1、第一节生物进化理论()【目标导航】1.结合已学生物变异的知识，阐明可遗传的变异为生物进化提供了原材料，以及自然选择对生物进化方向的决定作用。2.结合实例，阐明物种形成的机制。3.阅读教材，概述分子进化的中性学说以及生物进化理论发展的意义。一、生物进化的原材料和进化的方向1生物进化的原材料包括基因突变、基因重组和染色体变异。2生物进化的方向自然选择可以保留对个体生存和繁衍后代有利的变异，使生物向着适应环境的方向发展。二、物种形成的重要条件1物种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，而且在自然状态能够相互交配并能生殖出可育后代的一群生物个体。2物种形成和生物进化的机制突变、选择和
2、隔离。3隔离(1)地理隔离：是指地理上的障碍，是一种主要的隔离方式。地理隔离可以导致亚种的形成，如东北虎和华南虎。(2)生殖隔离：指不同种群的个体不能自由交配或交配后产生不可育的后代，如马与驴杂交产生的骡不可育。三、分子进化的中性学说及生物进化理论发展的意义1分子进化的中性学说(1)提出者：日本学者木村资生。(2)内容生物进化的主导因素不是自然选择，而是中性突变的随机固定。每种生物的信息大分子都有一定的进化速率。DNA分子产生的突变大部分是中性的，对生物的生存既无利也无害。当随机漂变的突变，经过日积月累积少成多，就会使同种生物的不同种群间出现巨大的差异，形成不同的物种。当中性突变积累导致生物性
3、状出现差异之后，自然选择才会发生作用而导致表现型进化。2生物进化理论发展的意义判断正误(1)自然选择决定了生物变异和进化的方向。()(2)种群基因频率改变，生物一定进化。()(3)基因突变和基因重组使生物发生定向改变。()(4)种群进化的实质是种群内基因频率的改变。()(5)在自然界中，由于存在基因突变、基因重组、染色体变异和自然选择等因素，种群的基因频率和基因型频率总是不断地变化的。()(6)自然状态能够相互交配的一群生物个体是同一物种。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)一、突变和基因重组产生进化的原材料及自然选择决定生物进化方向1理解“突变”的含义(1)可遗传的变异来源于基因突变
4、、基因重组以及染色体变异。其中基因突变和染色体变异统称为突变。基因突变、基因重组和染色体变异都能产生新的基因型，但只有基因突变能产生新的基因(等位基因)。(2)突变的频率虽然很低，但一个种群往往由许多个体组成，而且每一个个体中的每一个细胞都含有成千上万个基因，所以在种群中每一代都会产生大量的突变。(3)基因突变产生的等位基因，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，从而使种群出现大量的可遗传变异。(4)生物的变异是否有利取决于它们的生存环境，同样的变异在不同的生存环境中可能有利，也可能有害。2可遗传的变异为生物进化提供了原材料每一个基因发生基因突变的频率虽然很低，但由于每个生物
5、个体所含的基因数是一个非常巨大的数目，因此基因突变对个体来说不是稀有的，况且生物进化的单位是种群，生物进化是一个漫长的积累过程。因此，突变可以为生物进化提供丰富的变异材料。同时，突变等位基因基因重组大量的变异。可见，突变和基因重组为生物进化、物种形成提供了丰富的原材料。3理解“自然选择”的含义(1)选择的对象：表面对象：生物的变异性状。实质对象：控制性状的基因。(2)选择的结果：从生物性状上看，生物朝着一定的方向进化，形成生物的适应性；从实质上看，种群基因频率发生改变。4自然选择决定生物进化的方向生物种群内产生的变异是不定向的，经过长期的自然选择，其中的不利变异被不断淘汰，有利变异则逐渐积累，
6、从而使种群的基因频率发生定向改变，导致生物沿着一定的方向缓慢地进化。由此可见生物进化的方向是由自然选择决定的。1所有的变异都能导致种群基因频率的改变吗？为什么？答案 不是。只有可遗传的变异才能影响种群基因的组成，才能改变基因频率。2基因突变和基因重组对种群遗传组成的影响一样吗？试分析原因。答案 二者都对种群遗传组成产生影响，但影响角度不一样。只有基因突变才能出现新基因，才能丰富基因库，改变基因频率，从而影响种群的遗传组成；基因重组不能产生新基因，只能增加基因型的种类，以此来影响种群的遗传组成。 1根据现代生物进化理论，下列说法正确的是()A自然选择决定了生物变异和进化的方向B生物进化的实质是种
7、群基因型频率的改变C种群内基因频率的改变在世代间具有连续性D种群内基因频率改变的偶然性随种群数量下降而减小【问题导析】(1)自然选择使种群的基因频率发生定向改变，从而使生物定向进化，所以自然选择决定了生物进化的方向，生物进化的实质是种群基因频率的改变；(2)种群中基因频率的改变在世代间具有连续性，导致生物不断进化；(3)种群中基因频率改变的偶然性随种群数量下降而增大。答案C【一题多变】“基因突变对绝大多数个体是不利的，但却是生物进化的重要因素之一”。你认为这一说法 ()A正确，基因突变虽对多数个体是不利的，但它为定向的自然选择提供了材料，为物种的进化奠定了基础B正确，基因突变对多数个体不利，但
8、突变的方向与生物进化的方向是一致的C不正确，因为基因突变不利于个体繁殖，会导致物种灭绝D不正确，因为基因突变会导致个体死亡，不利于生物进化答案A二、 隔离与物种形成1种群和物种的区别和联系(1)种群和物种的区别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。(2)种群和物种之间的关系 同一种群的个体一定属于同一物种，同一物种的个体可能分布于不同的区域，从而形成不同的种群。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生殖隔离的三种情况体现 种群间的个体不能自由交配。有些虽能交配，但胚胎期死亡。有些虽能交配，并能成功繁殖出子代但成
9、活的杂种后代没有生育能力。总之，只有能繁育出“可育子代”才可称“无生殖隔离”，只有不存在生殖隔离时，才可称作“同一物种”。3地理隔离与生殖隔离的比较类型定义特点举例共性地理隔离同一种生物由于地理上的障碍而分成不同的种群，使得种群间不能发生基因交流的现象同种生物，地理隔离消失后仍然可以进行基因交流两个池塘中的鲤鱼均阻止了基因天然交流生殖隔离不同物种之间一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能产生可育的后代永久性不能进行基因交流驴和马4.物种形成的两种方式和三个环节(1)物种形成的两种方式渐变式(如下图)爆发式物种的形成主要是由异源多倍体的染色体变异的方式形成新物种，一出现可以很快形成生殖隔离(
10、如下图)。此外还可利用远缘杂交和染色体加倍的原理人工创造新物种，如八倍体小黑麦。(2)三个环节突变和基因重组产生进化的原材料。自然选择决定生物进化的方向。隔离导致物种形成。三者关系如下图：5生物进化和物种形成的区别内容生物进化物种形成标志基因频率改变生殖隔离出现进化后生物与原生物的关系仍可属一个物种属于不同物种二者联系(1)只有不同种群的基因库产生了明显差异，出现生殖隔离才形成新物种(2)进化不一定产生新物种，新物种产生一定存在进化1物种的形成是否必须要经过隔离？是否必须要经过地理隔离？答案须经隔离，但未必经地理隔离。通常情况下，物种的形成需经地理隔离，最后产生生殖隔离。但在特殊情况下，不经地
11、理隔离也能产生生殖隔离，导致新物种的形成。如人工诱导多倍体的形成，可不经过地理隔离而达到生殖隔离。2经过漫长的地理隔离，是否一定会产生生殖隔离？答案不一定。如果两个种群的生活环境都不发生变化或变化微小，或发生相似的变化，则两个种群的进化方向相同，不会产生生殖隔离。2如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()Ab和d存在地理隔离，所以一定存在生殖隔离Bc和d不存在地理隔离，却可能存在生殖隔离Ca1中的外迁群体与当时留居群体的基
12、因频率相同，则b和d是同一物种Da1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【问题导析】(1)明确：区分物种的关键是看是否存在生殖隔离，存在地理隔离的不同种群，可能属于不同物种，也可能属于同一物种。b和d存在地理隔离，不一定达到生殖隔离；由于a1和a2的地理隔离，d和c有可能存在生殖隔离；(2)理解：种群基因频率改变是生物进化的实质，而不是形成新物种的标志。a1中外迁群体与当时留居群体的基因频率不一定相同；a1中外迁群体与当地a2种群的基因频率不一定相同，但如果只发生地理隔离，而没有发生生殖隔离，则c和d可能是一个物种。 答案B【一题多变】(1)a物种进化为新物种b和c的内
13、因是什么？答案突变和基因重组(或可遗传变异)。(2)若b物种迁入到c物种生活的区域，足够长的时间后一定会进化为新物种吗？答案不一定，也可能因为不适应环境而被淘汰。三、分子进化的中性学说及生物进化理论发展的意义1中性学说进化的过程2现代综合生物进化理论与中性突变学说的比较理论名称学说主要内容价值现代综合生物进化理论种群是生物进化的基本单位，突变和基因重组产生进化的原材料，自然选择决定生物进化的方向，隔离导致新物种的形成从宏观(生态学)和微观(基因)角度来看生物进化过程，最明显的优点是从基因的角度研究生物的进化过程中性突变学说生物进化的主导因素不是自然选择，而是中性突变的随机固定揭示了分子水平的进
14、化规律1中性学说与现代达尔文主义观点的主要差异是什么？答案中性学说认为：生物进化的主导因素不是自然选择，而是中性突变的随机固定。DNA分子产生的突变大部分是中性的。2根据上题分析，你是否认为中性学说完全否决了现代达尔文主义？答案不是。中性学说侧重于微观水平，现代达尔文主义侧重于宏观水平，二者相互补充。3下列叙述中，符合中性学说的是()A中性突变一般不引起生物性状的改变，因此中性突变不是突变B当自然选择作用于中性突变时，有利的变异被积累C当环境恶劣时，中性突变的进化速率加快了D中性学说并没有否认选择的作用，承认形态、行为和生态性状，即生物的表现型是在自然选择下进化的【问题导析】(1) 中性学说认
15、为多数或绝大多数突变都是中性的，即无所谓有利或有害，因此对于这些中性突变不会发生自然选择与适者生存的情况。(2) 突变大多在种群中随机地被固定或消失，而不是通过选择才被保留或淘汰的。答案D【一题多变】下列观点符合“中性学说”的是()A生物进化的实质是基因频率的改变B自然选择决定生物进化的方向CDNA分子产生的突变大多数是中性的D隔离是物种形成的必要条件答案C解析现代达尔文主义的基本观点为：种群是生物进化的基本单位，生物进化的实质在于基因频率的改变，突变和基因重组产生生物进化的原材料，自然选择决定生物进化的方向，生殖隔离是新物种形成的必要条件。中性学说认为突变大部分是中性的，生物进化的主导因素是
16、中性突变的随机固定。 1新物种形成最显著的标志是()A具有一定的形态结构B具有一定的生理功能C产生了生殖隔离D改变了基因频率答案C 解析具有一定的形态结构和生理功能是作为物种存在的一种必要的特征，但标志新物种形成的应是生殖隔离。基因频率的改变情况只能说明生物进化情况。2下列关于中性学说的说法中，错误的是()A中性学说的研究水平侧重于分子水平BDNA分子产生的突变大部分是中性的C遗传漂变是分子进化的动力D中性学说与现代达尔文主义是对立的答案D3原产某地的某种一年生植物a，分别引种到低纬度和高纬度地区种植，很多年以后移植到原产地，开花时期如图所示。回答下列问题：(1)将植物a引种到低纬度和高纬度地
17、区，这样原属于同一个物种的种群a、b和c之间形成_，种群b和种群c个体之间由于花期不同，已不能正常传粉，说明已产生了_，它们与_、_共同构成了物种形成过程的基本环节。(2)在对植物b的某一种群进行的调查中，发现基因型为DD和dd的植株所占的比例分别为1 0%和70%(各种基因型个体生存能力相同)，第二年对同一种群进行的调查中，发现基因型为DD和dd的植株所占的比例分别为4%和64%，在这一年中，该植物种群是否发生了进化？ _，理由是_。答案(1)地理隔离生殖隔离突变和基因重组自然选择(2)没有该种群的基因频率没有发生变化解析(1)a、b和c处于不同的纬度，存在地理上的隔离。种群b和种群c已经不
18、能进行基因交流，存在生殖上的隔离。物种的形成需要三个环节，分别是突变和基因重组产生进化的原材料，自然选择决定生物进化的方向，隔离是新物种形成的必要条件。(2)已经知道DD和dd分别为10%和70%，所以Dd为20%，第一年该种群D的基因频率是：(10%220%)/200%20%。同理第二年该种群D的基因频率是：(4%232%/200%20%，所以连续两年的基因频率没有发生改变，进化的实质是基因频率的改变，因此推断该种群没有发生进化。【基础巩固】1下列哪项不是生物进化的原材料()A基因突变 B基因重组C不遗传的变异 D染色体变异答案C解析突变和基因重组为生物进化提供了原材料，其中突变又包括基因突
19、变和染色体变异。2有关基因频率和生物进化的关系，以下说法正确的是()A生物只要发生进化，基因频率一定发生了改变B基因频率的改变不一定引起生物的进化C生物在进化过程中不一定有基因频率的改变D自然选择是影响基因频率的唯一因素答案A解析生物进化的实质是基因频率的改变。生物只要发生进化，基因频率一定发生了改变；基因频率只要发生变化，说明生物一定发生进化；自然选择是影响基因频率的因素，但不是唯一因素。3下列关于物种的叙述，不正确的是()A同一物种的个体之间在自然条件下能够相互交配和繁殖，并能够产生可育后代B经过长期的地理隔离而达到生殖隔离是物种形成比较常见的一种方式C区分物种有多种依据，但最主要的是看有
20、无生殖隔离D不同物种的种群在自然条件下基因不能自由交流答案C解析同一物种的个体之间不存在生殖隔离，能产生可育后代；经过地理隔离会使基因库产生差异，长期进化就有可能产生生殖隔离；物种的区分依据就是看是否存在生殖隔离；不同种群间的个体，由于有生殖隔离，所以在自然条件下基因不能自由交流。4下列关于隔离的叙述，不正确的是()A阻止了种群间的基因交流B物种的形成都必定先经过长期的地理隔离C遗传组成上的差异是产生生殖隔离的根本原因D多倍体植物的产生不需要经过地理隔离答案B解析地理隔离使自然选择的方向不同，但物种的形成最终是阻止种群间的基因交流，即生殖隔离。突变和基因重组、自然选择及隔离是物种形成的三个基本
21、环节，通过它们的综合作用，种群产生分化，最终导致新物种的形成。5有性生殖的出现直接推动了生物的进化，其原因是()A有性生殖是高等生物所存在的生殖方式B有性生殖经过了两性生殖细胞的结合C有性生殖细胞是由减数分裂形成的D通过有性生殖，实现了基因重组，增强了生物的变异性答案D解析有性生殖细胞的形成是通过减数分裂产生的，减数分裂产生配子时，由于等位基因的分离和非等位基因的自由组合，或同源染色体上非姐妹染色单体的交叉互换，发生了基因重组，产生了多种类型的生殖细胞，再通过受精作用可以产生多种类型的合子，合子发育成为多种多样的新个体。这就增强了生物变异的多样性，为进化提供了丰富的原材料，加快了生物进化的速度
22、。6有关现代生物进化理论的叙述，错误的是()A种群是生物进化的基本单位B自然选择学说是现代生物进化理论的核心C生物进化过程的实质是种群基因频率的改变D生物进化过程的实质在于有利变异的保存答案D解析种群是生物进化的基本单位，生物进化的实质是种群基因频率的改变，在这个过程中有利变异保存而不利变异被淘汰，从而改变了基因频率。【巩固提升】7达尔文在加拉帕戈斯群岛上发现了几种地雀，用现代生物进化理论解释错误的是()A经过长期的地理隔离达到生殖隔离，导致原始地雀物种形成现在环境的地雀物种B生殖隔离一旦形成，原来属于同一物种的地雀很快进化形成不同的物种C这些地雀原先属于同一物种，从南美大陆迁来后，逐渐分布在
23、不同的群岛，出现不同的突变和基因重组D自然选择对不同种群的基因频率的改变所起的作用有所差别，最终导致这些种群的基因库变得很不相同，并逐渐出现生殖隔离答案B解析原来属于同一物种的地雀，从南美洲大陆迁来后，因在不同的群岛上生活(地理隔离)，产生不同的突变和基因重组，这是生物进化的原材料，由于每个岛上的食物和栖息条件互不相同，自然选择对其基因频率的改变所起的作用就有差别。在一个种群中，某些基因被保留下来，而在另一个种群中，被保留下来的可能是另一些基因。久而久之，由于自然选择的不同使各个种群的基因库变得很不相同，并逐渐出现生殖隔离。生殖隔离一旦形成，原来属于同一个物种的地雀就成为不同的物种。不过物种的
24、进化是十分缓慢的，往往要成千上万年才能实现，不是一朝一夕就可形成的。8如图表示生物新物种形成的基本环节，对图示分析正确的是()A图中A表示基因突变和基因重组，为生物进化提供原材料B种群基因频率的定向改变是形成新物种的前提C图中B表示地理隔离，是新物种形成的必要条件D图中C表示生殖隔离，指两种生物不能杂交产生后代答案B解析图中A应表示突变和基因重组，突变包括基因突变和染色体变异。图中B表示地理隔离，但并不是新物种形成的必要条件，有些新物种(如多倍体)形成不需要经过地理隔离。存在生殖隔离的两种生物除了不能杂交产生后代，也可能能进行交配却不能产生可育后代。9在一次大风暴后，有人搜集了100只受伤的麻
25、雀，把它们饲养起来，结果活下来64只。在死去的个体中，大部分是个体比较大、变异类型特殊的，下列有关叙述正确的是()A突变和基因重组决定生物进化的方向B自然选择会改变种群的基因频率C特殊的变异类型都是不利的D不产生变异的生物才能生存答案B解析突变和基因重组为生物的进化提供原材料，这种变异是不定向的，可能是有利的，也可能是有害的。产生有利变异的个体存活下来，产生不利变异的个体会在自然选择中被淘汰，自然选择的过程就是种群基因频率发生变化的过程。10某小麦种群中TT个体占20%，Tt个体占60%，tt个体占20%，由于某种病害导致tt个体全部死亡，则病害发生前后该种群中T的基因频率分别是()A50%、
26、50% B50%、62.5%C62.5%、50% D50%、100%答案B解析由题意得出病害发生前T的基因频率为(20260)20050%；由于某种病害导致tt个体全部死亡，病害发生后T的基因频率为(20260)(200202)62.5%。11回答下列有关生物进化的问题。图1(1)图1表示某小岛上蜥蜴进化的基本过程，X、Y、Z表示生物进化中的基本环节。X、Y分别是_、_。(2)该小岛上的蜥蜴原种由许多个体组成，这些个体的总和称为_，这是生物进化的_。(3)小岛上所有蜥蜴个体含有的全部基因，称为蜥蜴的_。(4)小岛上蜥蜴原种的脚趾逐渐出现两种性状，W代表蜥蜴脚趾的分趾基因，w代表联趾(趾间有蹼)
27、基因。图2表示这两种性状比例变化的过程。图2由于蜥蜴过度繁殖，导致_加剧。小岛上食物短缺，联趾蜥蜴个体比例反而逐渐上升，其原因可能是_。图2所示的过程说明，自然环境的变化引起不同性状蜥蜴的比例发生变化，其本质是因为蜥蜴群体内的_发生了改变。答案(1)突变和基因重组自然选择(2)种群基本单位(3)基因库(4)生存斗争(种内斗争)联趾型个体趾间有蹼，适合于游泳，可以从水中获取食物。因此，在岛上食物短缺时，联趾个体的生存和繁殖机会较多(合理即可)基因频率 12人们在1.5亿年前的沉积物中发现了已灭绝的剑尾动物化石，对每个个体背甲的长/宽比都进行了测量，这一长/宽比用S表示。在下图中，p曲线表示1.5
28、亿年前时该动物S值的分布。在1亿年前的沉积物中，在三个不同地点发现了三个不同剑尾动物的群体，图中a、b、c分别表示3种动物群体中S值的分布情况，请据图回答下列问题：(1)在a、b、c三个群体中，最可能出现新种的是_，理由是_。(2)在发现该动物的三个地区中，环境最可能保持不变的是_，理由是_。(3)S值的变化实质是反映了_的变化，这种变化是_的结果，这种作用还决定了生物进化的方向。(4)要形成新的物种必须经过_、_、_三个环节。答案(1)c变异类型最多，有可能出现适应环境的变异类型而形成新种(2)a群体性状与1.5亿年前的群体p最相似(3)基因频率自然选择(4)突变和基因重组自然选择隔离解析图
29、文转换认清a、b、c三曲线与p曲线的区别之处，其中a曲线和p曲线相似，生物的差别很小，也就是说生物的变异较小，两种化石生物的生存环境相似。【走进高考】13(2014四川卷，5)油菜物种甲(2n20)与乙(2n16)通过人工授粉杂交，获得的幼胚经离体培养形成幼苗丙，用秋水仙素处理丙的顶芽形成幼苗丁，待丁开花后自交获得后代戊若干。下列叙述正确的是()A秋水仙素通过促进着丝点分裂，使染色体数目加倍B幼苗丁细胞分裂后期，可观察到36或72条染色体C丙到丁发生的染色体变化，决定了生物进化的方向D形成戊的过程未经过地理隔离，因而戊不是新物种答案B解析秋水仙素通过抑制纺锤体的形成，使染色体加倍，A错误；丙的
30、染色体数为18条，用秋水仙素处理顶芽形成幼苗丁，并不是所有细胞的染色体都能加倍，在幼苗丁细胞分裂后期，可观察到：不加倍的为36条染色体，加倍的为72条染色体，B正确；丙到丁发生的染色体变化仅为生物进化提供材料，而自然选择才决定生物进化的方向，C错误；地理隔离并非新物种形成的必经途径，而生殖隔离才是新物种形成的标志，D错误。14(2013天津理综，4)家蝇对拟除虫菊酯类杀虫剂产生抗性，原因是神经细胞膜上某通道蛋白中的一个亮氨酸替换为苯丙氨酸。下表是对某市不同地区家蝇种群的敏感性和抗性基因型频率调查分析的结果。家蝇种群来源敏感性纯合子/%抗性杂合子/%抗性纯合子/%甲地区78202乙地区64324丙地区84151下列叙述正确的是()A上述通道蛋白中氨基酸的改变是基因碱基对缺失的结果B甲地区家蝇种群中抗性基因频率为22%C比较三地区抗性基因频率可知乙地区抗性基因突变率最高D丙地区敏感性基因频率高是自然选择的结果答案D解析分析题干信息及表格信息可知，对杀虫剂抗性基因的根本来源是基因突变(碱基对替换)，三个地区普遍存在三种基因型的个体，只是概率不同，说明主要受到遗传和各自环境的选择作用造成的；甲地区家蝇种群中抗性基因频率为：(20100)210012%。
