1、专题十五 生物的进化 该部分包括了现代生物进化理论和共同进化 与生物多样性的形成两部分。从命题角度看,前 者主要以选择题的形式出现,主要考查基础知识,只要将所有知识掌握熟练,就能将该部分拿下。后者一般联系生态系统部分出现在简答题中,答题模式也相对较为简单。在平时的复习中,要熟练掌握现代进化理论,理解基因频率的计算方法和物种形成的一般过程及类型,还可以借助害虫抗药性的增强这一实例来理解进化与基因频率改变、变异等之间的关系。复旦大学 张 晔 高频考点 考纲内容 高考示例 考查频度 考查趋向 现代进化理论与生物多样性的形成 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 2017课标全
2、国,322015课标全国,32 5 年 2 考 多结合遗传实例考查基因频率的相关计算问题,也可考查生物的变异与自然选择的关系及物种形成的要素、生态系统中生物多样性的形成等 考点36 试做真题 高手必备 萃取高招 对点精练 现代进化理论与生物多样性的形成 1.(2013海南单科,15,2分,中等难度)果蝇长翅(V)和残翅(v)由一对常染色体上的等位基因控制。假定某果蝇种群有20 000只果蝇,其中残翅果蝇个体数量长期维持在4%。若再向该种群中引入20 000只纯合长翅果蝇,在不考虑其他因素影响的前提下,关于纯合长翅果蝇引入后种群的叙述,错误的是()A.v基因频率降低了50%B.V基因频率增加了5
3、0%C.杂合果蝇比例降低了50%D.残翅果蝇比例降低了50%考点36 试做真题 高手必备 萃取高招 对点精练【答案】B 因该果蝇种群长期保持vv的基因型频率为4%,由此算出v的基因频率为0.2,V的基因频率为0.8,进而计算出引入纯合长翅果蝇前,vv基因型的果蝇有0.0420 000=800(只),Vv基因型的果蝇有20.20.820 000=6400(只),VV基因型的果蝇有0.80.820 000=12 800(只)。引入纯合长翅果蝇后,v基因频率为(8002+6 400)/(40 0002)=0.1,V的基因频率为1-0.1=0.9,A项正确、B项错误;因Vv、vv基因型的果蝇数目不变,
4、而该种群个体总数增加一倍,所以Vv、vv的基因型频率降低50%,C、D项正确。考点36 试做真题 高手必备 萃取高招 对点精练 2.(2015课标全国,32,9分,中等难度)假设某果蝇种群中雌雄个体数目相等,且对于A和a这对等位基因来说只有Aa一种基因型。回答下列问题。(1)若不考虑基因突变和染色体变异,则该果蝇种群中A基因频率a基因频率为 。理论上,该果蝇种群随机交配产生的第一代中AA、Aa和aa的数量比为 ,A基因频率为 。(2)若该果蝇种群随机交配的实验结果是第一代中只有Aa和aa两种基因型,且比例为21,则对该结果最合理的解释是 。根据这一解释,第一代再随机交配,第二代中Aa和 aa基
5、因型个体数量的比例应为 。考点36 试做真题 高手必备 萃取高招 对点精练【答案】(1)11 121 0.5(2)A基因纯合致死 11【解析】(1)若不考虑基因突变和染色体变异,对于基因型只有Aa的果蝇种群而言,A基因频率和a基因频率相等,即A=a=0.5。理论上,该果蝇种群随机交配产生的第一代中,AA的基因型频率=0.52,Aa的基因型频率=20.50.5,aa的基因型频率=0.52,其数量比为121。A基因频率和a基因频率不变,均为0.5。(2)由(1)的计算可知,理论上第一代果蝇AAAaaa=121,若AAAaaa=021,则是A基因纯合致死所致。第一代再自由交配(A和a的基因频率分别为
6、1/3、2/3),第二代中AAAaaa=021/32/3(2/3)2,即Aaaa=11。试做真题 高手必备 萃取高招 对点精练 考点36 1.经典进化论(1)拉马克的“用进废退”学说 用进废退和后天获得性遗传是生物不断进化的主要原因。反对神创论。(2)达尔文的“自然选择”学说 自然选择学说 基本内容 过度繁殖:选择的基础生存斗争:生物进化的动力和选择的手段遗传变异:生物进化的内因适者生存:适应是自然选择的结果 试做真题 高手必备 萃取高招 对点精练 考点36 自然选择学说 进步性 科学地解释了生物进化的原因(见下图)和物种多样性与适应性形成的原因。试做真题 高手必备 萃取高招 对点精练 考点3
7、6 自然选择学说 局限性 对遗传和变异的本质不能做出科学的解释对生物进化的解释局限于个体水平强调物种形成都是自然选择的结果,不能很好地解释物种大爆发等现象 试做真题 高手必备 萃取高招 对点精练 考点36 2.现代生物进化理论(1)基本内容 种群是生物进化的基本单位 一个种群所含有的全部基因,称为种群的基因库基因频率:一个种群基因库中某个基因占全部等位基因的比例不同的基因在基因库中的基因频率是不同的生物进化的实质是种群基因频率的改变 突变和基因重组是产生进化的原材料 可遗传的变异是生物进化的原材料可遗传的变异包括基因突变、基因重组和染色体变异突变的有害或有利取决于生物生存的环境有性生殖过程中的
8、基因重组,可以形成多种多样的基因型变异具不定向性,突变和基因重组可产生进化的原材料 试做真题 高手必备 萃取高招 对点精练 考点36 自然选择决定生物进化的方向 种群中产生的变异是不定向的自然选择淘汰不利变异,保留有利变异自然选择使种群基因频率发生定向改变,导致生物朝一定的方向缓慢进化 隔离导致物种形成 隔离:分为地理隔离和生殖隔离,隔离的实质是基因不能自由交流物种形成:a.三个环节:突变和基因重组、自然选择、隔离b.形成标志:生殖隔离的出现 试做真题 高手必备 萃取高招 对点精练 考点36(2)物种形成的两种典型模式 渐变式:通过地理隔离,经过漫长的地质年代逐渐形成。骤变式,如自然界中多倍体
9、植物的形成。骤变式物种的形成主要是通过染色体数目变异的方式形成新物种,一旦出现可以很快形成生殖隔离(基因频率改变)。此种方式多见于植物。试做真题 高手必备 萃取高招 对点精练 考点36(3)物种形成与生物进化的比较 物种形成 生物进化 标志 生殖隔离出现 种群基因频率改变 变化后与原生物关系 属于不同物种 可能属于同一物种,也可能属于不同的物种 两者联系 生物进化的实质是种群基因频率改变,这种改变可大可小,不一定会突破物种的界限,即生物进化不一定导致新物种形成;新物种形成则说明生物进化了 试做真题 高手必备 萃取高招 对点精练 考点36 3.生物进化与生物多样性的形成(1)共同进化 概念:不同
10、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,这就是共同进化。共同进化类型 共同进化类型 包含类型 举 例 不同物种之间 互利共生 豆科植物与根瘤菌、地衣 捕食 猎豹和斑马、羊和草 寄生 黏液病毒和兔子、蛔虫和人 竞争 作物与杂草、牛和羊 生物与无机环境之间 生物影响环境、环境影响生物 地球最早是无氧环境厌氧生物光合生物出现空气中有了氧气出现好氧生物 试做真题 高手必备 萃取高招 对点精练 考点36(2)研究生物进化历程的主要依据:化石。(3)试做真题 高手必备 萃取高招 对点精练 考点36 典例导引(2015安徽理综,5)现有两个非常大的某昆虫种群,个体间随机交配,没有迁入和迁出,
11、无突变,自然选择对A和a基因控制的性状没有作用。种群1的A基因频率为80%,a基因频率为20%;种群2的A基因频率为60%,a基因频率为40%。假设这两个种群大小相等,地理隔离不再存在,两个种群完全合并为一个可随机交配的种群,则下一代中Aa的基因型频率是()A.75%B.50%C.42%D.21%【解析】基因频率是指某基因占种群基因库中全部等位基因的比例。基因频率不变的前提条件是种群足够大,个体间随机交配,没有迁入和迁出,无突变,自然选择对其不起作用。根据题意,两个种群合并为一个种群后,A基因频率为(80%+60%)2=70%,a基因频率为(20%+40%)2=30%,则随机交配,下一代Aa的
12、基因型频率为:270%30%=42%,故C项正确。【答案】C 试做真题 高手必备 萃取高招 对点精练 考点36 高招基因频率的影响因素及计算方法 1.基因频率的影响因素(1)存在下列情况之一,基因频率一定改变:基因突变;自然选择;迁入和迁出;生物发生了进化;形成了新物种;遗传漂变。(2)下列情况不会导致基因频率改变:自交;自由交配。(3)自交一定引起基因型频率发生改变;对于一个处于遗传平衡的种群来说,自由交配不会引起基因型频率的改变;如果原来没有达到遗传平衡,自由交配会引起基因型频率的改变。试做真题 高手必备 萃取高招 对点精练 考点36 2.基因频率的计算方法(1)已知调查的各种基因型的个体
13、数,计算基因频率 某基因频率=该基因总数该基因及其等位基因总数(2)已知基因型频率求基因频率 一个等位基因的频率=该等位基因纯合子的频率+1/2杂合子的频率 A=AA+1/2Aa;a=aa+1/2Aa(3)X染色体上基因的基因频率的计算 Xa=Xa(XA+Xa);XA=XA(XA+Xa)不涉及Y染色体,XA+Xa=1。试做真题 高手必备 萃取高招 对点精练 考点36(4)利用哈代温伯格定律,由基因频率计算基因型频率 成立前提:a.种群非常大;b.所有雌雄个体之间自由交配;c.没有迁入和迁出;d.没有自然选择;e.没有基因突变。计算公式 当等位基因只有两个时(A、a),设p表示A的基因频率,q表
14、示a的基因频率,则基因型AA的频率为p2,Aa的频率为2pq,aa的频率为q2。如果一个种群达到遗传平衡,其基因型频率应符合:p2+2pq+q2=1。具体算法:a.平方法:已知A的基因频率是A%,a的基因频率是a%,则该种群中基因型是AA的个体占A%A%,基因型是aa的个体占a%a%,基因型是Aa的个体占A%a%2。b.开方法:已知某种群中基因型是 AA 的个体占 X%,则 A 的基因频率是%,a 的基因频率是 1-%;或已知基因型是 aa 的个体占 Y%,则 a 的基因频率是%,A 的基因频率是 1-%。试做真题 高手必备 萃取高招 对点精练 考点36 1.(2017河北唐山质检,25)下列
15、有关现代生物进化理论的叙述,错误的是()A.地理隔离产生后,自然选择对不同种群基因频率的改变所起的作用是有差别的 B.长筒花狭长的花冠筒是自然选择的结果 C.生殖隔离是物种朝不同方向发展的决定性因素 D.一般来说,频率高的基因所控制的性状更适应环境【答案】C 地理隔离产生后,由于环境的不同,自然选择对不同种群基因频率的改变所起的作用往往是有差别的,A项正确;长筒花狭长的花冠筒是自然选择的结果,B项正确;自然选择是物种朝不同方向发展的决定性因素,生殖隔离标志新物种的产生,C项错误;一般来说,频率高的基因所控制的性状更适应环境,这是自然选择的结果,D项正确。试做真题 高手必备 萃取高招 对点精练
16、考点36 2.(2017广东广州质检,29)调查发现某种蜣螂提高了“生活品位”,不仅吃粪便,还取食蜈蚣、千足虫等。与普通蜣螂相比,这种蜣螂后腿较卷曲,便于捕猎,头部较窄而长,便于进食内脏。由此得不出的结论是()A.从进化的角度看,这种蜣螂与普通蜣螂存在生殖隔离 B.从生态系统成分看,这种蜣螂既是消费者又是分解者 C.与普通蜣螂相比较,这种蜣螂类型的出现是自然选择的结果 D.与普通蜣螂相比较,这种蜣螂种群的某些基因频率发生改变 试做真题 高手必备 萃取高招 对点精练 考点36【答案】A 这种蜣螂与普通蜣螂是否存在生殖隔离,要看二者能否交配或交配后能否产生可育后代,而题中没有相关信息,A项不能得出
17、;从生态系统成分看,这种蜣螂可以吃粪便,属于分解者,还可以取食蜈蚣、千足虫等,又属于消费者,B项可以得出;与普通蜣螂相比,这种蜣螂食性更广,其出现是自然选择的结果,C项可以得出;与普通蜣螂相比较,这种蜣螂出现了一些新的性状,说明种群的某些基因频率发生改变,D项可以得出。试做真题 高手必备 萃取高招 对点精练 考点36 3.(2017山东日照一模,5)张谦德在朱砂鱼谱中总结的金鱼选种经验是蓄类贵广,而选择贵精,须每年夏间市取数千头,分数缸饲养,逐日去其不佳者,百存一二,并作两三缸蓄之,加意培养,自然奇品悉具。从现代生物进化理论的观点分析,正确的是()A.“分数缸饲养”相当于地理隔离和生殖隔离 B
18、.“逐日去其不佳者”是指对金鱼进行人工选择 C.“自然奇品悉具”是金鱼发生定向变异的结果 D.这种人工培育金鱼方法的原理是染色体变异【答案】B“分数缸饲养”是制造地理隔离,使其不能进行基因交流,但地理隔离不一定导致生殖隔离,A项错误;“逐日去其不佳者”是人为选择去除生长状态不好的个体,属于人工选择,B项正确;变异是不定向的,C项错误;基因突变能产生新基因,因此金鱼中的“奇品”可能是基因突变造成的,D项错误。试做真题 高手必备 萃取高招 对点精练 考点36 4.(2016湖南常德一模,4)有关生物进化的叙述正确的是()A.影响种群基因频率改变的因素只有自然选择和基因突变 B.若两个动物可以进行交
19、配并产生后代,则说明它们之间一定不存在生殖隔离 C.在进化中,捕食者的存在会避免出现少数生物占优势的局面,不利于物种的多样性形成 D.新物种的形成意味着生物能以新的方式利用环境条件,为生物进一步发展开辟新的前景 试做真题 高手必备 萃取高招 对点精练 考点36【答案】D 影响基因频率改变的因素有不随机交配、自然选择、遗传漂变和迁移等,A项错误;若两个动物可以进行交配并产生后代,若产生的后代没有繁殖能力,则也说明它们之间存在生殖隔离,是两个物种,B项错误;在进化中,捕食者的存在会避免出现少数生物占优势的局面,有利于物种多样性的形成,C项错误;新物种形成意味着生物能以新的方式利用环境条件,能为生物
20、进一步发展开辟新的前景,D项正确。试做真题 高手必备 萃取高招 对点精练 考点36 5.(2016陕西咸阳模拟,30)下列有关生物多样性和生物进化的叙述,错误的是()A.细菌在接触青霉素后会产生抗药性的突变个体,青霉素的选择作用使其生存 B.蜂鸟细长的喙与倒挂金钟的筒状花萼是它们长期共同进化形成的相互适应特征 C.生物多样性的形成过程,不能说是新物种不断形成的过程 D.自然选择能定向改变种群的基因频率,决定了生物进化的方向 试做真题 高手必备 萃取高招 对点精练 考点36【答案】A 细菌在接触青霉素前就已有个体发生突变,青霉素的使用对细菌进行了选择,A项错误;蜂鸟细长的喙与倒挂金钟的筒状花萼的
21、形成是生物间的共同进化形成的,使生物之间相互适应,B项正确;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,因此生物多样性的形成过程,不能说是新物种不断形成的过程,C项正确;自然选择能定向改变种群的基因频率,决定了生物进化的方向,D项正确。试做真题 高手必备 萃取高招 对点精练 考点36 6.(2016山西模拟,3)如图A、B、C代表不同的种群,已知A和B原本属于同一物种,都以物种C作为食物来源。由于地理隔离,且经过若干年的进化,现在不太清楚A和B是否还属于同一物种。下列有关叙述正确的是()A.若A和B在一起还能进行自由交配,则它们就一定不存在生殖隔离 B.A和B的关系一定为竞争 C.若
22、A和B仍然为同一物种,则它们具有共同的基因库 D.A和B种群基因频率的定向改变,导致了它们朝着一定方向进化 试做真题 高手必备 萃取高招 对点精练 考点36【答案】D 生殖隔离包括不能自由交配或交配产生的后代不育等,能进行自由交配,不一定不存在生殖隔离,A项错误;竞争发生在不同物种之间,开始它们是同一物种,不属于竞争,后来也不一定是不同的物种,B项错误;若A、B属于同一物种两个种群,由于进化方向不同,因此基因库不完全相同,C项错误;自然选择使基因频率定向改变,从而决定生物进化的方向,D项正确。试做真题 高手必备 萃取高招 对点精练 考点36 7.(2017黑龙江大庆质检,32)优质彩棉是通过多
23、次杂交获得的品种,其自交后代常出现色彩、纤维长短和粗细等性状遗传不稳定的问题。请分析回答下列问题。(1)彩棉自交后代性状遗传不稳定的问题在遗传学上称为 现象,欲解决此问题理论上可通过 (育种方法),快速获得纯合子。(2)下图是研究人员在实验过程中诱导染色体数目加倍时的实验处理和结果,本探究实验的自变量是 ,实验效果最好的实验处理是 。试做真题 高手必备 萃取高招 对点精练 考点36(3)经实验研究得知彩棉中的纤维粗细性状由A和B两对非同源染色体上的基因共同控制,当A基因存在时植株表现为粗纤维性状,但B基因存在时会抑制A基因的表达。基因型分别为AABB和aabb的两纯合细纤维彩棉植株杂交,理论上
24、F2彩棉植株在纤维粗细性状上的表现型及比例为 ,其中粗纤维植株中能稳定遗传的个体应占 。(4)经研究发现优质彩棉中纤维长与短分别由一对等位基因中的D和d基因控制。已知一随机交配的彩棉种群中DD个体占40%,dd个体占20%,假设未来几年环境不会发生大的变化,则预计该种群的F3中D基因的频率为。【答案】(1)性状分离 单倍体育种(2)秋水仙素浓度和实验时间 0.05%秋水仙素,处理12小时(3)粗纤维细纤维=313 1/3 (4)60%试做真题 高手必备 萃取高招 对点精练 考点36【解析】(1)彩棉自交后代性状遗传不稳定的问题在遗传学上称为性状分离,单倍体育种可以快速获得纯合子。(2)分析题图
25、可知,本探究实验的自变量是秋水仙素浓度和实验时间,实验效果最好的实验处理是0.05%秋水仙素,处理12小时,染色体加倍的百分比为22%。(3)由题意可知,当A基因存在时植株表现为粗纤维性状,但B基因存在时会抑制A基因的表达,即只有A_bb表现为粗纤维性状,故理论上F2彩棉植株在纤维粗细性状上的表现型及比例为粗纤维细纤维=313,粗纤维植株中能稳定遗传的个体(AAbb)占1/3。(4)由题意可知,随机交配,配子的基因频率不变,故D=DD+1/2Dd=40%+20%=60%。试做真题 高手必备 萃取高招 对点精练 考点36 8.(2017四川成都质检,32)果蝇是遗传学常用的实验材料,回答下列有关
26、遗传学问题。(1)摩尔根利用果蝇做实验材料,运用现代科学研究中常用的科学方法之一 证明了基因在染色体上。(2)图1表示对雌果蝇眼形的遗传研究结果,由图分析,果蝇眼形由正常眼转变为棒眼是由 导致的。这种变异能够改变染色体上基因的 。试做真题 高手必备 萃取高招 对点精练 考点36(3)研究人员构建了一个红眼雌果蝇品系XdBXb,其细胞中的一条X染色体上携带隐性致死基因d,在纯合(XdBXdB、XdBY)时能使胚胎致死。且该基因(d)与红眼基因B始终连在一起,如图2所示。若红眼雌果蝇(XdBXb)与野生白眼雄果蝇(XbY)进行杂交,则F1表现型有 种。其中雌果蝇占 。若F1雌雄果蝇随机交配,则产生
27、的F2中XB的基因频率为 。【答案】(1)假说演绎法(2)染色体结构变异 数目或排列顺序(3)3 2/3 1/11 试做真题 高手必备 萃取高招 对点精练 考点36【解析】(1)摩尔根采用假说演绎法验证了基因在染色体上。(2)由题图1可知,果蝇眼形由正常眼转变为棒眼是染色体结构变异的结果,染色体结构变异能够导致染色体上基因的数目或排列顺序发生改变。(3)结合题图2可知,棒眼雌果蝇(XdBXb)产生的配子的类型及比例是XdBXb=11,野生正常眼雄果蝇(XbY)产生的配子的类型及比例是XbY=11,二者杂交后代的基因型及比例是XdBXbXdBYXbXbXbY=1111,其中XdBY致死,因此表现型是棒眼雌性、野生型雌性、野生型雄性,其中雌性雄性=21;F1雌果蝇产生的配子的类型及比例是XdBXb=13,雄果蝇产生的配子的类型及比例是XbY=11,二者随机交配产生后代的基因型及比例是XdBXbXdBYXbXbXbY=1133,其中XdBY致死,因此XB的基因频率是1(1+3)2+3=1/11。