物(基因)容易被保存，因此，有人把复杂生态系统称为“天然 基因库”。必修2第21讲 现代生物进化理论 (3)对人类有利，对生物本身有一定害处的基因，例如棉花的长纤维基因，在自然状态下，如果纤维过长，种子萌发时易渍水不透气而淘汰。但这种基因在生产条件下，由于人们在生产实践中采取相应措施，如脱绒，提供棉子萌发和生长的优越条件，则棉花的长纤维基因容易被保存下来。
