2025届高考生物一轮复习：第22讲 生物的进化

第22讲 生物的进化 2025届第一轮复习第7单元·生物的变异、育种与进化 一、进化的证据、自然选择与适应的形成（P99-109） 二、现代生物进化理论（P110-126） 三、微专题:影响种群基因频率发生变化的因素 目 录 CONTENTS 【新旧教材对比】增：①生物有共同祖先的证据；②抗生素对细菌的选择作用的探究实践活动；③适应的普遍性和相对性。 改：共同进化改为协同进化。 推翻了神创论的达尔文 达尔文在《物种起源》一书中明确提出：地球上的当今生物都是由共同祖先进化来的，人和猿有共同的祖先。这就是“共同由来学说”“人猿共祖说”。 讨论：你能说出什么证据来支持达尔文的观点？ 共同由来学说 证据 最直接的证据 “活着”的证据 包括: 比较解剖学证据 胚胎学证据 化石 细胞和分子水平证据 自然选择学说 基础 揭示生物进化的机制，解释适应的形成和物种形成的原因. 一、生物有共同祖先的证据 --最直接的证据：化石 资料1:2009年，我国科学家在辽宁建昌县发现了完整的赫氏近鸟龙化石，身体骨架与恐龙非常接近，但其骨架周围有清晰的羽毛印痕，后肢和尾部都有飞羽；后肢发达，显示其善跑不善飞。 赫氏近鸟龙化石及复原图 讨论：科学家认为这一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？ 赫氏近鸟龙既有恐龙的特征，也有鸟类的特征，是鸟类和恐龙的过渡类型，说明鸟类可能由恐龙进化而来。 P101 一、生物有共同祖先的证据 --最直接的证据：化石 资料2: 在东非大裂谷地带，科学家发现了318万年前的少女露西的骨骼化石，其上肢骨的结构与黑猩猩的相似，适于攀缘，下肢骨与现代人类接近，适于直立行走。 这一证据支持人猿共祖说吗？ 露西既有智人特征，也有黑猩猩的特征，说明人和黑猩猩可能有共同的祖先，都起源于一类森林古猿。 少女露西骨骼化石模型及复原图 P101 一、生物有共同祖先的证据 --最直接的证据：化石 三叶虫化石标本 从植物化石推测其形态、结构和分类地位 从动物的牙齿化石 推测它们的饮食情况 一、生物有共同祖先的证据 --比较解剖学证据： 资料3:P102 现象：蝙蝠的___、鲸的___、猫的_____和人的_____具有相似的结构。 结论：现有脊椎动物有共同祖先。 翼 鳍 前肢 上肢 银杏生长较慢，寿命极长，从栽种到结果要二十多年，四十年后才能大量结果，因此又名“公孙树”，有“公种而孙得食”的含义。是树中的老寿星。银杏树是第四纪冰川运动后遗留下来的最古老的裸子植物，是世界上十分珍贵的树种之一，因此被当作植物界中的“活化石”。 世界第一活化石 人 老鼠 蝙蝠 鸡 鳄鱼 一、生物有共同祖先的证据 ----胚胎学证据 比较胚胎发育过程：在胚胎发育早期具有相似的阶段，出现鳃裂和尾，随发育的进行，人的鳃裂和尾消失了，而成年的鱼仍然保留了鳃和尾。 推断：1.脊椎动物之间具有一定的 ， 2.人和其他脊椎动物有 。 亲缘关系 共同祖先 一、生物有共同祖先的证据 --细胞水平的证据： P104 [资料4]已知最古老的化石是大约35亿年前的古细菌化石。现在，在 海洋、 湖泊等环境中还能发现古细菌，这些古细菌都有细胞壁、 细胞膜、细胞质、核糖体和DNA。 当今生物的细胞在结构上与古细菌有哪些共同点？ 这说明了什么？ 都有细胞壁、细胞膜、细胞质、核糖体和DNA。 说明古细菌和当今生物的细胞可能有共同祖先。 从细胞水平看，当今生物有许多共同的特征： ①结构：都有细胞膜、细胞质、核糖体和DNA， 都以DNA为遗传物质。 ②代谢：都能进行呼吸作用，都以ATP为直接能源等。 ③生命活动：都有细胞的增殖、衰老和凋亡。 生物有共同祖先 [资料5] 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下表所示。 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 酵母菌 氨基酸 差异数 0 1 11 13 14 21 27 31 43 44 问题：关于人与其他生物的亲缘关系，根据以上资料可以得出什么结论？ 一、生物有共同祖先的证据 --分子水平的证据： P104 结论：说明这些生物都有共同的祖先。 氨基酸序列差异的大小揭示了不同生物之间亲缘关系的远近 [资料6]人与猩猩和长臂猿的某段同源DNA的差异分别为2.4%、5.3%。 人与黑猩猩基因组的差异只有3%。 人和类人猿在DNA的碱基序列或是基因组方面的高度接近说明了什么？ 人和类人猿可能有共同的祖先。 一、生物有共同祖先的证据 --分子水平的证据： P104 [资料7]必修2.P62[复习与提高]-DNA分子杂交技术 . 可以用来比较不同种生物DNA分子的差异。当两种生物的DNA单链具有互补的碱基序列时，互补的碱基序列就会结合在一起，形成双链杂合区；在没有互补碱基序列的部位，仍然是两条游离的单链。根据不同生物的DNA形成游离的单链区数目可判断生物之间的亲缘关系，请说明理由。 游离的单链区数目越少，说明DNA中相同的碱基序列越多，则生物的亲缘关系越近 一、生物有共同祖先的证据 --细胞水平的证据： P104 新型冠状病毒结构示意图 名称：新型冠状病毒 分类：病毒 遗传物质：RNA 引起病症：新型冠状病毒肺炎 [资料8]新型冠状病毒的RNA之所以能在人体细胞内指导子代病毒复制，因为它与人类细胞共用同一套遗传密码。 也支持共同由来学说。 研究生物进化的方法——比较法 (1)比较化石:比较不同类型动物的化石在地层中出现的顺序,从而判断动物的进化顺序。 (2)比较形态结构:比较动物的形态和解剖特征,判断生物间的进化关系和亲缘关系。 (3)比较发育过程:比较动植物的胚胎形成和发育过程,为生物进化提供发育方面的证据。 (4)比较分子的差异:利用组成生物体的一些重要物质在分子水平上的差异性,来比较生物之间的亲缘关系。 运用比较法研究生物的进化 所有的生物由原始的共同祖先进化而来。 化石证据 比较解剖学证据 胚胎学证据 细胞和分子水平的证据 共同由来学说 适应环境形成物种 自然选择学说 达尔文进化论 总结： 二、自然选择与适应的形成 叶子退化，根系发达 仙人掌 适应的含义： 生物与环境相适应 结构与功能相适应 竹节虫的拟态 圆掌舟蛾伪装成断枝 适应的特点： 普遍性：所有的生物都具有适应环境的特征。 相对性： 针对一定环境条件而言的暂时的现象 遗传→稳定的 环境→变化的 形成矛盾 15 二、自然选择与适应的形成 情境导入—兰花螳螂 怎样从进化的角度解释这种适应的形成？ 二、自然选择与适应的形成 二、自然选择与适应的形成 用自然选择学说解释适应的成因 必修2P107 事实1：生物都有过度繁殖的倾向 事实2：物种内的个体数能保持稳定 事实3： 资源是有限的 推理1：个体间存在着生存斗争 事实4：同种个体间普遍存在差异（变异） 事实5：许多变异是可以遗传的 推理2：具有利变异的个体，生存并留下后代的机会多 推理3：有利变异逐代积累，具有这些有利变异的个体越来越多，形成具有新的适应特征的生物新类型 适者生存 遗传变异 自然选择的基础 进化的动力（外因） 进化的材料（内因） 进化的结果 自然选择的手段 自然选择决定生物的进化方向 【易错】⑴“变异在前，选择在后”。环境不能起到诱导变异的作用， 它只是对不定向的变异进行定向选择； ⑵变异是不定向的，自然选择（环境选择）是定向的； ⑶自然选择的对象是表现型，而不是基因型。 二、自然选择与适应的形成 用自然选择学说解释适应的形成 长颈鹿 的祖先 过度繁殖 生存斗争 长颈长肢个体 （遗传积累） 适者生存 现代长颈鹿 （变异） 长颈长肢个体 短颈短肢个体 自然选择 P108第一段最后两行 核心：先不定向变异→后环境定向选择 适应形成的必要条件： ①群体中出现可遗传的有利变异 ②环境的定向选择 自然选择：在生存斗争中，适者生存，不适者被淘汰的过程 2024/12/5 二、自然选择与适应的形成 自然选择使种群基因频率定向改变变化的影响响 种群基因频率发生定向改变 不利变异被淘汰，有利变异逐渐积累 变异 自然选择 生物朝一定方向缓慢进化 （不定向） （定向） 在自然选择的作用下，有利变异的基因频率不断增大，有害变异的基因频率逐渐减小。 进化的实质是种群基因频率在自然选择作用下的定向改变。 二、自然选择与适应的形成 自然选择学说的主要内容 过度繁殖 生存斗争 遗传和变异 适者生存 过度繁殖 遗传变异 生存斗争 适者生存 生物新类型 加剧 产生 定向选择 结果 遗传积累 过度繁殖（基础） 生存斗争（动力） 适者生存（结果） 遗传变异（内因） 主要内容： 生存斗争： 包括 ①种内斗争 ②种间斗争 ③生物与非生物间的斗争 起因： 过度繁殖+ 有限生活资源 原始 昆虫 有翅力大 有翅力小 残/无翅 有翅力大 大风大浪 生存 √ 生存 √ × 淘汰 残/无翅 过度繁殖 变异遗传 生存斗争 适者生存 →抗强风飞翔 →不飞翔 →能飞翔，不抗强风 实例分析1：在经常刮大风的海岛上，无翅或残翅的昆虫特别多 有翅力小 [再次提醒] 先不定向变异→后环境定向选择。 实例分析2：请尝试用达尔文的观点解释害虫抗药性的产生原因。 农田喷施农药杀虫，在喷农药之前，害虫中就存在各种突变体，喷农药仅杀灭不抗药个体，抗药个体存活下来。农药不能使害虫产生抗药性变异，只是对抗药性个体进行了选择。 如图表示长期使用某一种农药后,害虫数量变化的曲线,请用自然选择学说的观点回答下列问题: (2)农药的施用将抗药性弱的害虫杀死,而抗药性强的害虫继续生活下去,说明害虫产生的变异是________,它为抗药性的形成提供了___________． (3)害虫向抗药性逐年增强的方向发展,是由________决定的.起选择作用的是________,而这种作用是通过__________来实现的. (1)害虫数量先下降,然后又升高,是由于___________________________________________________________________． 害虫数量先下降后又升高,因为农药对害虫的定向选择,抗药性强的个体生存下来并大量繁殖 不定向的 原始的选择材料 自然选择 生存斗争 农药 思维训练 二、自然选择与适应的形成 对达尔文的自然选择学说的评价 积极意义： 1.解释生物进化的原因 2.揭示生物统一性和多样性的原因 3.解释生物适应性的形成 局限性： a.对遗传和变异的本质不能做出科学的解释； 现代生物进化理论 a.深入到基因水平 b.对进化原因的解释局限于个体（性状）水平； 现代生物进化理论 b.以种群为单位 形成以自然选择学说为核心的现代生物进化理论。 三、现代生物进化理论 必修二P123 三、现代生物进化理论 ㈠ 种群和种群基因库 必修二P110-114 种群： 生活在 的 生物的 叫做种群。 一定区域 同种 全部个体 是生物进化的基本单位，也是生物繁殖的单位。 基因库：一个种群中全部个体所含有的全部基因 种群通过繁殖传递其基因库 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 基因型频率：某基因型个体数占群体内全部个体数的比率 该种群某性状基因型 P(A) ＝14/20 ＝7/10 P(a) ＝ 6/20 ＝3/10 P(AA) ＝6/10 ＝3/5 P(Aa) ＝2/10 ＝1/5 P(aa) ＝2/10 ＝1/5 老鼠种群 三、现代生物进化理论 ㈡ 种群基因频率的改变 必修二P110-114 1.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值。 基因型频率= 该基因型个体数 该种群个体总数 ×100% 计算: 在某昆虫种群中，决定翅色为绿色的基因是A，褐色的基因是a，从这个种群中随机抽取100个个体，测得基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个。（自读111页） AA基因型频率= 30 100 = 30% Aa基因型频率= 60 100 = 60% aa基因型频率= 10 100 = 10% 三、现代生物进化理论 ㈡ 种群基因频率的改变 必修二P110-114 2、基因频率： = 某基因的数目 该基因及其等位基因的总数 × 100% 计算：在某昆虫种群中，决定绿色翅基因是A，褐色翅基因是a，从该种群随机抽取100个个体，测得基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个。 (1)100个体数的全部等位基因总数为_______个 200 (2)A基因为___________个，a基因为___________ 个 2×30+60=120 2×10+60=80 A频率= 120 200 = 60% a频率= 80 200 = 40% 2 快捷计算： 一个基因的频率=它的纯合子的基因型频率+1/2杂合子的基因型频率 A频率=AA%+1/2Aa% a频率= aa%+ 1/2 Aa% [典例]在欧洲人群中，每2500人中就有一人患囊性纤维性变性，这是一种常染色体上的隐性遗病。一对健康的夫妇有一个患此病的孩子。以后该妇女又与一健康的男子再婚，问这对再婚夫妇生一个孩子，孩子患病的几率是 A．1/25 B．1/5 C．1/102 D．1/625 三、现代生物进化理论 ㈡ 种群基因频率的改变 必修二P110-114 3.位于Ⅹ染色体上的基因频率计算 Ⅹb 的基因频率 = ×100% Ⅹb+ⅩB Ⅹb 注意：男性个体只有一条性染色体含有该类基因； 女性个体中两条性染色体均含有该类基因。 [典例]某工厂有男女职工各200名，对他们进行调查时发现，女性色盲基因的携带者为15人，患者5人，男性患者11人。那么这个群体中色盲基因的基因频率为多大？ 某基因的数目 雌性个体数×2+雄性个体数 × 100% 基因频率= =6% 位于Ⅹ、Y的同源区段上的基因频率怎么算呢？ 用数学方法讨论基因频率的变化 书第111面 30% 30% 30% 10% 36% 48% 16% 60% 40% 36% 48% 16% 60% 40% 36% 16% 48% 60% 60% 40% 40% 36% 48% 16% AA=p2 aa=q2 Aa=pq Aa=pq 该条件下种群基因频率和基因型频率不变，保持平衡，叫遗传平衡定律 上述计算结果是建立在五个假设条件基础上的。对自然界的种群来说，这五个条件都成立吗？ 这种平衡在现实中不存在！！ 想一想：影响种群基因频率变化的因素有哪些？ 通过《思考•讨论》知道，能使种群基因频率发生变化的因素有许多，如：突变、基因重组、自然选择、遗传漂变、迁移等。 突变和基因重组产生进化的原材料，都可能使种群基因频率发生不定向地改变 可遗传的变异 不可遗传的变异 基因突变 染色体变异 基因重组 突变 变异 提供进化的原材料 追问:除突变和基因重组，自然选择能使种群基因频率发生怎样的改变呢 三、现代生物进化理论 ㈡ 种群基因频率的改变 书P112-113【探究۰实践】 4.探究自然选择对种群基因频率的影响 【问题情景】1870年桦尺蠖的基因型频率为SS10%；Ss20%；ss70%，在树干变黑这一环境条件下，假如树干变黑不利于浅色生存，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 第3年 第4年 …… 基因型频率 SS 10% Ss 20% ss 70% 基因频率 S 20% s 80% 浅色个体每年减少10%，黑色个体每年增加10%。则第2年： SS: Ss: ss: 10%×(1+10%)=11% 20%×(1+10%)=22% 70%×(1-10%)=63% 提示：不同年份该种群个体总数可能有所变化，因此要对上述数据进行修正！！ 11.5% 22.9% 65.6% 23% 77% 三、现代生物进化理论 ㈡ 种群基因频率的改变 书P112-113【探究۰实践】 4.探究自然选择对种群基因频率的影响 第1年 第2年 第3年 第4年 …… 基因型频率 SS 10% Ss 20% ss 70% 基因频率 S 20% s 80% 70.7% 26% 29.3% 14.6% 56.1% 60.9% 26.1% 73.9% 29.3% 13.1% 升高 降低 11.5% 22.9% 65.6% 23% 77% 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。 自然选择使种群基因频率定向改变 基因频率定向改变。 决定进化的方向 生物进化的实质： 种群基因频率的改变 三、现代生物进化理论 ㈢隔离在物种形成中的作用 物种： 能在自然状态下相互交配并产生可育后代的一群生物。 隔离： 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 新物种形成的一般过程（以加拉帕戈斯群岛的地雀的进化为例) 种群≠物种 必修二P116-117 种 群 基 因 频 率 基 因 库 的 差 别 种 群 的 生 殖 隔 离 时间 地理隔离 积累 导致 标志 改变 自 然 选 择 突变和基因重组 渐变式（绝大多数） 物种形成的三个基本环节 ① 为进化提供原材料。 ② 决定进化的方向。 ③ 是物种形成的必要条件 突变和基因重组 自然选择 隔离 隔离≠生殖隔离 思考：新物种形成一定需要经过地理隔离吗？ 新物种形成 三、现代生物进化理论 ㈢隔离在物种形成中的作用 必修二P116-117 主要通过染色体变异的方式形成新物种。无需地理隔离，短时间内即可形成。此种方式多见于植物 骤变式物种的形成方式 二倍体 四倍体 三、现代生物进化理论 ㈢隔离在物种形成中的作用 必修二P116-117 判断两种生物是否为同一物种的方法 “新物种”必须具备两个条件 判断依据： ①与原物种之间已形成生殖隔离。 ②物种必须是可育的。 如三倍体无子西瓜、骡子均不可称为“物种” 判断方法： 自然条件下，让其相互交配 三、现代生物进化理论 ㈣ 协同进化导致生物多样性的形成 协同进化：指不同物种间、生物与无机环境间在相互影响中不断进化和发展； [提醒]同种生物之间不存在共同进化。 通过漫长的协同进化过程，地球上不仅出现了千姿百态的物种，丰富 多彩的基因库，而且形成了多种多样的生态系统。 (教材·P121) 生物多样性(内容)： ①遗传多样性 (基因多样性) ②物种多样性： ③生态系统多样性 生态系统多样性 变异的不定向性 蛋白质多样性 无机环境的多样性 根本 原因 组成 导致 直接原因 组成 直接 选择 决定 基因多样性 物种多样性 关系 生物多样性的形成原因： 长期自然选择、协同进化的结果 三、现代生物进化理论 ㈣ 协同进化导致生物多样性的形成 1.不同物种之间的协同进化： 类型 实例 不同物种之间 种间互助 捕食 寄生 竞争 某种兰花具有细长的花距，而专门给它传粉的蛾具有吸管似的口器 猎豹和羚羊 黏液瘤病毒和兔子 作物与杂草 三、现代生物进化理论 ㈣ 协同进化导致生物多样性的形成 1.不同物种之间的协同进化： 捕食者与被捕食者的“军备竞赛” P119：自然选择有利于羚羊种群中肌肉发达、动作敏捷的个体，也有利于猎豹种群中跑得快的个体。这两个物种的进化过程宛如一场漫长的“军备竞赛”。 讨论：捕食者的存在是否对被捕食者有害无益？ 捕食者所吃掉的大多是被捕食者中年老、 病弱或年幼的个体，客观上起到了促进被 捕食者种群发展的作用。 捕食者一般不能将所有猎物吃掉，否则自己也无法生存 “精明的捕食者”策略 “收割理论”——捕食者往往捕食个体数量多的物种，这样就会避免出现一种或几种生物在生态系统中占绝对优势的局面，为其他物种的形成腾出空间有利于增加物种的多样性。 【长句训练】 1.(必修2P119小字)美国生态学家斯坦利提出的“收割理论”是指________。 捕食者往往捕食个体数量多的物种，这样就会避免出现一种或少数几种生物在生态系统中占绝对优势的局面，为其他物种的形成腾出空间。 2.(必修2 P119小字)捕食者的存在为什么能够增加物种多样性？ 捕食者往往捕食个体数量多的物种，这样就会避免出现一种或少数几种生物在生态系统中占绝对优势的局面，为其他物种的生存腾出空间。 3．(必修2 P121正文)同种动物为争夺配偶或食物而发生了进化， 是不是发生了协同进化？为什么？ 不是。协同进化是发生在不同物种或生物与无机环境之间。 三、现代生物进化理论 ㈣ 协同进化导致生物多样性的形成 2.生物与环境之间的相互影响： 原始大气 无 氧 生物为厌氧型 光合生物出现 有 氧 出现好氧细菌 最初 导致 医学界流行着这样一句话，在美国买枪很容易，买抗生素很难，但在中国恰好相反。中国住院患儿的抗生素使用率高达80%，世界上没有哪个国家如此大规模地使用抗生素，这种局面不及时改变，中华民族有可能集体成为“耐药一族”，亦即可回到抗生素发现之前的黑暗时代，那绝对是一场重大灾难。 现学现用 1.2015年4月14日《楚天都市报》报道：湖北爆发致命超级细菌，导致一名3岁男童死亡。超级细菌是指对多数抗生素耐药的细菌，能让抗生素失效造成人体严重感染。下列关于超级细菌的叙述不符合达尔文进化观点的是（ ） A．超级细菌对多数抗生素具有耐药性，是抗生素不断选择的结果 B．细菌中原来就存在对抗生素具有耐药性的个体 C．抗生素的选择和细菌的变异都是定向的 D．新品种抗生素的使用会影响超级细菌的进化 C 不是笑话！ 1：不含抗生素纸片2.3.4：含抗生素纸片 抑菌圈 1.原理：实验室连续培养细菌时，若向培养基中添加抗生素，一定浓度抗生素会杀死细菌，但变异的细菌可能产生耐药性而存活下来。 在抑菌圈边缘的菌落挑选细菌 连续培养几代后，抑菌圈直径发生了什么变化？这说明抗生素对细菌产生了什么作用？ 在固体培养基中重复培养，记录每一代培养物抑菌圈的直径，取平均值。 接种到已灭菌的液体培养基中培养 直径缩小 抗药性增强 选择作用 四、探究抗生素对细菌的选择作用 必修2 P115 探究۰实践 注意：实验过程需要无菌操作 注意：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。 必修二结束！ Lavf57.83.100 Lavf58.12.100 Transcoded by Arctime Pro 2.2.1 Lavf58.29.100 $$