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專題現(xiàn)代生物進化理論 一 現(xiàn)代生物進化理論的由來 1 拉馬克的進化學說 生物是由更古老的生物進化而來的 是由低等到高等逐漸進化的 生物的各種適應性特征的形成都是由于 和 2 達爾文的自然選擇學說達爾文自然選擇學說的解釋模型 獲得性遺傳 用進廢退 達爾文創(chuàng)立的進化論從豐富的事實出發(fā) 論證了生物是不斷進化的 并且對 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 生物的多樣性是進化的結果 達爾文自然選擇學說的局限性 在于他未能對 的本質做出科學的解釋 對生物進化的解釋局限在個體水平 生物進化的原因 共同的祖先 遺傳變異 3 達爾文以后進化理論的發(fā)展隨著生物科學的發(fā)展 關于遺傳和變異的研究 已經(jīng)從性狀水平深入到 水平 人們逐漸認識到遺傳和變異的本質 獲得性遺傳的觀點 已經(jīng)被大多數(shù)學者所摒棄 關于自然選擇的作用等問題的研究 已經(jīng)從以生物個體為單位 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)展了達爾文的自然選擇學說 自然選擇 種群 基因 二 現(xiàn)代生物進化理論的主要內容 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 無性生殖 有性生殖 消費者 一 對達爾文進化理論的理解1 自然選擇學說內容的整合 2 自然選擇的因素 對生物的變異起選擇作用的是個體所處的自然環(huán)境 3 自然選擇的動力 生存斗爭 1 類型 包括種內斗爭 種間斗爭 競爭 生物與無機環(huán)境之間的斗爭 2 意義 生存斗爭對生物的某些個體的生存不利 但對物種的生存是有利的 并能推動生物的進化 4 自然選擇的結果 適者生存 二 生物進化與物種形成的關系 突變和基因重組產生生物進化的原材料 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化1 種群概念的理解 1 兩個要素 同種 和 全部 2 兩個條件 時間 和 空間 即種群具有一定的時空限制 離開一定的空間和時間的種群是不存在的 3 兩個方面 2 關于基因頻率 基因型頻率的計算 1 基因型頻率是某種特定基因型的個體占群體內全部個體的比例 其計算公式為 基因型頻率 100 2 設二倍體生物個體中有兩個等位基因A和a 而AA Aa aa分別表示三種基因型的個體數(shù) 那么種群中A a基因的頻率是 A 100 a 100 3 關于伴性遺傳中伴X染色體基因頻率的計算 由于基因位于X染色體上 Y染色體上沒有 又因為女性有兩條X染色體 男性只有一條X染色體 所以一個女性個體有兩個相關基因 而一個男性個體只有一個相關基因 在計算基因頻率時 應從基因頻率的概念入手 4 特殊情況下基因頻率的計算 在一個有性生殖的自然種群中 當?shù)任换蛑挥袃蓚€ A a 且種群無限大 所有雌雄個體間能夠自由交配產生后代 自然選擇對A a沒有作用 基因A a都不產生突變時 設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體彼此間無法相遇而不能交配 2 生殖隔離是指種群間的個體不能自由交配或者交配后不能產生可育后代的現(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生可育后代便是生殖隔離 3 一般來講 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 有時沒有地理隔離 也能產生新物種 如植物中多倍體的形成 3 物種形成的三個必要環(huán)節(jié)及作用 1 突變和基因重組產生生物進化的原材料 2 在自然選擇的作用下 種群的基因頻率發(fā)生定向改變 導致生物朝著一定的方向不斷進化 3 隔離是新物種形成的必要條件 新物種形成的標志是與原物種的個體間出現(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)過長期的歷史年代逐漸形成 驟變式指在很短的時間內即可形成 如自然界中多倍體的形成 知識點1 對現(xiàn)代生物進化理論的理解 例1 2010 汕頭期末 下列有關生物進化的描述 錯誤的是 A 基因突變的方向和環(huán)境之間沒有明確的因果關系B 自然選擇的實質是選擇種群的有利基因 不決定新基因的產生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 共同進化指生物與無機環(huán)境之間的進化 不包括生物多樣性的形成 D 思路點撥 變異是不定向的 而進化是定向的 進化的方向由自然選擇決定 環(huán)境引起的生物變異并沒有改變生物的遺傳物質 所以是不能遺傳的 新物種形成的標志是產生生殖隔離 舉一反三 突變和基因重組產生了生物進化的原始材料 現(xiàn)代生物技術也是利用這一點來改變生物遺傳性狀 下列有關敘述 錯誤的是 A 人工誘變因突變率的提高而實現(xiàn)了定向變異B 轉基因技術造成的基因重組 產生了定向變異C 體細胞雜交技術能產生染色體變異 突破了生殖隔離的限制D 現(xiàn)代生物技術能改變許多生物的性狀 使之更適合人的需要 A 思路點撥 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導入受體細胞 發(fā)生了定向變異 體細胞雜交能克服遠緣雜交不親和的障礙 知識點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因為地理障礙分隔為兩個種群a1和a2 經(jīng)過漫長的進化 分別形成新物種b和c 在此進程中的某一時刻 a1種群的部分群體越過障礙外遷與a2同域分布 向d方向進化 下列有關敘述正確的是 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中的外遷群體與當時留居群體的基因頻率相同 則b和d是同一物種D a1中的外遷群體與當時a2種群的基因頻率不同 則c和d是不同物種 思路點撥 本題考查物種形成的相關知識 a通過地理隔離形成兩個種群a1和a2 又分別演化出b c d三個種群 雖然有地理隔離 但是不一定會產生生殖隔離 所以A項錯誤 由于d是由a1演變而來 所以c與d之間可能存在生殖隔離 B項正確 基因頻率的改變不一定會導致生殖隔離產生新的物種 但是產生了生殖隔離的種群 基因頻率一定會變化 a1中的外遷群體與當時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項錯誤 即使a1中的外遷群體與當時a2種群的基因頻率不同 只要c和d不存在生殖隔離 則它們仍是同一物種 答案 B 規(guī)律方法 1 判斷兩個種群是否屬于同一物種的標準 就是看它們之間是否存在生殖隔離 若存在生殖隔離 則一定是兩個物種 2 判斷種群是否進化的標準是看其基因頻率是否發(fā)生了變化 若種群基因頻率沒有變化 則種群一定沒有進化 舉一反三 新物種形成的標志是 A 具有新的生理功能B 出現(xiàn)新的形態(tài)結構C 出現(xiàn)地理隔離D 形成生殖隔離 思路點撥 新物種形成的標志是形成生殖隔離 D 知識點3 基因頻率的計算 例3 2010 安慶聯(lián)考 如果在一個種群中 AA占25 Aa占50 aa占25 如果因為環(huán)境的變化 每年aa的個體減少20 AA和Aa的個體分別增加20 一年后 aa的個體在種群中的比例為 A 23 7 B 20 C 18 2 D 15 6 C 思路點撥 設原來種群中有100個個體 所以AA有25個 Aa有50個 aa有25個 根據(jù)題意 一年后AA為25 1 20 30個 Aa為50 1 20 60個 aa為25 1 20 20個 所以 一年后aa的個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 思路點撥 常染色體顯性遺傳病 丈夫正常 為隱性純合子 假設基因型為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 知識點4 進化與生物多樣性的形成 例4 下列說法正確的是 A 一個物種的形成或絕滅 不會影響到若干其他物種的進化B 物種之間的共同進化都是通過物種之間的生存斗爭實現(xiàn)的C 生物多樣性的形成也就是新的物種不斷形成的過程D 有性生殖的出現(xiàn)加快了生物進化的步伐 思路點撥 A選項沒有考慮不同物種之間是相互影響的 B選項物種之間共同進化涉及不同物種之間的相互影響 生存斗爭不是相互影響的全部體現(xiàn) C選項沒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 這三個選項都是片面的 D正確 有性生殖的出現(xiàn) 使基因重組得以實現(xiàn) 增加了生物變異的多樣性 因而使生物進化速度加快 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 結構復雜的生態(tài)系統(tǒng)中的基因 結構簡單的生態(tài)系統(tǒng)中的基因 3 對人類有利 對生物本身有一定害處的基因在自然條件下 在生產條件下 A B B A B A 思路點撥 1 在生物的變異中 與環(huán)境變化保持一致的基因 即適應環(huán)境變化的基因容易被保存 反之則容易被淘汰 2 結構簡單的生態(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 有人把復雜生態(tài)系統(tǒng)稱為 天然基因庫 3 對人類有利 對生物本身有一定害處的基因 例如棉花的長纖維基因 在自然狀態(tài)下 如果纖維過長 種子萌發(fā)時易漬水不透氣而淘汰 但這種基因在生產條件下 由于人們在生產實踐中采取相應措施 如脫絨 提供棉子萌發(fā)和生長的優(yōu)越條件 則棉花的長纖維基因容易被保存下來