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现代生物理论进化高三生物一轮复习定稿111111


第七章 现代生物进化理论

阅读110-113回答以下问题:
? 第一个提出生物是进化的科学家是谁?其 观点有哪些? ? 用大量事实说明生物是进化的科学家是谁? 其观点是什么?内容有哪些?先进性、局 限性分别是什么? ? 如何用达尔文的自然选择学说解释生物的 进化?

一 拉马克的进化学说
主要内容:
①生

物不是神创的,而是由更 古老的生物进化而来的

②生物是由低等到高等逐渐进 化的
③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(主要理论)。

法国博物学家拉马克

用进废退:经常使用的器官就发达,不使用的
就退化。

获得性遗传:由环境引起或由于用进废退引
起的变化是可以遗传的。

食蚁兽的舌头之所以细长,是长期舔食蚂蚁的结果。

二、现代生物进化理论的基础——达尔文的自然选择学说

(1)主要内容:

①过度繁殖:②生存斗争:
③遗传变异 ④适者生存:

(2)内在联系:
过度繁殖 生存斗争 遗传变异 适者生存

选择的基础、 外因

选择的动力

进化的内因

选择的结果

(4)评价

①先进性: 科学的解释了生物进化的原因,和生物多 样性形成的原因。
②局限性: a、对遗传和变异的本质不能做出科学的 解释。 b、对进化原因的解释局限于个体水平。 C、强调物种形成的渐变过程,不能解释 物种大爆发现象。

对应例题:1、根据达尔文的生物进化学说,下列叙述中错误的是 ( A ) A、狗的牙齿坚硬,是长期磨练出来的 B、田鼠打洞和夜出活动是自然选择的结果 C、有一种猫头鹰因视力弱,行动迟缓,捉不到老鼠而被淘汰 D、狼和鹿能迅速奔跑,是两者之间选择的结果

解析:狼群存在 个体差异(变异不定向),在食物较少情况下(生存 斗争),最敏捷的狼就有最多的生存机会,因而被保留下来(遗传), 最迟缓的狼在生存斗争中就被逐渐淘汰;同理,最敏捷、快速奔跑的 鹿获得了生存机会,可以逃避快速奔跑的狼的捕食,反之,有些鹿则 被淘汰。它们进行着相互选择。同样田鼠的生活习性和猫头鹰的行为 特点都是长期自然选择的结果。

对应例题:2、抗流感的疫苗,每过几年就要更换新的种类,因为流感 病毒又对旧的疫苗产生了高度的抗性,这种抗性最好的解释是 ( C ) A、病毒的获得性遗传 B、病毒某些结构的用进废退 C、由于选择作用,使对疫苗有抗性的病毒被保留下来并扩大繁殖 D、由于生殖隔离造成 解析:使用疫苗一段时间后,实质上能够适应疫苗的病毒被自然选择 保留下来,不能适应疫苗的病毒淘汰。结果保留下来的病毒大量繁殖 具有抗性。

阅读114-126回答以下问题:
? 现代生物进化理论的内容包括哪些? ? 什么是种群?如何理解? ? 什么是种群的基因库?基因频率?基因型 频率?如何计算?理想条件下如何计算? 自由交配和自交一样吗? ? 如何用达尔文的自然选择学说解释生物的 进化?

现代生物进化理论主要内容 ◇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

◇种群基因 频率的改变 与生物进化 主要 内容
◇隔离与物 种的形成 ◇共同进化 与生物多样 性的形成

现代生物进化理论的主要内容

一、种群是生物进化的基本单位,生物进 化的实质在于种群基因频率的改变。
1、种群的概念:种群是指生活在一定的时间和空
间内的同种生物全部个体的总和。

两个要素 三个强 调 两个条 件 两个方 面

“同种”和“全部” “时间”和“空间”,即种群 具有一定的 时空限制,离开 一定的空间和时间的种群是 不存在的 。 生物繁殖的基本单位;生 物进化的基本单位。

物种与种群的比较
区别 范围

物种

概念 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
生活在一定区域的 同种生物的全部个 体

判断标准

联系

不同区域的同 种生物的不同 种群

种群

较小范围的同 种生物的全部 个体

不同物种存 ①同一物种是 在生殖隔离 由不同的种群 构成; ②同一物种的 不同种群在一 不存在生殖 定条件下可以 隔离 进行基因交流。

2. 基因库: ◇概念: 一个种群中全部个体所含有的全部 基因。
◇理解:一个种群都有一个基因库,种群中 的个体最终死亡,但基因库在代代 相传中保留下来,并得到发展。

3. 基因频率与基因型频率

基因型频率:在一个种群基因库中,某种基因型占
全部个体的比率。

基因频率:在一个种群基因库中,某个基因占全部
等位基因数的比率。

基因频率=该基因的总数 / 该等位基因的总数
基因型频率=该基因型个体数 / 该种群个体总数

探究活动
假设的昆虫群体满足以下五个条件:
①昆虫群体数量足够大,
②全部的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代,

③没有迁入与迁出,
④自然选择对A、a控制的翅型性状没有作用

⑤也没有基因突变和染色体变异。

已知基因型频率算配子中的基因频率
例:在某昆虫种群中,决定翅色为绿色的基因是A,决定翅色为 褐色的基因为a,从种群中随机抽出100个个体,测知基因型 为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个。那么A和a的基因 频率是多少? 某基因的数目 × 100% 基因频率= 全部等位基因的总数 =纯合子频率+1/2杂合子频率 A%= 2(AA+Aa+aa) =30/100×100% +1/2×60/100×100% = 60% ×100% = 60%

解: A基因的基因频率为: 2×AA+Aa

a基因的基因频率为:
a%=

2×aa+Aa

×100% = 40%

2(AA+Aa+aa) =10/100×100% +1/2×60/100×100% = 40%

已知基因频率算下一代的基因型频率
卵子 精子

A 60%
AA 36%

a 40% Aa 24%

A 60%
a 40%

Aa 24%

aa

16%

其中p代表A基因的频率,q代表a基因的频率。 则:p+q=1, 并得出:p2代表AA的频率, q2代表aa的频率, 2pq代表杂合子Aa的频率。

亲代 AA 30% 60% 10% 60% 40%

子一代 36%

子二代 子三代

36% 48% 16%
60%

36% 48% 16%
60%

基因型 频率

Aa aa

48% 16%
60%

基因频 率

A a

40%

40%

40%

由此可见,如果满足上述五个条件,则亲代和子

代每一种基因的频率都不会改变,到下一代也是如此,
也就是说基因频率可以代代保持稳定不变。这就是哈

迪-温伯格平衡,也叫遗传平衡定律。
但是,在实际中,这样的平衡是不存在的。 这是因为,第一:足够大的种群是不存在,而根 据概率原理,当个体数不是充足大时,实际得到的数 值与理论上的数值就存在误差,实际中子代和亲代的

基因频率就会有差异。

第二:种群中充分的随机交配也是不现实的,也就 是说不同基因型的卵细胞和精子结合的机会不会是均等 的。
例如,在生殖季节,为了争夺异性配偶,雄性海象之间要进行激烈而又残 酷的竞争,争斗的最后结果常常是强大的一方占有二三十个雌性海象,由于竞 争失败,有的雄性海象没有任何的交配机会。假设其它条件不变,在生殖季节 里,如果竞争力强的雄性海象个体基因型大多数是AA,而竞争失败的雄性海 象个体的基因型大多数是aa(可能是由于本身基因型的关系,而导致性状上的 差异),那么A的基因频率将越来越大。

第三:基因突变每时每刻都有可能发生。虽然每 一个基因突变的频率很低很低,但一个种群中有很多 很多的基因,所以基因的实际突变数是较大的,而且 经过代代的遗传基因突变必然对种群的基因频率产生 影响,使基因的频率发生改变。如由a突变成A的数或 a突变成其它复等位基因的数相对较大,则a的基因频 率将越来越小。 第四:由于各种原因,种群中有的个体会离开该 群体,相反的可能,有的同种的外来个体会迁入该种 群,使种群中各种基因型的比例发生变化,而导致种 群基因频率的改变 。

第五:在自然界中,自然选择是不可抗拒的, 始终对种群发挥作用。如基因型为aa的个体由于本 身基因的原因,在特定的环境条件下,而导致性状 缺陷,不能适应变化了的环境,在自然选择中处于 不利地位,则a的基因频率也会越来越小。 由于上述五方面的因素,种群基因频率的改变 是客观的,亲代和子代之间基因频率的差异可能是 微妙的,但经过代代的遗传,当这一差异由量变的 积累而达到质的差异时,该种群就渐变成另外一个 不同的种群了。所以从理论上分析,种群基因频率 的改变是不可避免的,生物的进化是必然的。

生物进化的实质是基因频率的改变
表面看,自然选择是对一个个生物个体的 选择,实质上是对个体所包含的变异进行选择。 从现代分子遗传水平看,自然选择实质上是对 变异所对应的基因的选择,从而改变着群体中 不同基因的基因频率。 所以,生 物进化的过 程的实质是 种群基因频 率发生变化 的过程。

影响种群基因频率变化的根本原因是什么?
变异 变异的类型有那些?

不能遗传的变异

基因突变 可遗传的变异 染色体变异 基因重组

突变

(二)突变和基因重组产生进化的原材料
自然界,生物自发突变的频率很低,而且 突变大多数是有害的,为什么还能够作为生 物进化的原材料的呢?

果蝇约有104对基因,假定每个基因的突
变率是10-5,一个约有109个果蝇的种群每

一代出现的基因突变率是?
2×104×10-5×109=2×108

(二)突变和基因重组产生进化的原材料
1、种群是由许多个体组成的,每个个体的每个 细胞内都有成千上万个基因,这样,每一代就会 产生大量的突变 2、突变的有害和有利并不是绝对的, 它取决于生物的生存环境。 3、突变和基因重组只产生生物进化的原材料, 不能决定生物进化的方向。

(三)自然选择决定生物进化的方向。
19世纪,桦尺蠖种群中黑色 基因(S)频率为5%,浅灰色 基因(s)频率为95%

20世纪,桦尺蠖种群中黑 色基因(S)频率为95%, 浅灰色基因(s)频率为5%

自然选择对基因频率变化的影响
1870年桦尺蠖的基因型频率为SS 10% ; Ss 20%; ss 70%,在树干变黑这一环境条件下假如树干变黑不利于 浅色桦尺蠖的生存,使得种群中浅色个体每年减少10%, 黑色个体每年增加10%,以后的几年内,桦尺蠖种群每 年的基因型频率与基因频率是多少呢?

第1年 第2年
基因 型频 率 基因 频率 SS Ss ss S s 10% 20% 70% 20% 80% 11.5% 22.9% 65.6% 23% 77%

第3年 13.1% 26%
60.9% 26.1% 73.9%

第4年 14.6% 29.3%
56.1% 29.3% 70.7%

……

升高 降低

(1)在这个探究实验中根据上面的数据分析,变黑的环境对桦尺 蠖产生了什么样的影响?变黑的环境对桦尺蠖浅色个体的出生率 有影响吗?

变黑的环境使控制浅色的s基因频率减少,S基因频率 增加

许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌
捕食

自然选择使基因频率定向改变。
(2)在自然选择中,直接受选择的是基因型还是表现型? 天敌看到的是桦尺蠖的体色(表现型)而不是控 制体色的基因

结论:自然选择决定生物进化的方向

(一)物种
物种:指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,简称“种”。
全世界的人都是一个物种吗? 马跟驴是一个物种吗?

人都是一个物种,无论白人黑人黄种人结婚,

都能产生具有生殖能力的后代。

(二)隔离

概念:指不同种群间的个体,在自然条件下基因不能自由 交流的现象。
不同物种之间一般是不能够相互交配的, 生殖隔离: 即使交配成功,也不能够产生可育的后 代,这种现象叫生殖隔离。

种类

地理隔离: 由于地理上的障碍使得同种生物的不同
种群间不能够发生基因交流的现象。

东北虎和华南虎之 间存在什么隔离?

马和驴之间存在什 么隔离?

物种形成的比较常见的方式: 地理隔离 长期

生殖隔离

加拉帕戈斯群岛的地雀

不同小岛上的植被不同, 果实大小不同所致。

由于地理隔离而形成生殖隔离,形成了不 同的物种。其过程十分缓慢!

有时无需地理隔离也能形成新物种
在自然界里还 AABBCC(普通小麦) × DD(黑麦) 存在另一种物种形 成方式,它往往只 配子 ABC D 配子 需要几代甚至一代 就完成了,而且不 ABCD (不育) 需经过地理隔离。 例如,多倍体植物 秋水仙素处理 的形成就是如此。 自然界里几平将近 AABBCCDD(八倍体小黑麦) 一半的被子植物和 (可育) 某些栽培作物就是 这样形成的。 例:八倍体小黑麦的培育

总结
以自然选择学说为核心的现代生物进化理论的基本观点是:

●种群是生物进化的基本单位 ●生物进化的实质在于种群基因频率的改变。 ●突变和基因重组、自然选择及隔离是物种 形成过程的三个基本环节(突变和基因重 组产生生物进化的原材料,自然选择使种 群的基因频率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)。

(一)共同进化
任何一个物种都不是单独进化的。

物种 生物 无机环境 不同_______之间、____与________之间在相互影响 中不断进化和发展,这就是共同进化。

(二)生物多样性的形成
1、内容: 基因多样性→物种多样性→生态系统多样性(3层次) 2、形成生物多样性的原因:长期自然选择、共同进化达到结果 3、研究生物进化的主要依据: 化石

生物的进化历程可概括为:
从原核生物到真核生物, 从无性生殖到有性生殖, 由简单到复杂, 由水生到陆生, 由低等到高等。
地球上最早出现的生物是:厌氧单细胞生物

(三)生物进化理论的不断发展
生物进化是如此复杂的,现有的进化理 论所不能解释的问题比已经解释的问题还要 多,因此现代生物进化理论是不断发展的。
中性进化理论:

“间断平衡学”理论:

……

根瘤菌: 与豆科植物共生,形成 根瘤并固定空气中的氮气供 植物营养的一类杆状细菌。

共同进化的含义1: 不同物种间的共同进化

地球形成 时原始大气 中是没有氧 气的,但是 随着光合细 菌的出现, 使得大气中 有了氧气

共同进化的含义2:
生物和无机环境间也存在共同进化。


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