第22讲 生物的进化-【大鹏生物】2025年高考生物一轮复习讲义

第22讲　生物的进化 课标要求　 1.说明现代生物进化理论以自然选择学说为核心。 2.概述生物多样性和适应性是进化的结果。 考点一　生物有共同祖先的证据、自然选择与适应的形成 【知识回顾】 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)地层中陈列的证据——化石 (2)当今生物体上进化的印迹——其他方面的证据 3．适应的普遍性和相对性 (1)适应的概念 ①生物的形态结构适合于完成一定的功能。 ②生物的形态结构及其功能适合于该生物在一定的环境中生存和繁殖。 (2)适应的特性 ①普遍性：适应是普遍存在的，所有的生物都具有适应环境的特征。 ②相对性：适应是针对一定的环境条件而言的，是一种暂时的现象。 4．适应是自然选择的结果 (1)拉马克进化学说 ①主要观点：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的形成都是由于用进废退和获得性遗传。 ②评价：拉马克的进化学说在当时是有进步意义的，但他对适应形成的解释是肤浅的，未被人们普遍接受。 (2)达尔文自然选择学说 提醒　变异在前且是不定向的，环境变化在后且是定向的。环境只起选择作用。 (3)达尔文以后进化理论的发展 ①发展原因：关于遗传和变异的研究，已经从性状水平深入到基因水平，人们逐渐认识到了遗传和变异的本质；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。 ②发展的结果：形成了以自然选择为核心的现代生物进化理论。 归纳总结 1．达尔文自然选择学说的内容分析 (1)过度繁殖 (2)生存斗争 (3)遗传变异 (4)适者生存 2．拉马克与达尔文进化学说的比较 项目 拉马克的进化学说 达尔文的自然选择学说 区别 进化原因 外界环境的影响是生物进化的主要原因 遗传和变异是生物进化的内因，环境条件改变是生物进化的外因 变异方向 变异是定向的，环境和器官的使用情况决定变异的方向 变异是生物本来就有的，是不定向的 适应性　 变异都是适应环境的 有些变异适应环境，适者生存；有些变异不适应环境，不适者被淘汰 进化方向 由生物自身决定 由自然选择决定 联系 都认为生物是由简单到复杂、由低等到高等逐渐进化的 【拓展提升】 1．化石在地层中的分布有何规律？支持达尔文的共同由来学说吗？ 提示　在越早形成的地层里，成为化石的生物越简单、越低等；在越晚形成的地层里，成为化石的生物越复杂、越高等。支持共同由来学说。 2．科学家认为赫氏近鸟龙化石为鸟类起源于恐龙的假说提供了有力的证据，这是为什么？ 提示　因为基于化石证据可判断赫氏近鸟龙既具有恐龙的特征，也具有鸟类的特征，属于恐龙和鸟类的过渡类型，这说明鸟类很可能是由恐龙进化来的。 3．少女露西的骨骼化石与黑猩猩和人类骨骼结构的比较，支持人猿共祖说吗？为什么？ 提示　支持人猿共祖说。露西既有现代人类的特征，也有黑猩猩的特征，说明人和黑猩猩可能有共同的祖先。 4．某同学认为“在自然选择学说中，变异的方向和自然选择的方向是一致的”，该同学的观点正确吗？说出你的理由。 提示　不正确。在自然选择之前，生物中存在多种变异，有有利的也有不利的，自然选择选择有利变异，淘汰不利变异。 5．自然选择学说中的生存斗争都是发生在生物与生物之间的，这句话是否正确？分析原因。 提示　不正确。生存斗争不仅发生在生物与生物之间，也发生在生物与无机环境之间。 【能力突破】 1．我国新疆和内蒙古存在4种野生扁桃：新疆野扁桃、蒙古扁桃、长柄扁桃和西康扁桃，它们同为桃属植物。研究发现，四种扁桃存在不同程度的亲缘关系。下列分析错误的是(　　) A．可通过测定DNA碱基序列判断四种扁桃的亲缘关系 B．四种扁桃可能由同一祖先进化而来 C．降水和气温会影响四种扁桃的进化方向 D．生活环境越相似的扁桃亲缘关系越近 2．某科研人员把原产丹麦和德国的基因型为AaBbCc的三叶草移到瑞典南部栽培，这里的气候比较寒冷。最初该三叶草茎叶的单位面积产量很低，但经过若干年后，出现了大量基因型为AaBbcc的三叶草且产量显著提高。下列对这一事实的解释，错误的是(　　) A．三叶草个体间存在差异，不耐寒的个体逐渐被淘汰，耐寒的个体得以生存和繁衍 B．若干年后该三叶草种群发生了进化 C．这是定向的自然选择的结果 D．这是定向变异通过获得性遗传而得到发展的结果 考点二　现代生物进化理论 【知识回顾】 1．种群基因组成的变化 (1)种群和种群基因库 ①种群 a．定义：生活在一定区域的同种生物全部个体的集合。 b．实例：一片草地上的所有蒲公英。 c．特点：种群是生物进化和繁殖的基本单位。 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 a．定义：一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值。 b．计算公式 基因频率＝ (2)种群基因频率的变化 ①可遗传变异的来源：突变(基因突变和染色体变异)和基因重组。 ②可遗传变异的形成 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，从而使种群中出现多种多样可遗传的变异类型。 ③变异的有利和有害是相对的，是由生物的生存环境决定的。 (3)自然选择对种群基因频率变化的影响 (4)探究抗生素对细菌的选择作用 ①实验原理：一般情况下，一定浓度的抗生素会杀死细菌，但变异的细菌可能产生耐药性。在实验室连续培养细菌时，如果向培养基中添加抗生素，耐药菌有可能存活下来。 ②方法步骤 注意事项：实验结束后，应将耐药菌、培养基、纸片等进行高温灭菌处理，防止对环境造成污染。 2．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。 提醒　种群≠物种 物种是自然状态下能够相互交配并产生可育后代的一群生物，一个物种可能在不同地点和时间形成不同的种群；种群是同一种生物、同一地点、同一时间形成的一个群体。种群“小”，不同种群间有地理隔离；物种“大”，不同物种间有生殖隔离；判断生物是不是同一物种，如果来历不明，形态结构相似，可靠依据是：看是否存在生殖隔离。若存在生殖隔离，则不是同一物种。 (2)隔离 提醒　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。 (3)新物种的形成过程(物种形成的三大模式) 归纳总结　物种形成与生物进化的比较 比较内容 物种形成 生物进化 标志 出现生殖隔离 基因频率改变 变化后生物与原生物关系 属于不同物种 可能属于同一物种 二者关系 ①生物进化的实质是种群基因频率的改变，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的形成，进化是量变，物种形成是质变；②新物种的形成是长期进化的结果 3.协同进化与生物多样性的形成 (1)协同进化 ①概念：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。 提醒　不同物种之间的影响既包括种间互助，也包括种间斗争。无机环境的选择作用可定向改变种群的基因频率，导致生物朝着一定的方向进化；生物的进化反过来又会影响无机环境 ②类型 类型 相互关系 实例 生物与生物之间 在相互适应中共同进化 互利共生 有细长吸管口器的蛾与有细长花距的兰花 捕食 猎豹与斑马 在相互斗争中共同进化 寄生 噬菌体与细菌 种间竞争 农作物与杂草 生物与无机环境之间 生物影响环境、环境影响生物 原始大气无氧→厌氧生物→光合生物出现→大气中有了氧气→出现好氧生物 (2)生物多样性的形成 ①内容：遗传多样性(基因多样性)、物种多样性和生态系统多样性。 ②形成原因：生物的进化。 ③研究生物进化历程的主要依据：化石。 ④生物多样性三个层次间的关系 4．生物进化理论在发展 【拓展提升】 1．突变具有低频性，还能为生物进化提供原材料吗？ 提示　虽然突变的频率很低，但一个种群往往由许多个体组成，而每一个个体的每一个细胞内都有成千上万个基因，所以在种群中每一代都会产生大量突变。 2．突变和基因重组能决定生物进化的方向吗？ 提示　突变和基因重组是随机的、不定向的，不能决定生物进化的方向。 3．只要不同种群的基因库产生了明显差异，就一定产生新物种吗？ 提示　不一定，不同种群的基因库产生明显差异，不一定出现新物种，只有出现生殖隔离后才能形成新物种。 4．什么具体证据可以确定两种生物是不是同一个物种？ 提示　如果两种生物不能交配，或交配后不能产生可育后代，说明它们不是同一个物种。 5．有性生殖出现后生物进化的速度明显加快的原因是什么？ 提示　因为生物通过有性生殖，实现了基因重组，增强了生物变异的多样性，使生物进化的速度明显加快。 【能力突破】 3．(天津滨海新区高三模拟)下图1为某种老鼠原种群被一条河流分割成甲、乙两个种群后的进化过程示意图。图2为种群乙在被河流分割后某时间段内A的基因频率的变化情况，其中P年时种群乙AA、Aa、aa的基因型频率分别为30%、40%、30%，由于生存环境的变化，使得aa个体每年减少10%，AA和Aa个体每年分别增加10%。下列相关叙述错误的是(　　) A．图2中P点后的下一年中，种群乙中A的基因频率为55% B．图1中a表示地理隔离，b表示可遗传变异和自然选择，c表示生殖隔离 C．b过程会定向改变两种群的基因频率，最终使两种群的基因库有较大差异 D．图2中RT段A的基因频率保持稳定，在T之后种群乙仍可能会发生进化 4．(江苏南京六校联合调研)下列有关生物多样性和进化的叙述中，正确的是(　　) A．细菌在接触青霉素后才会产生具有抗药性的突变个体 B．蜂鸟细长的喙与倒挂金钟的筒状花萼是它们长期协同进化的结果 C．现代生物进化理论认为进化的实质是自然选择使微小的有利变异不断积累的过程 D．进化的原材料来源于基因突变和基因重组，自然选择能够定向改变种群的基因频率 考点三　基因频率及基因型频率的计算 题型一　根据定义计算基因频率和基因型频率 基本模型 某基因频率＝×100% (1)若在常染色体上，某基因频率的求法为 ×100%。 (2)若在X染色体上，某基因频率的求法为 ×100%。 典例突破1　某生物兴趣小组抽样调查的200人中，各种基因型和人数情况如下表所示，则这200人中，Xb的基因频率为(　　) 基因型 XBXB XBXb XbXb XBY XbY 人数 78 14 8 70 30 A.85% B．30% C．20% D．15% 典例突破2　某种昆虫的翅色是由常染色体上一对等位基因决定的，A决定绿色，a决定褐色。现从自然界中随机捕获若干个该昆虫个体组成一个新的种群，在刚组成的这个新种群中，设A、a的基因频率分别为x、y，AA、Aa、aa基因型频率分别为D、E、F。则下列关系中一定正确的是(　　) A．x＝D B．y2＝F C．x＝E＋D D．2y＝2F＋E 题型二　利用遗传平衡公式计算基因频率和基因型频率 基本模型 1．前提条件 种群非常大；所有雌雄个体之间能自由交配并产生后代；没有迁入和迁出；没有自然选择；没有基因突变。 2．计算公式 (1)当等位基因只有两个(A、a)时，设p表示A的基因频率，q表示a的基因频率，则AA的基因型频率＝p2，Aa的基因型频率＝2pq，aa的基因型频率＝q2。 (2)逆推计算：已知隐性纯合子的概率，求种群的基因频率和基因型频率。 若aa＝x%→→ 易错提醒　遗传平衡时X染色体上基因频率与基因型频率的关系(以红绿色盲为例) (1)红绿色盲基因(Xb)的基因频率在男性和女性中相同，但发病率不同。 (2)人群中男性的红绿色盲发病率即为该群体Xb的基因频率。 (3)若红绿色盲基因Xb的基因频率为10%，则 男性中 女性中 说明：若男性和女性数量相等，则女性携带者XBXb在女性中的比例和人群中的比例分别为18%和9%。 典例突破3　果蝇的卷翅和直翅受常染色体上一对等位基因A、a控制。某研究小组以基因型为Aa的果蝇为研究对象，研究随机交配情况下子代A的基因频率的变化，得到如图所示的结果。下列分析正确的是(　　) A．基因型为a的雄配子或雌配子不能受精 B．基因型为a的雄配子和雌配子不能受精 C．基因型为aa的受精卵不能发育或胚胎致死 D．基因型为aa的受精卵只有50%能正常发育 典例突破4　某与外界隔离的岛屿上，经调查该地区居民中白化病的致病基因频率为a，红绿色盲的致病基因频率为b，抗维生素D佝偻病的致病基因频率为c。下列有关叙述不正确的是(　　) A．正常个体中白化病基因携带者所占的概率为 B．男性个体中患红绿色盲的个体所占的比例为b C．不患抗维生素D佝偻病的女性个体占全部个体的 D．女性个体中同时患红绿色盲和抗维生素D佝偻病的占bc 题型三　自交与自由交配中基因频率的计算 基本模型 1．自交 杂合子自交，基因型频率发生变化，纯合子比例逐渐增大，杂合子比例逐渐下降，但基因频率不变。 2．自由交配 在无突变、各种基因型的个体生活力相同时，处于遗传平衡的种群自由交配遵循遗传平衡定律，上下代之间种群的基因频率及基因型频率都保持不变。 典例突破5　某随机受粉植物，其高茎(H)与矮茎(h)、绿茎(G)与紫茎(g)分别受一对等位基因控制，现对一个处于遗传平衡中的该植物种群进行调查，获得的结果如下表： 表型 高绿茎 高紫茎 矮绿茎 矮紫茎 比例 63% 21% 12% 4% 下列有关分析错误的是(　　) A．该种群内基因h和基因g的频率分别为0.4、0.5 B．在该种群内基因组成为Gg的个体所占比例为50% C．H、h和G、g这两对等位基因位于一对同源染色体上 D．继续随机受粉，该种群内矮紫茎个体所占比例不变 典例突破6　(山西太原高三检测)在一个较大的果蝇种群中，雌雄果蝇数量相等，且雌雄个体之间可以自由交配。若种群中B的基因频率为80%，b的基因频率为20%，则下列叙述错误的是(　　) A．若B、b位于常染色体上，则雄果蝇中出现基因型为bb的概率为4% B．若B、b位于常染色体上，则显性个体中出现杂合雄果蝇的概率约为17% C．若B、b只位于X染色体上，则XbXb、XbY的基因型频率分别为4%、20% D．若B、b的基因频率发生定向改变，则说明该果蝇种群一定发生了进化 【真题演练】 1．(湖南，12)稻蝗属的三个近缘物种①日本稻蝗、②中华稻蝗台湾亚种和③小翅稻蝗中，①与②、①与③的分布区域有重叠，②与③的分布区域不重叠。为探究它们之间的生殖隔离机制，进行了种间交配实验，结果如表所示。下列叙述错误的是(　　) 交配(♀×♂) ①×② ②×① ①×③ ③×① ②×③ ③×② 交配率(%) 0 8 16 2 46 18 精子传送率(%) 0 0 0 0 100 100 注：精子传送率是指受精囊中有精子的雌虫占确认交配雌虫的百分比。 A．实验结果表明近缘物种之间也可进行交配 B．生殖隔离与物种的分布区域是否重叠无关 C．隔离是物种形成的必要条件 D．②和③之间可进行基因交流 2．(浙江6月选考，17)由欧洲传入北美的耧斗菜已进化出数十个物种。分布于低海拔潮湿地区的甲物种和高海拔干燥地区的乙物种的花结构和开花期均有显著差异。下列叙述错误的是(　　) A．甲、乙两种耧斗菜的全部基因构成了一个基因库 B．生长环境的不同有利于耧斗菜进化出不同的物种 C．甲、乙两种耧斗菜花结构的显著差异是自然选择的结果 D．若将甲、乙两种耧斗菜种植在一起，也不易发生基因交流 3．(广东，14)白车轴草中有毒物质氢氰酸(HCN)的产生由H、h和D、d两对等位基因决定，H和D同时存在时，个体产HCN，能抵御草食动物的采食。如图表示某地不同区域白车轴草种群中有毒个体比例，下列分析错误的是(　　) A．草食动物是白车轴草种群进化的选择压力 B．城市化进程会影响白车轴草种群的进化 C．与乡村相比，市中心种群中h的基因频率更高 D．基因重组会影响种群中H、D的基因频率 4．(河北，6)雄性缝蝇的求偶方式有：①向雌蝇提供食物；②用丝缕简单缠绕食物后送给雌蝇；③把食物裹成丝球送给雌蝇；④仅送一个空丝球给雌蝇。以上四种方式都能求偶成功。下列叙述错误的是(　　) A．求偶时提供食物给雌蝇有利于其繁殖，是一种适应性行为 B．④是一种仪式化行为，对缝蝇繁殖失去进化意义 C．③是雌蝇对雄蝇长期选择的结果 D．④可能由③进化而来 5．(广东，8)兔的脂肪白色(F)对淡黄色(f)为显性，由常染色体上一对等位基因控制。某兔群由500只纯合白色脂肪兔和1 500只淡黄色脂肪兔组成，F、f的基因频率分别是(　　) A．15%、85% B．25%、75% C．35%、65% D．45%、55% 【易错判断】 1．判断关于生物有共同祖先的证据的叙述 (1)通过化石可以了解已经绝灭的生物的形态结构特点，推测其行为特点(　√　) (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。化石是研究生物进化最直接、最重要的证据(　√　) (3)人和鱼的胚胎发育经历了有鳃裂及有尾的阶段，这个证据支持了达尔文的共同由来学说(　√　) (4)不同生物之间的DNA序列都有一定的差异性，说明生物不是由共同祖先进化来的(　×　) 2．判断关于自然选择与适应的形成的叙述 (1)达尔文的自然选择学说正确地解释了生物的多样性、适应性以及遗传和变异的本质(　×　) (2)达尔文的生物进化论主要由共同由来学说和获得性遗传两大学说组成(　×　) (3)达尔文认为适应的来源是不可遗传的变异，适应是环境的定向选择的结果(　×　) 3．判断关于现代生物进化理论的叙述 (1)抗生素的滥用会使细菌产生抗药性的原因是抗生素诱发细菌产生基因突变，使细菌中出现抗药性强的个体(　×　) (2)在环境条件保持稳定的前提条件下，种群的基因频率不会发生变化(　×　) (3)自然选择通过作用于个体而影响种群的基因频率(　√　) (4)所有变异都不能决定生物进化的方向，但都能提供进化的原材料(　×　) (5)生物进化的实质是种群基因型频率的改变(　×　) (6)生物多样性的形成也就是新的物种不断形成的过程(　×　) 4．填空默写 (1)种群是生物进化和繁殖的基本单位。 (2)(必修2 P112)突变和基因重组产生进化的原材料，可遗传的变异包括基因突变、基因重组、染色体变异。突变包括基因突变和染色体变异。突变的有害或有利不是绝对的，取决于生物的生存环境。突变和重组是随机、不定向的，只为进化提供了原材料，不能决定生物进化的方向。 (3)自然选择决定生物进化的方向。生物进化的实质是种群的基因频率的改变。 (4)(必修2 P116)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。 (5)新物种的形成途径：①渐变：长期的地理隔离→阻断基因交流→不同的突变、基因重组和选择→基因频率向不同方向改变→种群基因库出现差异→差异加大→生殖隔离→新物种形成；②有时不需要地理隔离：如多倍体的形成。 (6)物种形成的三个环节：突变和基因重组、自然选择、隔离。 (7)(必修2 P121～122)地球上最早出现的生物是异养厌氧(填新陈代谢类型)的单细胞原核生物。真核生物通过有性生殖，实现了基因重组，这就增强了生物变异的多样性，生物进化的速度明显加快。 (8)(必修2 P121)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。 (9)生物多样性主要包括三个层次的内容：遗传多样性(基因多样性)、物种多样性和生态系统多样性。 学科网（北京）股份有限公司 $$