内容正文:
专题28 生物的进化
1.达尔文的生物进化论的主要组成
(1)共同由来学说。
指出地球上所有的生物都是由原始的共同祖先进化来的。
(2)自然选择学说。
揭示了生物进化的机制,解释了适应的形成和物种形成的原因。
2.生物有共同祖先的证据
(1)生物进化的直接证据——化石。
(2)生物进化的其他证据。
①比较解剖学证据:研究比较脊椎动物的器官、系统的形态和结构,可以为这些生物是否有共同祖先寻找证据。
②胚胎学证据。
a.概念:胚胎学是指研究动植物胚胎的形成和发育过程的学科。
b.研究内容:比较不同动物以及人的胚胎发育过程。
③细胞和分子水平的证据。
a.细胞水平证据:当今生物有许多共同的特征,比如都有能进行代谢、生长和增殖的细胞,细胞有共同的物质基础和结构基础等,这是对生物有共同祖先这一论点的有力支持。
b.分子水平证据:不同生物的DNA和蛋白质等生物大分子的共同点,提示人们当今生物有着共同的原始祖先,其差异的大小则揭示了当今生物种类亲缘关系的远近,以及它们在进化史上出现的顺序。
3.适应的普遍性和相对性
4.适应是自然选择的结果
(1)拉马克的进化学说。
(2)达尔文自然选择学说。
5.生物进化理论的发展
(1)关于遗传和变异的研究,已经从性状水平深入到基因水平。
(2)关于适应以及物种的形成等问题的研究,已经从以生物个体为单位,发展到以种群为基本单位。
6.种群和种群基因库
(1)种群:生活在一定区域的同种生物全部个体的集合。
(2)基因库:一个种群中全部个体所含有的全部基因。
(3)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值。
7.种群基因频率的变化
8.自然选择对种群基因频率变化的影响
9.隔离在物种形成中的作用
(1)物种的概念: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称为一个物种。
(2)隔离。
隔离≠生殖隔离
隔离包括地理隔离和生殖隔离。隔离导致物种的形成:
(1)只有地理隔离而没有形成生殖隔离,可能产生亚种,但没有产生新物种。
(2)生殖隔离是物种形成的关键,是物种形成的最后阶段,是物种间的真正界限。
(3)生殖隔离有三种情况:不能杂交;杂交后代不活;杂交后代活而不育。
10.新物种形成的一般过程。
结论:隔离是物种形成的必要条件。
11.协同进化
(1)概念:指不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展。
(2)原因:生物与生物之间的相互选择和生物与无机环境之间的相互影响。
(3)协同进化的实例。
协同进化类型
包含类型
实例
不同物种之间
种间互助
某种兰花和专门给它传粉的蛾
种间
斗争
捕食
猎豹和斑马
寄生
黏液瘤病毒和兔子
种间竞争
作物与杂草
生物与无机环境之间
生物影响环境,环境影响生物
地球早期无氧环境→厌氧生物→光合生物出现→空气中有氧气→出现好氧生物
12.生物多样性的形成
(1)生物多样性各层次间的关系。
生物多样性主要包括遗传(基因)多样性、物种多样性和生态系统多样性三个层次。三个层次之间的关系可以用如图的形式描述:
(2)生物多样性形成的原因分析。
13.生物进化理论在发展
(1)现代生物进化理论的主要内容:适应是自然选择的结果;种群是生物进化的基本单位;突变和基因重组提供进化的原材料,自然选择导致种群基因频率的定向改变,进而通过隔离形成新的物种;生物进化的过程实际上是生物与生物、生物与无机环境协同进化的过程;生物多样性是协同进化的结果。
(2)各种生物进化理论观点。
观点1:大量的基因突变是中性的,决定生物进化方向的是中性突变的逐渐积累,而不是自然选择。
观点2:物种形成并不都是渐变的过程,而是物种长期稳定与迅速形成新种交替出现的过程。
观点3:以自然选择学说为核心的进化理论影响广泛而深远。
1.某二倍体动物的性别决定方式为ZW型,雌性和雄性个体数的比例为1∶1。该动物种群处于遗传平衡,雌性个体中有1/10患甲病(由Z染色体上h基因决定)。下列叙述正确的是( )
A.该种群有11%的个体患该病
B.该种群h基因的频率是10%
C.只考虑该对基因,种群繁殖一代后基因型共有6种
D.若某病毒使该种群患甲病雄性个体减少10%,H基因频率不变
2.下列有关进化的叙述,正确的是( )
A.抗生素的使用诱发细菌发生基因突变,耐药性增强
B.物种之间的协同进化可以通过捕食、竞争及寄生等实现
C.在环境条件保持稳定时,种群的基因频率也保持稳定不变
D.适应具有普遍性、绝对性和完全性,适应是自然选择的结果
3.典型的褐花杓兰的花呈深紫色,典型的西藏杓兰的花呈紫红色,两者都分布于我国西南地区且分布区域有一定交叉,它们能自然杂交并产生可育后代,后代花色呈现从浅红到深紫等一系列过渡类型,下列说法正确的是( )
A.褐花杓兰和西藏杓兰会在分布交叉的区域协同进化
B.后代花色呈一系列过渡类型可能是基因重组的结果
C.后代花色呈一系列过渡类型可能与土壤条件等环境因素有关
D.褐花杓兰和西藏杓兰属于同一物种
4.海蜘蛛是一种在深海中生存了5亿年的节肢动物,其视觉器官高度退化,身体透明不易被发现,且几乎没有任何营养价值,在海洋中不存在天敌,偶尔会进入淡水水域。下列有关叙述正确的是( )
A.海蜘蛛身体透明是有利变异,使海蜘蛛绝对适应其生存的环境
B.深海无光的环境导致海蜘蛛产生了视觉器官退化的变异并遗传给后代
C.海蜘蛛进入淡水水域时,由于淡水的渗透压较低,可能会减少或停止饮水以防止细胞过度吸水
D.海蜘蛛化石是研究海蜘蛛进化最直接、最重要的证据
5.小熊猫和大熊猫是两个不同的物种,小熊猫跟北美浣熊等浣熊科动物拥有共同起源,大熊猫则跟亚洲黑熊等熊科动物关系更近。大熊猫99%的食物都是竹子,小熊猫喜食箭竹的竹笋、嫩枝和竹叶,各种野果、树叶、苔藓、以及捕食小鸟或鸟卵和其它小动物、昆虫等,尤其喜食带有甜味的食物。小熊猫虽常年生活在树权上,但金钱豹也同样擅长爬树,是其首要天敌。请依据现代生物进化理论的主要观点和内容,以及上述资料回答以下问题:
(1)根据现代生物进化理论,科学家认为小熊猫和大熊猫是两个不同的物种的原因是 。
(2)大熊猫属于哺乳纲中的食肉动物,可其食物中99%都是竹子,这与它发达的臼齿有关,科学家是可以通过 证据判断大熊猫进化过程中臼齿出现的时期。小熊猫和大熊猫在食性等方面存在较大差别,体现了生物的多样性,这种多样性的形成主要是生物与环境之间 的结果。
(3)金钱豹的存在,在客观上对小熊猫种群的发展起到了促进作用,理由是 。
(4)某调查团队对四川一个野生大熊猫种群随机抽样调查,测知该种群中有基因型为DD和dd的大熊猫所占的比例分别为10%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的大熊猫所占的比例分别为4%和64%,在这一年中,该大熊猫野生种群是否发生了进化? ,理由是 。
一、单选题
1.2023年,研究人员在广东茂名盆地发现了古近纪时期的4种不同植物化石,通过对其形态特征进行研究分析,将这4种植物化石归入类胡桃科黄杞属。下列有关说法错误的是( )
A.化石是研究生物进化的最直接、最重要的证据
B.黄杞属植物在古近纪时期或已分布在广东地区
C.化石中提取的基因与现代黄杞属植物的基因相同
D.这4种植物化石叶片形状与现代胡桃科植物相似
2.瓢虫成虫可捕食麦蚜、介壳虫、壁虱等害虫,可减轻树木、瓜果及各种农作物遭受害虫的损害,被人们称为“活农药”。七星瓢虫的体色黑色(A)对浅色(a)为显性。1978年长春市朝阳区瓢虫的体色中浅色占70%,杂合子占所有个体的20%;由于环境污染,朝阳区的瓢虫每年浅色个体的减少率为10%,黑色个体的增长率10%。现在朝阳区的瓢虫以黑色为主,几乎看不到浅色个体。下列叙述正确的是( )
A.朝阳区的瓢虫个体间存在体色的差异,体现了物种多样性
B.1979年朝阳区的瓢虫群体中,A基因频率约为22.9%
C.1980年朝阳区的瓢虫群体中,aa的基因型频率为59.1%
D.种群基因频率的改变是通过环境对生物基因型的选择来实现的
3.同物种的个体在形态特征上常有些差异,而形态有差异的个体,在适应环境变化的能力上也会有所不同。如图为某地三种不同植物的叶面积与个体数目的关系图,若此地遭遇干旱,则下列叙述最合理的是
A.在干旱时,乙物种比甲物种适应能力强
B.在干旱时,丙物种比乙物种适应能力强
C.在干旱时,甲物种比乙物种适应能力强
D.在干旱时,甲、乙两物种适应能力相同
4.甲昆虫的体色黑色(A)对浅色(a)是显性。1978年某地区甲昆虫的体色中浅色占70%,杂合子占所有个体的20%,该区域的甲昆虫每年浅色个体的减少率为10%,黑色个体的增长率为10%。现在该区域的甲昆虫以黑色为主,下列叙述正确的是( )
A.该区域甲昆虫个体间存在的体色差异体现了物种多样性
B.1979年该区域的甲昆虫群体中A的基因频率约为22.9%
C.1980年该地区的甲昆虫群体中aa的基因型频率为59.1%
D.种群基因频率的改变是通过环境对生物体基因的选择来实现的
5.科学家根据化石复原了九尾狐甲鱼,九尾狐甲鱼长约10厘米,身体除了有甲壳和典型的下歪尾外,形成一排羽状的鳍,像9条尾巴,使其能够成为一个灵活的“游泳者”。下列有关叙述错误的是( )
A.九尾狐甲鱼发生进化的实质是种群基因频率的改变
B.九尾狐甲鱼进化过程中发生的基因突变是不定向的
C.控制尾鳍形状的基因构成了九尾狐甲鱼种群的基因库
D.九尾狐甲鱼羽状尾鳍的形成体现了生物对环境的适应
6.拿马地峡在大约1000万年前开始上升,大约300万年前,大洋被地峡完全分开。科学家对位于两侧大洋不同深度的鼓虾物种对进行研究,浅水物种对可以交配但后代不可育,深水物种对无法交配。下列叙述正确的是( )
A.深水物种对之间的某段同源DNA序列的差异比浅水物种对之间的差异大
B.地峡上升过程中喷发的致癌物导致鼓虾产生突变,决定了物种进化的方向
C.地峡两侧的浅水物种对,易受海水流动影响,种群之间基因交流更频繁
D.上述相关信息表明鼓虾生殖隔离的形成过程与地理隔离时间的长短无关
7.2024年3月,我国科学家在云南曲靖发现了古土壤和植物化石,为研究植物登上陆地并改造地球表层系统提供了重要的科学参考。下列说法错误的是( )
A.古植物化石的发现可为生物进化提供直接证据
B.古植物进化的原因是特殊的地理环境使古植物产生有利变异
C.不同种生物DNA碱基序列或基因组越接近,说明亲缘关系越近
D.新物种的形成一定发生了进化,但进化不一定形成新物种
8.鲟类是最古老的鱼类之一,被誉为鱼类的“活化石”。我国学者新测定了中华鲟、长江鲟等的线粒体基因组,结合已有信息将鲟科分为尖吻鲟类、大西洋鲟类和太平洋鲟类三个类群。下列叙述错误的是( )
A.鲟类的形态结构和化石记录可为生物进化提供证据
B.地理隔离在不同水域分布的鲟类进化过程中起作用
C.鲟类稳定的形态结构能更好地适应不断变化的环境
D.研究鲟类进化关系时线粒体基因组数据有重要价值
9.Kell血型系统与ABO血型系统类似,红细胞表面K抗原能刺激机体产生抗K抗体,引起严重的溶血性输血反应及新生儿溶血病。部分国家、地区的K阳性(携带K抗原)比例如表。下列叙述正确的是( )
国家(地区)
中国(全国)
中国新疆
中国上海
利雅得
印度南部
欧美
K阳性比例
0.14%
1.39%
0.07%
14%
0.15%
25%
A.在中国上海,K抗原基因的基因频率为0.07%
B.K阳性个体的K抗原可诱导自身合成抗K抗体
C.人口流动性增强可降低各国家、地区间K阳性比例差异
D.上表各国家和地区中,K抗原检测对利雅得的意义最大
10.地中海蚊子的数量,每年在距海岸线0~20 km范围内(区域A)喷洒杀虫剂。某种蚊子的Est基因与毒素降解相关,其基因频率如图所示。下列分析正确的是( )
A.在区域A中,该种蚊子的Est基因频率发生不定向改变
B.随着远离海岸线,区域A中该种蚊子Est基因频率的下降主要由迁入和迁出导致
C.距海岸线0~60 km区域内,蚊子受到杀虫剂的选择压力相同
D.区域A中的蚊子可快速形成新物种
11.2022年诺贝尔生理学或医学奖授予瑞典科学家斯万特·帕博以表彰他对已灭绝人种的基因组和人类进化的发现。现代进化生物学将物种以上分类群漫长的进化称为宏进化。下列有关进化的叙述错误的是( )
A.通过测定已灭绝古人类基因组及比较其与当代人类的遗传差异,推动了对人类祖先的分支、演化以及人类起源的探索和研究
B.化石是研究宏进化最直接也是最重要的证据
C.可以通过个体水平的杂交实验来探究宏进化的机制和规律
D.利用形态解剖学的办法可以通过对两个物种形态结构特征的比较来分析亲缘关系的远近
12.百岁兰是一种沙漠植物,曾在巴西采集到化石,其一生只有两片高度木质化的叶子。百岁兰基因组整体呈现重度甲基化,避免DNA的“有害”突变。在漫长的极端干旱和贫营养的条件下,百岁兰基因组朝着小且“低耗能”的方向演化。下列叙述错误的是( )
A.化石是研究百岁兰进化最直接、最重要的证据
B.重度甲基化有利于百岁兰避免“有害”突变,故突变无法为其进化提供原材料
C.极端干旱和贫营养的条件,使百岁兰基因组“低耗能”相关基因的频率升高
D.百岁兰高度木质化的两片叶子能适应干旱环境,是自然选择的结果
13.加拉帕戈斯群岛上存在多个地雀物种,但同一岛屿上一般只有1种地雀。下图所示为生活在该群岛的三种鸟的喙的形态。下列说法正确的是( )
A.同一岛屿上的所有地雀构成一个群落
B.只有基因突变为地雀的进化提供原材料
C.鸟喙形态呈现多样性与自然选择有关
D.不同岛屿上的地雀可交配并产生可育后代
14.大熊猫和小熊猫在外形上差异很大,前者属于熊科,后者属于浣熊科。下列叙述错误的是( )
A.二者之间存在生殖隔离
B.二者的全部基因不能构成一个基因库
C.二者之间的性状差异体现了基因的多样性
D.突变和基因重组产生二者进化的原材料
15.某蝴蝶的性别决定方式为ZW型,该蝴蝶的长口器和短口器分别由Z染色体上的一对等位基因A和a控制。现有一个可随机交配且数量很大的蝴蝶种群,该种群中雌、雄个体各占一半,没有迁移和突变,自然选择对基因A和a都不起作用。假设该种群中雄性个体的基因型都为ZAZa,雌性个体的基因型都为ZaW,此代视为F0,让其雌、雄个体随机交配得到F1,再让F1随机交配得到F2,以此类交配方式进行若干代。下列叙述正确的是( )
A.各代雌性群体中短口器基因频率随着随机交配代数的增加而逐渐减小
B.随着随机交配代数的增加,各代雌、雄群体中长口器基因频率之差在增大
C.若在某代达到遗传平衡,则该代雌性中ZaW基因型频率等于雄性中ZaZa基因型频率
D.若Fn+1雌性群体中Za基因频率与F0雌性群体中Za基因频率相等,则说明该种群在F0达到遗传平衡
二、多选题
16.对洞穴生活高度适应、眼睛退化直至消失的洞穴鱼类,被称作“盲鱼”。研究人员在长江三峡库区深水下,发现一个珍稀洞穴盲鱼新种:三峡金线鲃。下列叙述符合实际的是( )
A.三峡金线鲃眼睛退化直至消失与黑暗环境的选择作用有关
B.不同地域洞穴鱼类由于适应相似的环境而呈现出相似表型
C.该物种的出现是自然选择的结果,丰富了长江的物种多样性
D.鲃鱼种群在极端黑暗的环境相对稳定时,基因频率不会改变
17.无花果隶属于桑科榕属,花很小很多,都“藏”在肉质的花序托里,其花托顶口由许多密生的苞片封住,连风都进不去,因此隐藏于榕果腔内的小花需要身体结构小巧精密的榕小蜂钻入榕果腔为其传粉,榕小蜂也甘愿历尽千辛万苦钻入果腔内,选择温暖舒适的瘿花子房,产卵孵化。下列叙述错误的是( )
A.隐藏于榕果腔内的小花导致榕小蜂产生了使自身身体结构变得小巧精密的变异
B.在无花果的选择作用下,榕小蜂的基因型频率会发生定向改变
C.榕小蜂种群中全部个体所含有的等位基因叫作榕小蜂的基因库
D.无花果与榕小蜂之间在相互影响中发生了协同进化
18.研究小组采用预加菌液法探究氨苄青霉素(Amp)和卡那霉素(Kan)对大肠杆菌的选择作用,即将菌液直接加入培养基中,摇匀倒平板,冷却后在相应区域放置含有相应抗生素的圆形滤纸片(如图1),一段时间后测量抑菌圈直径并从抑菌圈周边挑取菌落继续实验,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ代筛选实验结果如图2所示。下列叙述正确的是( )
A.为防止培养基凝固,加入菌液时培养基温度不得低于65℃
B.滤纸片③形成的抑菌圈内有两个菌落,可能是具有抗药性的大肠杆菌或其他杂菌形成的
C.Kan较Amp对大肠杆菌的抑菌效果强,且随培养代数增多两者抑菌效果均减弱
D.一定浓度的抗生素会提高细菌耐药性的基因频率,故使用抗生素时需适量
19.细胞色素c是细胞中普遍含有的一种蛋白质,约有104个氨基酸,据测算,它的氨基酸序列每2000万年才发生1%的改变。不同生物与人的细胞色素c氨基酸序列的差异如表所示。下列叙述错误的是( )
生物名称
黑猩猩
猕猴
狗
鸡
响尾蛇
金枪鱼
果蝇
天蚕蛾
链孢霉
氨基酸差异/个
0
1
11
13
14
21
27
31
43
A.各种生物的细胞中普遍含有细胞色素c,为共同由来学说提供了间接的证据
B.根据表中数据可推断这9种生物之间亲缘关系的远近
C.表中所示的各个物种都由共同祖先通过基因突变而形成
D.物种间的生殖隔离是蛋白质朝不同方向发展的决定性因素
20.拉马克的“用进废退”学说、达尔文的自然选择学说及现代生物进化理论为研究生物进化轨迹提供了坚实的基础。下列关于生物进化的说法,错误的是( )
A.拉马克的“用进废退”学说和达尔文的自然选择学说是解释生物进化的两种天然对立的观点
B.按拉马克的“用进废退”学说解释耐药菌的产生原因是有抗性的细菌存活并产生后代的概率更大
C.按达尔文的自然选择学说解释不同岛屿上地雀喙形的不同是因为岛屿不同环境对地雀进行了选择
D.现代生物进化理论认为曼彻斯特地区的树干变黑可通过降低浅色桦尺蠖的出生率来降低浅色基因频率
三、非选择题
21.由于日本福岛排放核废水,日本近来发现了一些“放射鼠”。经研究发现,这些老鼠有的不能繁殖后代,有的不仅体型巨大,且带有的放射性,可能也会使人类处于危险之中。请根据以下不同情况,回答下列有关变异与生物进化的问题:
(1)若不能繁殖后代的“放射鼠”属于染色体变异,那么它们可能是 变异(可遗传/不可遗传)从观察或对性状影响的角度考虑,染色体变异不同于基因突变之处有 。
(2)若某“放射鼠”种群中,基因型为AA、Aa和aa的个体依次占30%、60%和10%。若该种群中基因型为aa的个体没有繁殖能力,其他个体间可以随机交配,理论上,下一代中AA:Aa:aa= 。这是否意味着该种群发生了进化? (是/否),理由是 。
(3)若某只“放射鼠”的显性基因A突变为a,这属于 突变(答“显性”或“隐性”),这是由于DNA中的碱基对发生了 。
(4)假设某“放射鼠”种群中雌雄个体数目相等,且种群中只有Aa一种基因型。若该“放射鼠”种群随机交配的实验结果是子一代中有AA和Aa两种基因型,且比例为1:2,则对该结果最合理的解释是 。根据这一解释,子一代再随机交配,第二代中所有个体的基因型及比例应为 。
22.某地大白菜农田蜗牛危害严重,农民起初喷洒杀虫剂R控制虫害,但几年后效果不明显,于是通过放养青蛙来控制害虫,如图是几年中蜗牛种群数量变化的曲线。回答下列相关问题:
(1)现代生物进化理论认为蜗牛从A点到B点发生了进化,其原因是 。从 点开始,农民开始放养青蛙控制害虫。
(2)蜗牛还能被一些鸟类捕食。蜗牛壳上有条纹与无条纹的性状是由一对等位基因A和a控制的,研究人员调查了某地区的1 000只蜗牛,对存活的个体数和被鸟捕食后剩下的蜗牛空壳数进行统计,得到的数据如表所示。
有条纹(显性)
无条纹(隐性)
合计
存活个体数
178
211
389
空壳数
332
279
611
合计
510
490
1 000
在这1000只蜗牛中,aa的基因型频率为 。如果Aa的基因型频率为32%,则a的基因频率为 。由表中数据可推断,经多个世代后,该种群中 (填“有条纹”或“无条纹”)基因的频率将会增大。
23.互花米草目前已成为我国影响最严重的入侵植物之一,生态学家对盐城滨海湿地互花米草入侵后形成的互花米草生境与入侵前的本地芦苇生境中本土鸟棕头鸦雀的影响进行了研究,以明确互花米草入侵对本地鸟类的影响,研究结果如下图。
请回答下列问题:
(1)互花米草入侵区域本地芦苇逐渐消失而形成互花米草生境,这说明本地芦苇和互花米草中,对本地气候、环境的适应性和耐受能力较强的是 (填“本地芦苇”或“互花米草”)。
(2)图甲中“巢淹没”是因巢位过低,被潮水淹没而导致繁殖失败,“巢捕食”是指卵和雏鸟在巢中被其他动物捕食的现象,“获得成功”是指最终保留下来的巢。从图甲分析,互花米草入侵生境棕头鸦雀巢获得成功率高于本地芦苇生境,其主要原因可能是 。
(3)图乙为互花米草入侵几年后对棕头鸦雀巢高的调查结果,刚入侵时,其巢高和本地芦苇生境的基本相同。据图乙分析,调查时,互花米草生境中巢成功率应 (填“高于”“低于”或“等于”)互花米草生境刚形成时,你判断的原因是 。
(4)该研究结果说明,本土鸟类会通过改变筑巢行为来适应入侵植物生境。从生物进化角度分析,该研究结果说明 。
24.由于小群体引起的基因频率随机减小甚至丢失的现象称为遗传漂变。某昆虫灰翅(基因A控制)和黑翅(基因a控制)是一对相对性状,科研人员研究了该昆虫种群数量(N)对种群基因频率(亲代中基因A的频率为0.5)随机变化的影响,结果如图所示。在N1=70的群体中,有近68%的群体子代中基因A的频率分布于0.44~0.56范围,有近96%的群体子代分布于0.35~0.65范围;而在N=8000的群体中,有68%的群体子代中基因A的频率分布于0.495~0.505范围,有近96%的群体子代分布于0.47~0.53范围。
(1)基因频率是指在一个种群基因库中, 。根据题干及图中信息,分析N1和N2群体中子代基因A的频率分布范围,可得到的结论是 。比较N1、N2群体,更容易发生进化的是 群体。
(2)有一只杂合灰翅个体和一只黑翅个体交配,在产生的后代中,每世代随机保留雌雄各一个个体。子一代中留下的一雌一雄交配产生的F2足够多的情况下,A基因频率的理论值是 。根据上述数据分析,造成小群体遗传漂变的原因可能是 。
(3)研究发现,种群中出现了突变型的白翅,预测白翅基因频率的变化是 。
25.随着生命科学技术的不断发展,物种形成、生物多样性发展机制的理论探索也在不断的发展与完善。下图是科学家利用果蝇所做的进化实验,两组实验仅喂养食物不同,其他环境条件一致。
(1)第一期时,甲箱和乙箱中的全部果蝇属于两个 。
(2)经过八代或更长时间之后,甲箱果蝇体色变浅,乙箱果蝇体色变深。再混养时,果蝇的交配择偶出现具有严重的同体色选择偏好,以此推断:(A)甲、乙品系果蝇之间的差异可能体现的是物种多样性,判断的理由是 ;或者(B)甲、乙品系果蝇之间的差异可能体现的是 多样性,判断的理由是虽然交配选择上有体色偏好,但可能依然不影响两者交配的行为与后代的可育性。
(3)经过八代或更长的时间后,两箱中的果蝇体色发生了很大的变化,请用现代综合进化理论解释这一现象出现的原因:两箱分养造成 ,当两箱中果蝇发生变异后,由于食物的差异与 方向的不同,导致 向不同方向积累变化,形成两个群体体色的很大差异。
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专题28 生物的进化
1.达尔文的生物进化论的主要组成
(1)共同由来学说。
指出地球上所有的生物都是由原始的共同祖先进化来的。
(2)自然选择学说。
揭示了生物进化的机制,解释了适应的形成和物种形成的原因。
2.生物有共同祖先的证据
(1)生物进化的直接证据——化石。
(2)生物进化的其他证据。
①比较解剖学证据:研究比较脊椎动物的器官、系统的形态和结构,可以为这些生物是否有共同祖先寻找证据。
②胚胎学证据。
a.概念:胚胎学是指研究动植物胚胎的形成和发育过程的学科。
b.研究内容:比较不同动物以及人的胚胎发育过程。
③细胞和分子水平的证据。
a.细胞水平证据:当今生物有许多共同的特征,比如都有能进行代谢、生长和增殖的细胞,细胞有共同的物质基础和结构基础等,这是对生物有共同祖先这一论点的有力支持。
b.分子水平证据:不同生物的DNA和蛋白质等生物大分子的共同点,提示人们当今生物有着共同的原始祖先,其差异的大小则揭示了当今生物种类亲缘关系的远近,以及它们在进化史上出现的顺序。
3.适应的普遍性和相对性
4.适应是自然选择的结果
(1)拉马克的进化学说。
(2)达尔文自然选择学说。
5.生物进化理论的发展
(1)关于遗传和变异的研究,已经从性状水平深入到基因水平。
(2)关于适应以及物种的形成等问题的研究,已经从以生物个体为单位,发展到以种群为基本单位。
6.种群和种群基因库
(1)种群:生活在一定区域的同种生物全部个体的集合。
(2)基因库:一个种群中全部个体所含有的全部基因。
(3)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值。
7.种群基因频率的变化
8.自然选择对种群基因频率变化的影响
9.隔离在物种形成中的作用
(1)物种的概念: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称为一个物种。
(2)隔离。
隔离≠生殖隔离
隔离包括地理隔离和生殖隔离。隔离导致物种的形成:
(1)只有地理隔离而没有形成生殖隔离,可能产生亚种,但没有产生新物种。
(2)生殖隔离是物种形成的关键,是物种形成的最后阶段,是物种间的真正界限。
(3)生殖隔离有三种情况:不能杂交;杂交后代不活;杂交后代活而不育。
10.新物种形成的一般过程。
结论:隔离是物种形成的必要条件。
11.协同进化
(1)概念:指不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展。
(2)原因:生物与生物之间的相互选择和生物与无机环境之间的相互影响。
(3)协同进化的实例。
协同进化类型
包含类型
实例
不同物种之间
种间互助
某种兰花和专门给它传粉的蛾
种间
斗争
捕食
猎豹和斑马
寄生
黏液瘤病毒和兔子
种间竞争
作物与杂草
生物与无机环境之间
生物影响环境,环境影响生物
地球早期无氧环境→厌氧生物→光合生物出现→空气中有氧气→出现好氧生物
12.生物多样性的形成
(1)生物多样性各层次间的关系。
生物多样性主要包括遗传(基因)多样性、物种多样性和生态系统多样性三个层次。三个层次之间的关系可以用如图的形式描述:
(2)生物多样性形成的原因分析。
13.生物进化理论在发展
(1)现代生物进化理论的主要内容:适应是自然选择的结果;种群是生物进化的基本单位;突变和基因重组提供进化的原材料,自然选择导致种群基因频率的定向改变,进而通过隔离形成新的物种;生物进化的过程实际上是生物与生物、生物与无机环境协同进化的过程;生物多样性是协同进化的结果。
(2)各种生物进化理论观点。
观点1:大量的基因突变是中性的,决定生物进化方向的是中性突变的逐渐积累,而不是自然选择。
观点2:物种形成并不都是渐变的过程,而是物种长期稳定与迅速形成新种交替出现的过程。
观点3:以自然选择学说为核心的进化理论影响广泛而深远。
1.某二倍体动物的性别决定方式为ZW型,雌性和雄性个体数的比例为1∶1。该动物种群处于遗传平衡,雌性个体中有1/10患甲病(由Z染色体上h基因决定)。下列叙述正确的是( )
A.该种群有11%的个体患该病
B.该种群h基因的频率是10%
C.只考虑该对基因,种群繁殖一代后基因型共有6种
D.若某病毒使该种群患甲病雄性个体减少10%,H基因频率不变
【答案】B
【分析】分析题干信息可知,雌性个体中有1/10患甲病,且该病由Z染色体上h基因决定,所以Zh的基因频率为10%,ZH的基因频率为90%。
【详解】A、分析题干信息可知,雌性个体中有1/10患甲病,且该病由Z染色体上h基因决定,所以Zh的基因频率为10%,该种群种患该病的个体的基因型有ZhW和ZhZh,由于雌性和雄性个体数的比例为1∶1,该种群患病概率为(10%+10%×10%)×1/2=5.5%,A错误;
B、分析题干信息可知,雌性个体中有1/10患甲病,且该病由Z染色体上h基因决定,所以Zh的基因频率为10%,B正确;
C、只考虑该对基因,种群繁殖一代后基因型有ZHZH、ZHZh、ZhZh、ZHW、ZhW,共5种,C错误;
D、若某病毒使该种群患甲病雄性个体减少10%,则种群中h基因频率降低,H基因频率应增大,D错误。
故选B。
2.下列有关进化的叙述,正确的是( )
A.抗生素的使用诱发细菌发生基因突变,耐药性增强
B.物种之间的协同进化可以通过捕食、竞争及寄生等实现
C.在环境条件保持稳定时,种群的基因频率也保持稳定不变
D.适应具有普遍性、绝对性和完全性,适应是自然选择的结果
【答案】B
【分析】 现代进化理论的基本内容是:①进化是以种群为基本单位,进化的实质是种群的基因频率的改变。②突变和基因重组产生进化的原材料。③自然选择决定生物进化的方向。④隔离导致物种形成。
【详解】A、细菌本身就能产生抗药性突变,抗生素对突变的细菌进行了选择,抗药的基因频率提高, 耐药性增强,A错误;
B、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,这就是协 同进化,物种之间的协同进化可以通过捕食、(种间)竞争以及寄生等实现,B正确;
C、在环境条件保 持稳定的前提下,种群的基因频率会因突变、个体迁移和自然选择等因素而发生变化,C错误;
D、适应 具有普遍性、相对性和局限性,适应是自然选择的结果,D错误。
故选B。
3.典型的褐花杓兰的花呈深紫色,典型的西藏杓兰的花呈紫红色,两者都分布于我国西南地区且分布区域有一定交叉,它们能自然杂交并产生可育后代,后代花色呈现从浅红到深紫等一系列过渡类型,下列说法正确的是( )
A.褐花杓兰和西藏杓兰会在分布交叉的区域协同进化
B.后代花色呈一系列过渡类型可能是基因重组的结果
C.后代花色呈一系列过渡类型可能与土壤条件等环境因素有关
D.褐花杓兰和西藏杓兰属于同一物种
【答案】BCD
【分析】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。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,这种现象叫作生殖隔离。
【详解】AD、根据题意,褐花杓兰和西藏杓兰属于同一物种,而协同进化指的是不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中共同进化和发展,故褐花杓兰和西藏杓兰不会发生协同进化,A错误,D正确;
BC、褐花杓兰和西藏杓兰属于同一物种,同一物种不同基因型的个体之间杂交,会因为基因重组导致后代表型的多样化,当然也可能由于环境条件导致后代表型的差异,BC正确。
故选BCD。
4.海蜘蛛是一种在深海中生存了5亿年的节肢动物,其视觉器官高度退化,身体透明不易被发现,且几乎没有任何营养价值,在海洋中不存在天敌,偶尔会进入淡水水域。下列有关叙述正确的是( )
A.海蜘蛛身体透明是有利变异,使海蜘蛛绝对适应其生存的环境
B.深海无光的环境导致海蜘蛛产生了视觉器官退化的变异并遗传给后代
C.海蜘蛛进入淡水水域时,由于淡水的渗透压较低,可能会减少或停止饮水以防止细胞过度吸水
D.海蜘蛛化石是研究海蜘蛛进化最直接、最重要的证据
【答案】CD
【分析】现代进化理论的基本内容是:①进化是以种群为基本单位,进化的实质是种群的基因频率的改变。②突变和基因重组产生进化的原材料。③自然选择决定生物进化的方向。④隔离导致物种形成。
【详解】A、海蜘蛛身体透明是有利变异,身体透明不易被发现,但是对环境的适应不是绝对的,而是相对的,A错误;
B、变异不是环境引起的,环境起到定向选择的作用,B错误;
C、在从海水环境移动到淡水环境时,外界环境渗透压降低,为了维持水盐平衡,海蜘蛛会减少或停止饮水以防止细胞过度吸水,C正确;
D、化石能够确定生物的形态、结构、行为特征,海蜘蛛化石是研究海蜘蛛进化最直接、最重要的证据,D正确。
故选CD。
5.小熊猫和大熊猫是两个不同的物种,小熊猫跟北美浣熊等浣熊科动物拥有共同起源,大熊猫则跟亚洲黑熊等熊科动物关系更近。大熊猫99%的食物都是竹子,小熊猫喜食箭竹的竹笋、嫩枝和竹叶,各种野果、树叶、苔藓、以及捕食小鸟或鸟卵和其它小动物、昆虫等,尤其喜食带有甜味的食物。小熊猫虽常年生活在树权上,但金钱豹也同样擅长爬树,是其首要天敌。请依据现代生物进化理论的主要观点和内容,以及上述资料回答以下问题:
(1)根据现代生物进化理论,科学家认为小熊猫和大熊猫是两个不同的物种的原因是 。
(2)大熊猫属于哺乳纲中的食肉动物,可其食物中99%都是竹子,这与它发达的臼齿有关,科学家是可以通过 证据判断大熊猫进化过程中臼齿出现的时期。小熊猫和大熊猫在食性等方面存在较大差别,体现了生物的多样性,这种多样性的形成主要是生物与环境之间 的结果。
(3)金钱豹的存在,在客观上对小熊猫种群的发展起到了促进作用,理由是 。
(4)某调查团队对四川一个野生大熊猫种群随机抽样调查,测知该种群中有基因型为DD和dd的大熊猫所占的比例分别为10%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的大熊猫所占的比例分别为4%和64%,在这一年中,该大熊猫野生种群是否发生了进化? ,理由是 。
【答案】(1)小熊猫和大熊猫之间存在着生殖隔离
(2) 化石 协同进化
(3)金钱豹吃掉的大多是小熊猫种群中年老、病弱或年幼的个体,客观上有利于小熊猫种群的发展
(4) 否 该种群的基因频率没有发生变化
【分析】以自然选择学说为核心的现代生物进化理论对自然界的生命史作出了科学的解释:适应是自然选择的结果;种群是生物进化的基本单位;突变和基因重组提供进化的原材料,自然选择导致种群基因频率的定向改变,进而通过隔离形成新的物种;生物进化的过程实际上是生物与生物、生物与无机环境协同进化的过程;生物多样性是协同进化的结果。
【详解】(1)隔离是新物种形成的必要条件,生殖隔离是新物种形成的标志,科学家认为小熊猫和大熊猫是两个不同的物种的原因是二者之间存在着生殖隔离。
(2)利用化石可以确定地球上曾经生活过的生物的种类及其形态、结构、行为等特征。因此科学家是可以通过化石证据判断大熊猫进化过程中臼齿出现的时期。生物多样性是协同进化的结果,小熊猫和大熊猫在食性等方面存在较大差别,体现了生物的多样性,这种多样性的形成主要是生物与环境之间协同进化的结果。
(3)金钱豹与小熊猫属于捕食关系。金钱豹的存在,在客观上对小熊猫种群的发展起到了促进作用,理由是金钱豹吃掉的大多是小熊猫种群中年老、病弱或年幼的个体,客观上有利于小熊猫种群的发展。
(4)该大熊猫种群第一年基因型为DD和dd的个体所占的比例分别为10%和70%,则Dd所占的比例为1-10%-70%=20%,由此可以计算出D的基因频率为10%+20%×1/2=30%,d的基因频率为1-30%=70%;第二年,基因型为DD和dd的个体所占的比例分别为4%和64%,则Dd所占的基因频率为1-4%-64%=32%,D的基因频率为4%+32%×1/2=30%,d的基因频率为1-30%=70%,由于这一年中该种群的基因频率没有发生改变,说明该大熊猫野生种群没有发生进化。
一、单选题
1.2023年,研究人员在广东茂名盆地发现了古近纪时期的4种不同植物化石,通过对其形态特征进行研究分析,将这4种植物化石归入类胡桃科黄杞属。下列有关说法错误的是( )
A.化石是研究生物进化的最直接、最重要的证据
B.黄杞属植物在古近纪时期或已分布在广东地区
C.化石中提取的基因与现代黄杞属植物的基因相同
D.这4种植物化石叶片形状与现代胡桃科植物相似
【答案】C
【分析】生物有共同祖先的证据:
1、化石证据:在研究生物进化的过程中,化石是最重要的、比较全面的证据,化石在地层中出现的先后顺序,说明了生物是由简单到复杂、由低等到高等、由水生到陆生逐渐进化而来的。
2、比较解剖学证据:具有同源器官的生物是由共同祖先演化而来。这些具有共同祖先的生物生活在不同环境中,向着不同的方向进化发展,其结构适应于不同的生活环境,因而产生形态上的差异。
3、胚胎学证据:
①人和鱼的胚胎在发育早期都出现鳃裂和尾;
②人和其它脊椎动物在胚胎发育早期都有彼此相似的阶段。
4、细胞水平的证据:
①细胞有许多共同特征,如有能进行代谢、生长和增殖的细胞;
②细胞有共同的物质基础和结构基础。
5、分子水平的证据:不同生物的DNA和蛋白质等生物大分子,既有共同点,又存在差异性。
【详解】A、利用化石可以确定地球上曾经生活过的生物的种类及其形态、结构、行为等特征。因此,化石是研究生物进化最直接、最重要的证据,A正确;
B、依题意,发现的化石是古近纪时期的化石,证明黄杞属植物在古近纪时期或已分布在广东地区,B正确;
C、现代黄杞属植物已发生了进化,基因会发生改变,化石中提取的基因与现代黄杞属植物的基因不完全相同,C错误;
D、依题意,研究人员通过对4种不同植物化石的形态特征进行研究分析,将这4种植物化石归入类胡桃科黄杞属,说明这4种植物化石叶片形状与现代胡桃科植物相似,D正确。
故选C。
2.瓢虫成虫可捕食麦蚜、介壳虫、壁虱等害虫,可减轻树木、瓜果及各种农作物遭受害虫的损害,被人们称为“活农药”。七星瓢虫的体色黑色(A)对浅色(a)为显性。1978年长春市朝阳区瓢虫的体色中浅色占70%,杂合子占所有个体的20%;由于环境污染,朝阳区的瓢虫每年浅色个体的减少率为10%,黑色个体的增长率10%。现在朝阳区的瓢虫以黑色为主,几乎看不到浅色个体。下列叙述正确的是( )
A.朝阳区的瓢虫个体间存在体色的差异,体现了物种多样性
B.1979年朝阳区的瓢虫群体中,A基因频率约为22.9%
C.1980年朝阳区的瓢虫群体中,aa的基因型频率为59.1%
D.种群基因频率的改变是通过环境对生物基因型的选择来实现的
【答案】B
【分析】1、常染色体上某基因频率=某种基因的纯合子基因型频率+1/2杂合子基因型频率。
2、生物多样性包括基因多样性(遗传的多样性)、物种多样性和生态系统多样性。
【详解】A、生物性状是由基因控制的,朝阳区的瓢虫个体间存在体色的差异,说明控制性状的基因不同,体现了基因多样性,A错误;
B、由题意知,1979年,AA=10%× (1+10%) =11%, Aa=20%×(1+10%) =22%,aa=70%× (1-10%)=63%,因此1979年AA=11/96,Aa=22/96,所以A的基因频率为:11/96+22/96×1/2≈ 22.9%,B正确;
C、由题意知,1980年,AA=10%×(1+10%) 2=12.1%, Aa=20%×(1+10%) 2=24.2%, aa=70%×(1-10%) 2=56.7%, 因此1980年该种群中aa的比例是56.7%÷ (24.2%+12.1%+56.7%) ≈60.9%,C错误;
D、自然选择通过作用于个体的表现型而定向改变种群基因频率,环境不能对生物体基因进行选择,D错误。
故选B。
3.同物种的个体在形态特征上常有些差异,而形态有差异的个体,在适应环境变化的能力上也会有所不同。如图为某地三种不同植物的叶面积与个体数目的关系图,若此地遭遇干旱,则下列叙述最合理的是
A.在干旱时,乙物种比甲物种适应能力强
B.在干旱时,丙物种比乙物种适应能力强
C.在干旱时,甲物种比乙物种适应能力强
D.在干旱时,甲、乙两物种适应能力相同
【答案】C
【分析】叶面积大,蒸腾作用强,不适宜在干旱环境中生长。从图示中可看出甲物种叶面积大和叶面积小的个体较多,遭遇干旱时叶面积小的个体适应环境生存下来。
【详解】A、由图分析可知,在干旱时,乙与甲相比,个体数目最大时,甲对应的叶面积更小,因此甲的适应能力更强,A错误;
B、结合乙、丙曲线可知,长期干旱,叶面积较小时,乙的个体数目相对较多,因此乙的适应能力比丙强,B错误;
CD、结合甲、乙曲线,甲曲线峰值靠左,叶面积小时,曲线整体偏左,因此甲的适应能力比乙强,C正确、D错误。
故选C。
4.甲昆虫的体色黑色(A)对浅色(a)是显性。1978年某地区甲昆虫的体色中浅色占70%,杂合子占所有个体的20%,该区域的甲昆虫每年浅色个体的减少率为10%,黑色个体的增长率为10%。现在该区域的甲昆虫以黑色为主,下列叙述正确的是( )
A.该区域甲昆虫个体间存在的体色差异体现了物种多样性
B.1979年该区域的甲昆虫群体中A的基因频率约为22.9%
C.1980年该地区的甲昆虫群体中aa的基因型频率为59.1%
D.种群基因频率的改变是通过环境对生物体基因的选择来实现的
【答案】B
【分析】1、某基因频率=某种基因的纯合子基因型频率+1/2杂合子基因型频率。
2、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。
【详解】A、生物性状是由基因控制的,该区域昆虫个体间存在体色的差异,说明控制性状的基因不同,体现了基因多样性,A错误;
B、由题意知,由题意知,1979年,AA=10%× (1+10%) =11%, Aa=20%×(1+10%) =22%,aa=70%× (1-10%)=63%,因此1979年AA=11/96,Aa=22/96,所以A的基因频率为:11/96+22/96×1/2≈ 22.9%,B正确;
C、由题意知,AA=10%×(1+10%)2=12.4%,Aa=20%×(1+10%)2=24.4%,aa=70%×(1﹣10%)2=56.7%,因此1980年该种群中aa的比例是56.7%÷(24.2%+12.3%+56.7%)≈60.9%,C错误;
D、自然选择通过作用于个体的表现型而定向改变种群基因频率,D错误。
故选B。
5.科学家根据化石复原了九尾狐甲鱼,九尾狐甲鱼长约10厘米,身体除了有甲壳和典型的下歪尾外,形成一排羽状的鳍,像9条尾巴,使其能够成为一个灵活的“游泳者”。下列有关叙述错误的是( )
A.九尾狐甲鱼发生进化的实质是种群基因频率的改变
B.九尾狐甲鱼进化过程中发生的基因突变是不定向的
C.控制尾鳍形状的基因构成了九尾狐甲鱼种群的基因库
D.九尾狐甲鱼羽状尾鳍的形成体现了生物对环境的适应
【答案】C
【分析】1、现代进化理论的基本内容是:①进化是以种群为基本单位,进化的实质是种群的基因频率的改变。②突变和基因重组产生进化的原材料。③自然选择决定生物进化的方向。④隔离导致物种形成。
2、基因突变:DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失,而引起的基因结构的改变,叫做基因突变;由于自然界诱发基因突变的因素很多,基因突变还可以自发产生,因此,基因突变在生物界中是普遍存在的;基因突变是随机发生的、不定向的;在自然状态下,基因突变的频率是很低的。
【详解】A、进化是以种群为基本单位,进化的实质是种群的基因频率的改变,A正确;
B、基因突变是可遗传变异的一种,基因突变具有不定向性,B正确;
C、种群的基因库包含种群中所有个体的所有基因,而不是只包含了控制尾鳍形状的基因,C错误;
D、自然选择决定生物进化的方向,九尾狐甲鱼羽状尾鳍的形成体现了生物对环境的适应,D正确。
故选C。
6.拿马地峡在大约1000万年前开始上升,大约300万年前,大洋被地峡完全分开。科学家对位于两侧大洋不同深度的鼓虾物种对进行研究,浅水物种对可以交配但后代不可育,深水物种对无法交配。下列叙述正确的是( )
A.深水物种对之间的某段同源DNA序列的差异比浅水物种对之间的差异大
B.地峡上升过程中喷发的致癌物导致鼓虾产生突变,决定了物种进化的方向
C.地峡两侧的浅水物种对,易受海水流动影响,种群之间基因交流更频繁
D.上述相关信息表明鼓虾生殖隔离的形成过程与地理隔离时间的长短无关
【答案】A
【分析】1、现代生物进化理论的内容:种群是生物进化的基本单位;突变和基因重组为进化提供原材料,自然选择导致种群基因频率的定向改变;通过隔离形成新的物种;
2、地理隔离是物种形成的量变阶段,生殖隔离是物种形成的质变时期,只有地理隔离而不形成生殖隔离,能产生亚种,但绝不可能产生新物种。生殖隔离是物种形成的关键,是物种形成的最后阶段,是物种间的真正界限。生殖隔离有三种情况:不能杂交;杂交不活;活而不育。
【详解】A、浅水物种对可以交配但后代不可育,深水物种对无法交配,说明深水物种对之间的某段同源DNA序列的差异比浅水物种对之间的差异大,A正确;
B、突变是不定向的,致癌物不会导致鼓虾产生突变,只是可以提高突变的概率,物种进化的方向由自然选择决定,B错误;
C、浅水物种对可以交配但后代不可育,说明存在生殖隔离,巴拿马地峡的出现导致原本生活在同一区域的鼓虾出现了地理隔离,地理隔离导致鼓虾之间不能进行基因交流,C错误;
D、巴拿马地峡的出现导致原本生活在同一区域的鼓虾出现了地理隔离,地理隔离导致鼓虾之间不能进行基因交流,大约300万年前,大洋被地峡完全分开,导致深水物种对无法交配,说明生殖隔离的形成过程与地理隔离时间的长短有关,D错误。
故选A。
7.2024年3月,我国科学家在云南曲靖发现了古土壤和植物化石,为研究植物登上陆地并改造地球表层系统提供了重要的科学参考。下列说法错误的是( )
A.古植物化石的发现可为生物进化提供直接证据
B.古植物进化的原因是特殊的地理环境使古植物产生有利变异
C.不同种生物DNA碱基序列或基因组越接近,说明亲缘关系越近
D.新物种的形成一定发生了进化,但进化不一定形成新物种
【答案】B
【分析】化石是指通过自然作用保存在地层中的古代生物的遗体、遗物或生活痕迹等。化石是研究生物进化最直接、最重要的证据。
【详解】A、化石使研究生物进化的最直接的证据,A正确;
B、古植物进化的原因使特殊的地理环境对生物的变异进行了选择,导致种群的基因频率发生了改变,B错误;
C、不同生物的DNA碱基序列或基因组越接近,差异越小,说明亲缘关系越近,C正确;
D、新物种形成的标志使产生了生殖隔离,生物一定发生了进化,但进化不一定形成新物种,D正确。
故选B。
8.鲟类是最古老的鱼类之一,被誉为鱼类的“活化石”。我国学者新测定了中华鲟、长江鲟等的线粒体基因组,结合已有信息将鲟科分为尖吻鲟类、大西洋鲟类和太平洋鲟类三个类群。下列叙述错误的是( )
A.鲟类的形态结构和化石记录可为生物进化提供证据
B.地理隔离在不同水域分布的鲟类进化过程中起作用
C.鲟类稳定的形态结构能更好地适应不断变化的环境
D.研究鲟类进化关系时线粒体基因组数据有重要价值
【答案】C
【分析】化石是指通过自然作用保存在地层中的古代生物的遗体、遗物或生活痕迹等。
【详解】A、比较脊椎动物的器官、系统的形态结构,可以为这些生物是否有共同祖先寻找证据,化石是研究生物进化最直接、最重要的证据,所以鲟类的形态结构和化石记录可为生物进化提供证据,A正确;
B、地理隔离是指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,不同的地理环境可以对生物的变异进行选择,进而影响生物的进化,故地理隔离在不同水域分布的鲟类进化过程中起作用,B正确;
C、群落中出现可遗传的有利变异和环境的定向选择是适应环境的必要条件,故鲟类稳定的形态结构不能更好地适应不断变化的环境,C错误;
D、不同生物的DNA等生物大分子的共同点,可以揭示生物有着共同的原始祖先,其差异的大小可以揭示当今生物种类亲缘关系的远近,故研究鲟类进化关系时线粒体基因组数据有重要价值,D正确。
故选C。
9.Kell血型系统与ABO血型系统类似,红细胞表面K抗原能刺激机体产生抗K抗体,引起严重的溶血性输血反应及新生儿溶血病。部分国家、地区的K阳性(携带K抗原)比例如表。下列叙述正确的是( )
国家(地区)
中国(全国)
中国新疆
中国上海
利雅得
印度南部
欧美
K阳性比例
0.14%
1.39%
0.07%
14%
0.15%
25%
A.在中国上海,K抗原基因的基因频率为0.07%
B.K阳性个体的K抗原可诱导自身合成抗K抗体
C.人口流动性增强可降低各国家、地区间K阳性比例差异
D.上表各国家和地区中,K抗原检测对利雅得的意义最大
【答案】C
【分析】在一个种群基因库中,某个基因占全部等位基因数的比值,叫作基因频率。
【详解】A、K抗原阳是表现型,表型比不可代表K抗原基因的频率,A错误;
B、K 阳性个体红细胞表面有K抗原,其自身不会产生K抗体,B错误;
C、人口流动增加基因交流的机会,不同地区的基因差距变小,C正确;
D、阳性比例欧美最高,K抗原检测对欧美的意义最大,D错误。
故选C。
10.地中海蚊子的数量,每年在距海岸线0~20 km范围内(区域A)喷洒杀虫剂。某种蚊子的Est基因与毒素降解相关,其基因频率如图所示。下列分析正确的是( )
A.在区域A中,该种蚊子的Est基因频率发生不定向改变
B.随着远离海岸线,区域A中该种蚊子Est基因频率的下降主要由迁入和迁出导致
C.距海岸线0~60 km区域内,蚊子受到杀虫剂的选择压力相同
D.区域A中的蚊子可快速形成新物种
【答案】B
【分析】在自然选择的作用下,种群的基因频率会发生定向改变,导致生物朝着一定的方向进化。
【详解】A、据图可知,在区域A中,Est基因频率逐渐下降,说明该种蚊子的Est基因频率发生了定向改变,A错误;
B、随着远离海岸线,区域A中该种蚊子Est基因频率的下降主要由与邻近区域的迁入和迁出导致的,B正确;
C、距海岸线0~60 km区域内,杀虫剂的浓度不同,所以杀虫剂对蚊子的选择作用不同,即蚊子受到杀虫剂的选择压力不同,C错误;
D、新物种形成的标志是产生生殖隔离,所以区域A中的蚊子中Est基因频率的变化,不一定导致其快速形成新物种,D错误。
故选B。
11.2022年诺贝尔生理学或医学奖授予瑞典科学家斯万特·帕博以表彰他对已灭绝人种的基因组和人类进化的发现。现代进化生物学将物种以上分类群漫长的进化称为宏进化。下列有关进化的叙述错误的是( )
A.通过测定已灭绝古人类基因组及比较其与当代人类的遗传差异,推动了对人类祖先的分支、演化以及人类起源的探索和研究
B.化石是研究宏进化最直接也是最重要的证据
C.可以通过个体水平的杂交实验来探究宏进化的机制和规律
D.利用形态解剖学的办法可以通过对两个物种形态结构特征的比较来分析亲缘关系的远近
【答案】C
【分析】漫长的宏进化的研究,人们主要是依靠化石纪录、经典的形态解剖学方面的比较和DNA等生物大分子的比较来进行的。
【详解】A、通过基因组测序可以推断人类进化过程,A正确;
B、化石是研究进化的最直接也是最有力的证据,B正确;
C、种群是进化的基本单位,C错误;
D、形态解剖学的办法可以对形态结构特征的比较来分析亲缘关系的远近,D正确。
故选C。
12.百岁兰是一种沙漠植物,曾在巴西采集到化石,其一生只有两片高度木质化的叶子。百岁兰基因组整体呈现重度甲基化,避免DNA的“有害”突变。在漫长的极端干旱和贫营养的条件下,百岁兰基因组朝着小且“低耗能”的方向演化。下列叙述错误的是( )
A.化石是研究百岁兰进化最直接、最重要的证据
B.重度甲基化有利于百岁兰避免“有害”突变,故突变无法为其进化提供原材料
C.极端干旱和贫营养的条件,使百岁兰基因组“低耗能”相关基因的频率升高
D.百岁兰高度木质化的两片叶子能适应干旱环境,是自然选择的结果
【答案】B
【分析】现代生物进化理论的主要内容:
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,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.其中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发生定向的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。
【详解】A、化石是研究生物进化最直接、最重要的证据,因此,研究百岁兰进化最直接、最重要的证据也是化石,A正确;
B、重度甲基化有利于百岁兰避免“有害”突变,突变可为其进化提供原材料,B错误;
C、极端干旱和贫营养的条件,作为自然选择的因素使百岁兰基因组“低耗能”相关基因的基因频率定向改变,表现为升高,C正确;
D、百岁兰高度木质化的两片叶子起到了减少水分散失的作用,因而能适应干旱环境,是自然选择的结果,是生物与环境之间协同进化的结果,D正确。
故选B。
13.加拉帕戈斯群岛上存在多个地雀物种,但同一岛屿上一般只有1种地雀。下图所示为生活在该群岛的三种鸟的喙的形态。下列说法正确的是( )
A.同一岛屿上的所有地雀构成一个群落
B.只有基因突变为地雀的进化提供原材料
C.鸟喙形态呈现多样性与自然选择有关
D.不同岛屿上的地雀可交配并产生可育后代
【答案】C
【分析】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“种”。也就是说,不同物种之间一般是不能相互交配的,即使交配成功,也不能产生可育的的后代,这种想象叫做生殖隔离。种群是指生活在一定的区域内,同种生物的所有个体。种群是物种的一部分。隔离是新物种形成的必要条件,一般来说先有地理隔离,然后才有生殖隔离。
【详解】A、同一高屿上的所有地雀并非所有生物,不能构成一个群落,A错误;
B、突变和基因重组为生物进化提供原材料,突变包括基因突变和染色体变异,B错误;
C、鸟喙形态呈现多样性是突变和自然选择的结果,C正确;
D、不同岛屿上的地雀属于不同物种,一般不能交配,即使交配成功也可能产生不育后代,D错误。
故选C。
14.大熊猫和小熊猫在外形上差异很大,前者属于熊科,后者属于浣熊科。下列叙述错误的是( )
A.二者之间存在生殖隔离
B.二者的全部基因不能构成一个基因库
C.二者之间的性状差异体现了基因的多样性
D.突变和基因重组产生二者进化的原材料
【答案】C
【分析】现代进化理论的基本内容是:进化是以种群为基本单位,进化的实质是种群的基因频率的改变.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.两个种群间的生殖隔离一旦形成,这两个种群就属于两个物种。
【详解】A、大熊猫和小熊猫是两个物种,两者之间存在生殖隔离,A正确;
B、大熊猫种群的全部基因组成自身种群的基因库,小熊猫种群的全部基因构成小熊猫种群的基因库,不同物种的基因不能组成一个基因库,B正确;
C、大熊猫与小熊猫是两个物种,它们之间性状的差异,体现了基因多样性和物种多样性,C错误;
D、突变和基因重组可以为生物进化提供原材料,D正确。
故选C。
15.某蝴蝶的性别决定方式为ZW型,该蝴蝶的长口器和短口器分别由Z染色体上的一对等位基因A和a控制。现有一个可随机交配且数量很大的蝴蝶种群,该种群中雌、雄个体各占一半,没有迁移和突变,自然选择对基因A和a都不起作用。假设该种群中雄性个体的基因型都为ZAZa,雌性个体的基因型都为ZaW,此代视为F0,让其雌、雄个体随机交配得到F1,再让F1随机交配得到F2,以此类交配方式进行若干代。下列叙述正确的是( )
A.各代雌性群体中短口器基因频率随着随机交配代数的增加而逐渐减小
B.随着随机交配代数的增加,各代雌、雄群体中长口器基因频率之差在增大
C.若在某代达到遗传平衡,则该代雌性中ZaW基因型频率等于雄性中ZaZa基因型频率
D.若Fn+1雌性群体中Za基因频率与F0雌性群体中Za基因频率相等,则说明该种群在F0达到遗传平衡
【答案】D
【分析】遗传平衡定律也称哈迪一温伯格定律,其主要内容是指:在理想状态下,各等位基因的频率和等位基因的基因型频率在遗传中是稳定不变的,即保持着基因平衡。该理想状态要满足5个条件:①种群足够大;②种群中个体间可以随机交配;③没有突变发生;④没有新基因加入;⑤没有自然选择。此时各基因频率和各基因型频率存在如下等式关系并且保持不变:设A=p,a=q,则A+a=p+q=1,AA+Aa+aa=p2+2pq+q2=1,其中p2代表AA的基因型频率,2pq代表Aa的基因型频率,q2代表aa的基因型频率。
【详解】AB、F0雌性群体中Za和ZA基因频率分别为1和0,雄性群体中Za和ZA的基因频率都等于1/2,整个群体中Za和ZA的基因频率分别为2/3和1/3。F1雌性群体中Za和ZA的基因频率都等于1/2,雄性群体中Za和ZA 的基因频率分别为3/4和1/4,整个群体中Za和ZA的基因频率分别为2/3和1/3。F2雌性群体中Za和ZA的基因频率分别为3/4和1/4,雄性群体中Za和ZA 的基因频率分别为5/8和3/8,整个群体中Za和ZA 的基因频率分别为2/3和1/3。各代雌性群体中短口器基因频率随着随机交配代数的增加而呈震荡式变化,各代雌、雄群体中长口器基因频率之差的绝对值逐渐减小接近0,AB错误;
C、若种群在某代达到遗传平衡,则该代雄性群体中ZaZa基因型频率等于雌性中ZaW基因型频率的平方,C错误;
D、F1雌性群体中Za基因频率取决于起始雄性群体中Za基因频率,即二者相等,由此可知,Fn+1雌性群体中Za基因频率等于F0雌性群体中Za基因频率,故该种群在当代就能达到遗传平衡,D正确。
故选D。
二、多选题
16.对洞穴生活高度适应、眼睛退化直至消失的洞穴鱼类,被称作“盲鱼”。研究人员在长江三峡库区深水下,发现一个珍稀洞穴盲鱼新种:三峡金线鲃。下列叙述符合实际的是( )
A.三峡金线鲃眼睛退化直至消失与黑暗环境的选择作用有关
B.不同地域洞穴鱼类由于适应相似的环境而呈现出相似表型
C.该物种的出现是自然选择的结果,丰富了长江的物种多样性
D.鲃鱼种群在极端黑暗的环境相对稳定时,基因频率不会改变
【答案】ABC
【分析】现代生物进化理论: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;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。
【详解】A、自然选择决定生物进化的方向,三峡金线鲃眼睛退化直至消失与黑暗环境的选择作用有关,A正确;
B、不同的物种在进化过程中,由于适应相似的环境而会呈现出表型上的相似性,B正确;
C、该物种的出现是自然选择的结果,丰富了长江的鱼类多样性,C正确;
D、鲃鱼种群在极端黑暗的环境相对稳定时并不意味着不存在自然选择,且种群中也会发生突变,基因频率可能会改变,D错误。
故选ABC。
17.无花果隶属于桑科榕属,花很小很多,都“藏”在肉质的花序托里,其花托顶口由许多密生的苞片封住,连风都进不去,因此隐藏于榕果腔内的小花需要身体结构小巧精密的榕小蜂钻入榕果腔为其传粉,榕小蜂也甘愿历尽千辛万苦钻入果腔内,选择温暖舒适的瘿花子房,产卵孵化。下列叙述错误的是( )
A.隐藏于榕果腔内的小花导致榕小蜂产生了使自身身体结构变得小巧精密的变异
B.在无花果的选择作用下,榕小蜂的基因型频率会发生定向改变
C.榕小蜂种群中全部个体所含有的等位基因叫作榕小蜂的基因库
D.无花果与榕小蜂之间在相互影响中发生了协同进化
【答案】AC
【分析】变异是不定向的,在自然选择的作用下,种群的基因频率会发生定向改变,导致生物朝着一定的方向不断进化。
【详解】A、变异是不定向的,榕小蜂本来就存在多种变异类型,在无花果的选择作用下,榕小蜂的基因频率会发生定向改变,从而使身体结构小巧精密的榕小蜂更多生存下来,A错误;
B、在无花果的选择作用下,榕小蜂的基因频率会发生定向改变,从而使基因型频率会发生定向改变,B正确;
C、榕小蜂种群中全部个体所含有的全部基因叫作榕小蜂的基因库,C错误;
D、协同进化是指两个相互作用的物种在进化过程中不断发展的过程,无花果与榕小蜂之间在相互影响中发生了协同进化,D正确。
故选AC。
18.研究小组采用预加菌液法探究氨苄青霉素(Amp)和卡那霉素(Kan)对大肠杆菌的选择作用,即将菌液直接加入培养基中,摇匀倒平板,冷却后在相应区域放置含有相应抗生素的圆形滤纸片(如图1),一段时间后测量抑菌圈直径并从抑菌圈周边挑取菌落继续实验,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ代筛选实验结果如图2所示。下列叙述正确的是( )
A.为防止培养基凝固,加入菌液时培养基温度不得低于65℃
B.滤纸片③形成的抑菌圈内有两个菌落,可能是具有抗药性的大肠杆菌或其他杂菌形成的
C.Kan较Amp对大肠杆菌的抑菌效果强,且随培养代数增多两者抑菌效果均减弱
D.一定浓度的抗生素会提高细菌耐药性的基因频率,故使用抗生素时需适量
【答案】BCD
【分析】细菌抗药性是由基因突变产生的,抗生素起到了选择作用。抑菌圈的直径越小,说明细菌对抗生素的抗性逐渐增强,抗生素的抑菌效果越差。
【详解】A、温度超过65℃会影响菌种的生存,甚至高温能杀死菌种,因此加入菌液时培养基温度不能太高,A错误;
B、抑菌圈源于抗生素或其他抑菌物质对细菌生长的抑制作用,滤纸片③抑菌圈内有两个菌落,可能是具有抗药性的大肠杆菌或其他杂菌形成的,B正确;
C、据柱状图可知,Kan较Amp组抑菌圈的直径更大,说明其对大肠杆菌的抑菌效果强,且随培养代数增多,两者菌圈的直径都减小,抑菌效果都减弱,C正确;
D、细菌繁殖过程中会发生基因突变,产生抗药性变异和不抗药性变异,一定浓度的抗生素会杀死不抗药性变异,抗药性变异保留下来,因此一定浓度的抗生素会提高细菌耐药性的基因频率,滥用抗生素会不断淘汰不耐药的细菌,导致细菌的基因频率增大,从而使得细菌抗药性增强,故使用抗生素时需适量,D正确。
故选BCD。
19.细胞色素c是细胞中普遍含有的一种蛋白质,约有104个氨基酸,据测算,它的氨基酸序列每2000万年才发生1%的改变。不同生物与人的细胞色素c氨基酸序列的差异如表所示。下列叙述错误的是( )
生物名称
黑猩猩
猕猴
狗
鸡
响尾蛇
金枪鱼
果蝇
天蚕蛾
链孢霉
氨基酸差异/个
0
1
11
13
14
21
27
31
43
A.各种生物的细胞中普遍含有细胞色素c,为共同由来学说提供了间接的证据
B.根据表中数据可推断这9种生物之间亲缘关系的远近
C.表中所示的各个物种都由共同祖先通过基因突变而形成
D.物种间的生殖隔离是蛋白质朝不同方向发展的决定性因素
【答案】CD
【分析】分析表格信息可知,与人亲缘关系越近的生物,其细胞色素c的氨基酸组成的差异越小,与人亲缘关系越远的生物,其细胞色素c的氨基酸组成的差异越大。
【详解】A、细胞色素c是一种蛋白质分子,这些生物细胞色素c的相似性,为生物的进化提供分子水平的证据,为共同由来学说提供了间接的证据,A正确;
B、据表格数据可知,人的细胞色素c氨基酸序列的差异,与黑猩猩无明显差异,与链孢霉的差异最大,根据表中数据可推断这9种生物之间亲缘关系的远近,B正确;
C、各个物种由共同祖先通过突变和重组等变异方式而形成的,C错误;
D、自然选择是蛋白质朝不同方向发展的决定性因素,D错误。
故选CD。
20.拉马克的“用进废退”学说、达尔文的自然选择学说及现代生物进化理论为研究生物进化轨迹提供了坚实的基础。下列关于生物进化的说法,错误的是( )
A.拉马克的“用进废退”学说和达尔文的自然选择学说是解释生物进化的两种天然对立的观点
B.按拉马克的“用进废退”学说解释耐药菌的产生原因是有抗性的细菌存活并产生后代的概率更大
C.按达尔文的自然选择学说解释不同岛屿上地雀喙形的不同是因为岛屿不同环境对地雀进行了选择
D.现代生物进化理论认为曼彻斯特地区的树干变黑可通过降低浅色桦尺蠖的出生率来降低浅色基因频率
【答案】ABD
【分析】法国博物学家拉马克彻底否定了物种不变论,提出当今所有的生物都是由更古老的生物进化来的,各种生物的适应性特征并不是自古以来就如此的,而是在进化过程中逐渐形成的。不过他认为适应的形成都是由于用进废退和获得性遗传:器官用得越多就越发达,比如食蚁兽的舌头之所以细长,是长期舔食蚂蚁的结果。
【详解】A、拉马克的“用进废退”学说和达尔文的自然选择学说既有联系又有区别,并不是天然对立的,比如达尔文就接受了拉马克关于器官用进废退和获得性遗传的观点,A错误;
B、耐药菌的产生原因是有抗性的细菌存活并产生后代的概率更大,这是达尔文的自然选择学说的观点,B错误;
C、按达尔文的自然选择学说解释不同岛屿上地雀喙形的不同是因为岛屿不同环境对地雀进行了选择,C正确;
D、按现代生物进化理论认为曼彻斯特地区的树干变黑可提高浅色桦尺蝮被天敌发现的概率,因此是通过提高其死亡率来降低浅色基因频率,D错误。
故选ABD。
三、非选择题
21.由于日本福岛排放核废水,日本近来发现了一些“放射鼠”。经研究发现,这些老鼠有的不能繁殖后代,有的不仅体型巨大,且带有的放射性,可能也会使人类处于危险之中。请根据以下不同情况,回答下列有关变异与生物进化的问题:
(1)若不能繁殖后代的“放射鼠”属于染色体变异,那么它们可能是 变异(可遗传/不可遗传)从观察或对性状影响的角度考虑,染色体变异不同于基因突变之处有 。
(2)若某“放射鼠”种群中,基因型为AA、Aa和aa的个体依次占30%、60%和10%。若该种群中基因型为aa的个体没有繁殖能力,其他个体间可以随机交配,理论上,下一代中AA:Aa:aa= 。这是否意味着该种群发生了进化? (是/否),理由是 。
(3)若某只“放射鼠”的显性基因A突变为a,这属于 突变(答“显性”或“隐性”),这是由于DNA中的碱基对发生了 。
(4)假设某“放射鼠”种群中雌雄个体数目相等,且种群中只有Aa一种基因型。若该“放射鼠”种群随机交配的实验结果是子一代中有AA和Aa两种基因型,且比例为1:2,则对该结果最合理的解释是 。根据这一解释,子一代再随机交配,第二代中所有个体的基因型及比例应为 。
【答案】(1) 不可遗传 染色体变异在显微镜下可以观察到,而基因突变不能
(2) 4:4:1 是 种群基因频率发生的改变
(3) 隐性 增添、缺失或替换而引起的基因结构的改变
(4) 隐性纯合致死效应(或a基因纯合致死或aa致死) AA:Aa=1:1
【分析】1、基因突变是基因中由于碱基对的增添、缺失或替换而引起的基因结构的改变;染色体变异包括染色体片段的缺失、重复、易位和倒位的染色体结构变异和染色体数目变异,染色体数目变异又分为染色体以染色体组倍数的增加或减少及个别染色体增加或减少。
2、基因突变包括显性突变和隐性突变,隐性纯合子发生显性突变,一旦出现显性基因就会出现显性性状;显性纯合子发生隐性突变,突变形成的杂合子仍然是显性性状,只有杂合子自交后代才出现隐性性状。
【详解】(1)可遗传变异包括突变和基因重组,突变分为基因突变和染色体变异,若不能繁殖后代,那么它们可能是不可遗传变异,从观察或对性状影响的角度考虑,染色体变异不同于基因突变之处有染色体变异在显微镜下可以观察到,而基因突变不能。
(2)AA、Aa和aa基因型的个体依次占30%、60%和10%。若该种群中的aa个体没有繁殖能力,则具有繁殖能力的个体中,AA占1/3 ,Aa占2/3 ,因此A的基因频率为1/3 +2/3×1/2 =2/3 ,a的基因频率为1/3 ,据遗传平衡定律,其他个体间可以随机交配,后代中AA的频率2/3 ×2/3 ,Aa为2×1/3 ×2/3 ,aa为1/3 ×1/3 ,下一代中AA:Aa:aa=4:4:1,A的基因频率为3/4,a的基因频率为1/4,种群基因频率发生的改变,意味着该种群发生了进化。
(3)若某只“放射鼠”的显性基因A突变为a,这属于隐性突变,这是由于DNA中的碱基对发生了增添、缺失或替换而引起的基因结构的改变。
(4)假设某“放射鼠”种群中雌雄个体数目相等,且种群中只有Aa一种基因型,若该种群随机交配的实验结果是子一代中只有AA和Aa两种基因型,且比例为1:2,说明存在隐性纯合致死效应(或a基因纯合致死或aa致死)。根据这一解释,第一代中产生的配子的基因型及比例关系是A:a=2:1,第一代再随机交配,第二代中AA的概率为2/3×2/3=4/9,Aa的概率为2×1/3×2/3=4/9 ,所以第二代中所有个体的基因型及比例应为AA:Aa=1:1。
22.某地大白菜农田蜗牛危害严重,农民起初喷洒杀虫剂R控制虫害,但几年后效果不明显,于是通过放养青蛙来控制害虫,如图是几年中蜗牛种群数量变化的曲线。回答下列相关问题:
(1)现代生物进化理论认为蜗牛从A点到B点发生了进化,其原因是 。从 点开始,农民开始放养青蛙控制害虫。
(2)蜗牛还能被一些鸟类捕食。蜗牛壳上有条纹与无条纹的性状是由一对等位基因A和a控制的,研究人员调查了某地区的1 000只蜗牛,对存活的个体数和被鸟捕食后剩下的蜗牛空壳数进行统计,得到的数据如表所示。
有条纹(显性)
无条纹(隐性)
合计
存活个体数
178
211
389
空壳数
332
279
611
合计
510
490
1 000
在这1000只蜗牛中,aa的基因型频率为 。如果Aa的基因型频率为32%,则a的基因频率为 。由表中数据可推断,经多个世代后,该种群中 (填“有条纹”或“无条纹”)基因的频率将会增大。
【答案】(1) 从A到B杀虫剂R的使用会使蜗牛种群中抗药性基因频率上升,种群基因频率发生改变 C
(2) 49% 65% 无条纹
【分析】现在生物进化理论基本观点: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。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,通过它们的综合作用,种群产生分化,最终导致新物种形成。在这个过程中,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。
【详解】(1)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。蜗牛从A点到B点发生了进化,其原因是从A到B杀虫剂R的使用会使蜗牛种群中抗药性基因频率上升,种群基因频率发生改变。C点后蜗牛种群数量开始下降,从C点开始,农民开始放养青蛙控制害虫。
(2)由题意可知,无条纹是隐性性状,基因型为aa。由表格信息可知,aa的基因型频率是490÷1000=49%,Aa=32%,则a的基因频率为:49%+1/2×32%=65%。由表格中的信息可知,有条纹的蜗牛空壳的相对数量更多,因此有条纹的蜗牛更易被鸟捕食,控制有条纹性状的基因A的基因频率会逐渐降低,控制无条纹性状的基因a的基因频率会逐渐上升。
23.互花米草目前已成为我国影响最严重的入侵植物之一,生态学家对盐城滨海湿地互花米草入侵后形成的互花米草生境与入侵前的本地芦苇生境中本土鸟棕头鸦雀的影响进行了研究,以明确互花米草入侵对本地鸟类的影响,研究结果如下图。
请回答下列问题:
(1)互花米草入侵区域本地芦苇逐渐消失而形成互花米草生境,这说明本地芦苇和互花米草中,对本地气候、环境的适应性和耐受能力较强的是 (填“本地芦苇”或“互花米草”)。
(2)图甲中“巢淹没”是因巢位过低,被潮水淹没而导致繁殖失败,“巢捕食”是指卵和雏鸟在巢中被其他动物捕食的现象,“获得成功”是指最终保留下来的巢。从图甲分析,互花米草入侵生境棕头鸦雀巢获得成功率高于本地芦苇生境,其主要原因可能是 。
(3)图乙为互花米草入侵几年后对棕头鸦雀巢高的调查结果,刚入侵时,其巢高和本地芦苇生境的基本相同。据图乙分析,调查时,互花米草生境中巢成功率应 (填“高于”“低于”或“等于”)互花米草生境刚形成时,你判断的原因是 。
(4)该研究结果说明,本土鸟类会通过改变筑巢行为来适应入侵植物生境。从生物进化角度分析,该研究结果说明 。
【答案】(1)互花米草
(2)互花米草入侵棕头鸦天敌较少
(3) 高于 刚入侵时,互花米草生境巢高和本地芦苇生境的基本相同,图乙中互花米草生境平均潮高大于本地芦苇生境
(4)互花米草入侵导致的本地生境面积减少可能加剧了资源竞争,迫使缺乏竞争力的个体选择次优生境,本土鸟类能够在互花米草生境成功繁殖,并通过提高筑巢高度响应入侵生境中的潮水淹没风险,在求偶鸣唱、筑巢、反捕食等方面发生了一系列的行为响应与适应性进化
【分析】物种的多样性是生态系统多样性的主要内容之 一,物种灭绝生态系统的多样性降低.芦苇和互花米草净光合速率的日变化相比较,互花米草入侵后在与芦苇的竞争中据于优势地位,使生态系统吸收光能增加,光能的固定量也增加。生物防治的科学方法是引入天敌或竞争者。
【详解】(1)由题意“互花米草入侵区域本地芦苇逐渐消失而形成互花米草生境”可知,本地芦苇和互花米草中,对本地气候、环境的适应性和耐受能力较强的是互花米草;
(2)“巢淹没”是因巢位过低,被潮水淹没而导致繁殖失败,“巢捕食”是指卵和雏鸟在巢中被其他动物捕食的现象,图甲中,互花米草入侵生境巢淹没比例增加,但获得成功的概率增加,主要原影是巢捕食概率减。
(3)芦苇种群与互花米草种群对空间资源的竞争在中潮位生境表现最为激烈,互花米草种群有向高潮位部分芦苇种群生境蔓延的趋势,因此互花米草生境中巢成功率应高于互花米草生境刚形成时;
(4)互花米草入侵导致的本地生境面积减少可能加剧了资源竞争,迫使缺乏竞争力的个体选择次优生境,本土鸟类能够在互花米草生境成功繁殖,并通过提高筑巢高度响应入侵生境中的潮水淹没风险,在求偶鸣唱、筑巢、反捕食等方面发生了一系列的行为响应与适应性进化。
24.由于小群体引起的基因频率随机减小甚至丢失的现象称为遗传漂变。某昆虫灰翅(基因A控制)和黑翅(基因a控制)是一对相对性状,科研人员研究了该昆虫种群数量(N)对种群基因频率(亲代中基因A的频率为0.5)随机变化的影响,结果如图所示。在N1=70的群体中,有近68%的群体子代中基因A的频率分布于0.44~0.56范围,有近96%的群体子代分布于0.35~0.65范围;而在N=8000的群体中,有68%的群体子代中基因A的频率分布于0.495~0.505范围,有近96%的群体子代分布于0.47~0.53范围。
(1)基因频率是指在一个种群基因库中, 。根据题干及图中信息,分析N1和N2群体中子代基因A的频率分布范围,可得到的结论是 。比较N1、N2群体,更容易发生进化的是 群体。
(2)有一只杂合灰翅个体和一只黑翅个体交配,在产生的后代中,每世代随机保留雌雄各一个个体。子一代中留下的一雌一雄交配产生的F2足够多的情况下,A基因频率的理论值是 。根据上述数据分析,造成小群体遗传漂变的原因可能是 。
(3)研究发现,种群中出现了突变型的白翅,预测白翅基因频率的变化是 。
【答案】(1) 某个基因占全部等位基因数的比值 相对于小群体,大群体不容易发生遗传漂变 N1
(2) 1/2或1/4或0 由于随机留种的缘故,后代的基因频率可能完全不同,从而造成遗传漂变
(3)如果白翅性状适应环境,则该基因频率会增大,如果白翅性状不适应环境,则该基因频率会减小
【分析】由于小群体引起的基因频率随机减小甚至丢失的现象称为遗传漂变。基因频率是指在一个种群基因库中,某个基因占全部等位基因数的比值。
【详解】(1)基因频率是指在一个种群基因库中,某个基因占全部等位基因数的比值。
结合题意,分析图可知:在N1=70的群体中,子代中基因A的频率分布更广,而在N=8000的群体中,子代中基因A的频率分布相对比较集中比较稳定,说明N1=70的群体更容易发生遗传漂变,更容易发生进化,所以相对于小群体,大群体不容易发生遗传漂变。
(2)有一只杂合灰翅个体(Aa)和一只黑翅个体(aa)杂交,子一代有Aa、aa,所以随机保留雌雄各一个个体有以下三种情况:Aa与Aa杂交产生的F2足够多的情况下,Aa:AA:aa=2:1:1,A的基因频率为;Aa与aa杂交产生的F2足够多的情况下,Aa:aa=1:1,A的基因频率为;aa与aa杂交产生的F2足够多的情况下,后代全为aa,A的基因频率为0。
根据上述数据分析,每世代随机保留雌雄各一个个体,后代的基因频率可能完全不同,从而造成遗传漂变。
(3)种群中出现了突变型的白翅,若该白翅性状适应环境,则该基因频率会增大,若该白翅性状不适应环境,则该基因频率会减小。
25.随着生命科学技术的不断发展,物种形成、生物多样性发展机制的理论探索也在不断的发展与完善。下图是科学家利用果蝇所做的进化实验,两组实验仅喂养食物不同,其他环境条件一致。
(1)第一期时,甲箱和乙箱中的全部果蝇属于两个 。
(2)经过八代或更长时间之后,甲箱果蝇体色变浅,乙箱果蝇体色变深。再混养时,果蝇的交配择偶出现具有严重的同体色选择偏好,以此推断:(A)甲、乙品系果蝇之间的差异可能体现的是物种多样性,判断的理由是 ;或者(B)甲、乙品系果蝇之间的差异可能体现的是 多样性,判断的理由是虽然交配选择上有体色偏好,但可能依然不影响两者交配的行为与后代的可育性。
(3)经过八代或更长的时间后,两箱中的果蝇体色发生了很大的变化,请用现代综合进化理论解释这一现象出现的原因:两箱分养造成 ,当两箱中果蝇发生变异后,由于食物的差异与 方向的不同,导致 向不同方向积累变化,形成两个群体体色的很大差异。
【答案】(1)种群
(2) 交配的同体色偏好,造成两品系果蝇之间发生生殖隔离 遗传(或基因)
(3) 地理隔离 自然选择 种群的基因频率
【分析】现代进化理论的基本内容是:①进化是以种群为基本单位,进化的实质是种群的基因频率的改变。②突变和基因重组产生进化的原材料。③自然选择决定生物进化的方向。④隔离导致物种形成。
【详解】(1)种群是生活在一定区域内的同种生物个体的总和,一开始,甲箱和乙箱果蝇虽然同属于一个物种,但是生活在不同区域内,因此分属于两个种群。
(2)分析题意,经过八代或更长时间之后,甲箱果蝇体色变浅,乙箱果蝇体色变深。再混养时,果蝇的交配择偶出现具有严重的同体色选择偏好,以此推断:(A)甲、乙品系果蝇之间的差异可能体现的是物种多样性,判断的理由是由于交配的同体色偏好,造成两品系果蝇之间发生生殖隔离现象,属于两个物种;(B)甲、乙品系果蝇之间的差异可能体现的是遗传多样性,判断的理由是虽然交配选择上有体色偏好,但可能依然不影响两者交配的行为与后代的可育性。
(3)自然选择决定生物进化的方向,种群进化的实质是基因频率改变,分析题意,因为两箱分养造成地理隔离,不同种群间而不能进行基因交流,当两箱中果蝇发生变异后,因为食物的差异与自然选择的方向不同,导致基因频率向不同方向变化,使得两个群体的体色有很大差异。
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