第4章 第1节 生物进化理论(Word教参)-【精讲精练】2024-2025学年高中生物必修2（苏教版2019）

第一节　生物进化理论 [学习目标] 1．辨析早期的生物进化理论。 2．归纳现代综合进化论，认同种群是生物繁殖和进化的基本单位，理解基因频率和基因型频率的概念；理解变异是自然选择的原材料，自然选择决定着生物进化的方向，隔离在生物进化过程中的作用。 3．归纳形成生物进化的观点和生物进化理论的再发展。 知识点一　早期的生物进化理论 新知梳理　素养奠基 1．拉马克生物进化理论 (1)环境发生变化，使得原先生活在这个环境中的生物发生了某些变异，环境多样性是生物多样性的原因。 (2)生物有的器官由于经常使用而发达，有的器官由于不用而退化，即“用进废退”。 (3)由于适应环境变化而引起的能够遗传的性状变异，称为“获得性遗传”。 2．达尔文生物进化理论 (1)物种演变和共同起源 ①物种是可变的，生物进化通过物种的演变而进行，地球上现今生存的物种，都是曾经存在过的物种的后代，源于共同的原始祖先。 ②举例：在南美草原的地层中发现的巨大的动物化石，与现代哺乳动物犰狳形态结构十分相似，说明现代生物与古代生物之间存在着一定的亲缘关系。 (2)生存斗争和自然选择 ①生存斗争包含了生物与同种或异种生物以及无机环境之间的斗争。他还观察到生存斗争是由于生物的过度繁殖引起的。 ②在生存斗争中，适者生存，不适者被淘汰的过程就是自然选择。 (3)适应是自然选择的结果 ①在马德拉群岛的克格伦岛上，达尔文观察了550多种甲虫，其中有200种甲虫的翅明显退化或无翅，而另一些甲虫的翅则非常发达。 ②他对这一现象的解释是，强烈的海风对甲虫翅的多种性状进行了选择。 ③翅非常发达和翅明显退化的甲虫能适应海岛的海风环境，并世代繁衍，这是自然选择的结果。 (4)达尔文自然选择学说的局限性 不能科学地解释遗传和变异的本质，以及自然选择对可遗传的变异如何起作用等问题。 【判断正误】 1．“用进废退”与“获得性遗传”是拉马克的进化观点。(√) 2．生物进化的内因是生存斗争。(×) 3．生存斗争仅仅是指同种生物不同个体之间对食物和空间的争夺。(×) 4．达尔文认识到遗传和变异的本质并做出了科学的解释。(×) 探究学习　素养形成 1．分析材料P106—107“果蝇耐药性是怎样形成的”回答：该实验说明了什么？解释DDT在果蝇耐药性形成中发挥的作用。 提示：实验说明：使用DDT前，果蝇群体中已经存在对DDT耐受程度不同的个体，只不过在没有DDT的环境中，耐药性性状无法表现出来；使用DDT后，耐药性差的个体被淘汰而无法繁殖后代；随着DDT剂量的不断增加，耐药性强的个体被保留，并通过繁殖活动逐渐成为群体中的主体。果蝇群体中耐药个体的增多是DDT选择的结果。 2．依据下表中数据回答问题。 年份 2005 2006 2007 2008 住院患者对某类抗生素的人均使用量/g 0.074 0.12 0.14 0.19 某种细菌对该类抗生素的耐药率/% 2.6 6.11 10.9 25.5 (1)据表分析这种细菌耐药率的变化与抗生素的使用量之间存在什么关联？依据是什么？ (2)你能尝试从进化的角度解释耐药率升高的原因吗？ 提示：(1)据表可知二者呈正相关。依据是随着抗生素使用量的增加，细菌对该类抗生素的耐药率升高。 (2)随着抗生素人均使用量的增加，不耐药的细菌生存和繁殖的机会减少，耐药菌生存和繁殖的机会增大，耐药性基因在细菌种群中得到保存、积累并加强。 【归纳总结】 1．对拉马克生物进化理论的理解 (1)用进废退：凡是没有达到其发展限度的动物的任何器官，如果比较持续地使用，则会逐渐增强，并且发达起来。相反，任何器官如不经常使用，则会逐渐衰弱，其功能减退，最后导致器官的退化或消失。 (2)获得性遗传：在环境条件的影响下，一个动物经常使用某种器官或经常不使用某种器官的结果是发展某器官或丧失某器官，这种获得的变异可以通过生殖遗传给后代。 (3)拉马克生物理化理论的“用进废退”和“获得性遗传”的观点具有科学的局限性。他过于强调环境的变化直接导致物种的改变，实际上，环境的变化如果未引起遗传物质的改变，就不会使生物产生可遗传的变异。 (4)意义 贡献 不足 2．达尔文生物进化理论——一个核心、三个基本观点 (1)基本观点一：物种演变和共同起源。 (2)基本观点二：生存斗争和自然选择。 (3)基本观点三：适应是自然选择的结果。 (4)达尔文进化理论的核心是自然选择学说。 3．达尔文生物进化理论的历史贡献和局限性 (1)历史贡献 ①合理解释了生物进化的原因——变异、自然选择和遗传三者的综合作用。 ②揭示了生物界统一性的原因——所有的生物都有共同的祖先。 ③科学解释了生物的多样性和适应性——长期自然选择的结果。 (2)局限性 ①由于受当时科学发展水平的限制，对于遗传和变异的本质，达尔文还不能做出科学的解释。他接受了拉马克关于器官用进废退和获得性遗传的观点。 ②生物进化的解释也局限于个体水平，未立足于群体(种群)水平。 ③达尔文强调物种形成都是渐变的结果，不能很好地解释物种大爆发等现象。 题组通关　素养案例 1．下列关于达尔文的进化学说的叙述，正确的是(　　) A．啄木鸟的长舌是因为经常啄食树洞中的昆虫，属于“获得性遗传” B．害虫耐药性的增强，是因为在杀虫剂的刺激下，使害虫产生了耐药性，并将此性状遗传给后代，在后代中得到积累和加强 C．洞穴中的盲鱼体现了“用进废退” D．狼和鹿都很敏捷、善跑，这是在长期进化过程中相互选择的结果 解析　啄木鸟的长舌是自然选择的结果，不是“获得性遗传”；害虫耐药性的增强及洞穴中的盲鱼在暗处生存，不是药物、黑暗刺激使其产生定向变异或“用进废退”的结果，而是在该环境下有利于其生存的基因得到保存、积累并加强的结果。 答案　D 2．长期使用抗生素治病，会出现一些耐药性强的细菌，使抗生素的药效降低。原因是(　　) A．长期使用抗生素使细菌产生了适应性 B．抗生素的使用导致细菌发生了基因突变 C．抗生素对细菌的不定向变异进行了定向选择 D．细菌为了适应抗生素而产生了定向变异 解析　长期使用抗生素治病，由于抗生素对细菌有选择作用，淘汰了没有耐药性的细菌和耐药性低的细菌，能生存下来的细菌都具有较强的耐药性，所以出现耐药性强的细菌，使抗生素药效降低，而不是细菌对抗生素产生了适应性，A项错误；细菌发生基因突变与抗生素的使用无关，B项错误；抗生素对细菌的不定向变异进行了定向选择，使一些耐药性强的细菌生存下来，C项正确；生物的变异是不定向的，D项错误。 答案　C 知识点二　现代生物进化理论以自然选择学说为核心 新知梳理　素养奠基 1．现代综合进化论 (1)提出者：杜布赞斯基。 (2)内容 ①种群是生物进化的基本单位。 ②突变和基因重组提供进化的原材料。 ③自然选择决定生物进化的方向。 ④隔离是物种形成的必要条件。 2．种群是生物进化的基本单位 (1)种群：生活在一定区域内的同种生物的全部个体的集合。种群不仅是生殖的基本单位，还是生物进化的基本单位。 (2)种群基因库：一个种群中全部个体所含有的基因总和。 (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率。 (4)基因型频率：某种基因型的个体在种群中所占的比率。 (5)种群基因频率发生突变的原因：基因突变、基因重组、染色体变异、自然选择、迁移等。 3．突变和基因重组提供进化的原材料 (1)可遗传变异的来源统称为突变 (2)可遗传变异的形成 ①基因突变产生等位基因； ②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。 4．自然选择决定生物进化的方向 自然选择的作用可以使种群的基因频率发生定向改变，最终导致生物朝着一定的方向不断进化。 5．隔离是物种形成的必要条件 (1)隔离的概念 指同种生物不同种群的个体在自然条件下不能自由交流基因的现象。 (2)隔离的类型 ①地理隔离：指地理上的障碍，是一种主要的隔离方式。地理隔离可以导致亚种的形成，如东北虎和华南虎。 ②生殖隔离：同一物体可能演化为不同的物种，这些物种个体之间不能自由交配或交配后不能产生可育的后代，如马与驴杂交产生的骡不可育。 【判断正误】 1．一个池塘中全部的鱼是一个种群。(×) 2．基因突变产生新的等位基因，可为生物进化提供原材料。(√) 3．种群是生物进化的基本单位，自然选择的直接选择对象是个体的表型。(√) 4．自然选择决定了生物变异和进化的方向。(×) 5．不同种群间的个体不能进行基因交流说明两种群存在生殖隔离。(×) 探究学习　素养形成 1．种群的基因库是一直不变的吗？试分析原因。 提示：不是。基因突变、染色体变异、自然选择、种群个体的迁入、迁出等都会使种群的基因库发生改变。 2．某桦尺蛾种群中，黑色体色的基因为S，浅色体色的基因为s，抽样调查100个个体，测得基因型为SS、Ss、ss的个体数分别为10、20、70个。假设该桦尺蛾种群非常大；所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后代；没有迁入和迁出；不同体色的个体生存和繁殖的机会是均等的；基因S和s都不产生突变。回答问题： (1)该种群产生的S配子和s配子的比例各是多少？子一代基因型频率是多少？ (2)子一代种群的基因频率各是多少？ (3)子二代、子三代以及若干代以后，种群的基因频率会同子一代一样吗？请完成下表： 亲代基因型的比例 SS(10%) Ss(20%) ss(70%) 配子的比例 S(10%) S(10%) s(10%) s(70%) 子一代基因型频率 SS(4%) Ss(32%) ss(64%) 子一代基因频率 S(20%) s(80%) 子二代基因型频率 SS(____) Ss(____) ss(____) 子二代基因频率 S(____) s(____) (4)若上述讨论的桦尺蛾种群，在树干变黑这一环境条件下，种群中浅色个体每年减少10%，黑色个体每年增加10%。第2年、第3年，该种群的基因频率各是多少？根据基因型频率计算每年的基因频率，完成下表。 计算项目 第1年 第2年 第3年 个体数 占比 存活个 体数 占比 存活个 体数 占比 基因 型频 率 SS 10 10% 11 11.5% 12 13% Ss 20 20% 22 22.9% 24 26% ss 70 70% 63 65.6% 57 61% 基因 频率 S 20% s 80% 结论：自然选择会使种群基因频率发生________改变。 提示：(1)S配子占20%，s配子占80%。子一代基因型频率：SS占4%，Ss占32%，ss占64%。 (2)子一代种群的基因频率S占20%，s占80%。 (3)4%　32%　64%　20%　80%　子二代、子三代以及若干代以后，种群的基因频率与子一代一样。 (4)23%　26%　77%　74%　定向 3．突变具有低频性，为什么还能为生物进化提供原材料？ 提示：虽然突变的频率低，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。 4．生物进化的实质是什么？如何判断一个种群是否发生了进化？ 提示：进化的实质是种群基因频率的改变。判断的依据是种群基因频率是否发生改变。 5．结合教材P111页相关内容及“图4－1－5”，回答下列问题： (1)不同地雀的喙差别很大与什么因素有直接关系？ (2)它们的共同祖先刚迁徙到不同岛屿上时所需食物是否相同？什么原因使得后来发生很大差异？ (3)仙人掌地雀和昆虫地雀是同一物种吗？是什么阻碍它们的基因交流？ (4)请总结物种形成的三个环节。 (5)物种的形成必须经过长期的地理隔离吗？能否在短时间内就形成生殖隔离？请举例说明。 提示：(1)不同岛屿的环境不同，地雀的食物不同。 (2)所需食物相同。外因：地理隔离、自然选择。内因：突变和基因重组、种群基因频率发生改变。 (3)不是。生殖隔离和地理隔离。 (4)隔离、突变和基因重组、自然选择。 (5)不是必须的。如用低温或秋水仙素处理萌发的二倍体西瓜幼苗即可获得四倍体西瓜，四倍体西瓜是新物种，没有经过长期的地理隔离。 【归纳总结】 1．自然选择对种群基因频率变化的影响 (1)原因：在自然选择的作用下，具有有利变异的个体有更多的机会产生后代，种群中相应基因的频率会不断提高；相反，具有不利变异的个体留下后代的机会少，种群中相应基因的频率会下降。 (2)结果：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。 2．有关进化的几个注意点 (1)生物进化是以种群为单位的，而不是以个体或物种为单位的。因为同一物种的个体可能因分布在不同地域而不能进行基因交流。 (2)突变包括基因突变和染色体变异两种，并非仅指基因突变。 (3)基因频率与生物进化的关系 只要基因频率改变，生物就进化；只要生物进化，基因频率一定改变。若基因频率不变，则生物就不进化，基因频率是否改变是判断生物是否进化的有效依据。 3．地理隔离和生殖隔离的比较 (1)图中A属于地理隔离，一旦发生某种地质变化，两个分开的小种群重新相遇，可以再融合在一起。 (2)图中B属于生殖隔离，一旦形成就保持物种间基因的不可交流性，从而保证了物种的相对稳定。 (3)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阶段。 4．物种形成的方式 (1)渐变式 (2)爆发式 物种A、物种B杂种植株异源多倍体 爆发式物种形成是在较短时间内完成的，主要来源于个体的染色体变异或远缘杂交以及染色体加倍等，如六倍体普通小麦的形成。 5．物种形成与生物进化的比较 项目 物种形成 生物进化 标志 生殖隔离出现 基因频率改变 变化后生物和 原来生物的关系 新物种形成，生殖隔离，质变，属于不同的物种 生物进化，基因频率改变，量变，仍属于同一个物种 联系 生物进化不一定导致新物种的形成；新物种一旦形成，则说明生物肯定进化了 题组通关　素养案例 1．下列关于基因频率、基因型频率与生物进化的叙述，正确的是(　　) A．一个种群中，控制一对相对性状的各种基因型频率发生改变，说明物种在进化 B．在一个种群中，控制一对相对性状的各种基因型频率之和为1 C．基因型为Aa的个体自交后代所形成的种群中，A基因的频率大于a基因的频率 D．因色盲患者中男性数量多于女性，所以男性群体中色盲的基因频率大于女性群体 解析　生物进化的实质是种群基因频率定向改变，基因型频率发生改变不能说明种群在进化，A错误；基因型为Aa的个体自交后代所形成的种群中，A、a基因的频率大小取决于自然选择，C错误；基因频率是针对种群而言的，男性群体和女性群体都不能算作种群，D错误。 答案　B 2．下列关于生物进化的叙述，正确的是(　　) A．群体中近亲繁殖可提高纯合子的比例 B．有害突变不能成为生物进化的原材料 C．某种生物产生新基因并稳定遗传后，则形成了新物种 D．若没有其他因素影响，一个随机交配的小群体的基因频率在各代保持不变 解析　杂合子连续自交，子代中纯合子所占的比例会逐渐升高，群体中近亲繁殖，纯合子的比例会升高，A正确；可遗传变异为生物进化提供了原材料，有害突变增加了生物的多样性，也是自然选择的原材料，B错误；某种生物产生新基因并稳定遗传后，可改变基因的频率，但不一定形成新物种，C错误；一个随机交配的小群体，即使没有其他因素的影响，也可能发生可遗传变异，基因频率也会改变，D错误。 答案　A 3．某一小岛上的野兔原种种群由于某种原因造成部分个体分别迁移到了两个其他的小岛上。下图表示野兔原种进化的过程，相关说法不正确的是(　　) A．新物种1与新物种2可能是同一物种 B．由野兔原种形成新物种显示了物种形成的一种方式，即经过地理隔离而达到生殖隔离 C．图中X、Y分别表示突变和基因重组、自然选择，Z仅表示自然选择过程 D．在新物种形成的过程中一定存在种群基因频率的定向改变 解析　新物种1与新物种2可能是同一物种，也可能不是同一物种；图中显示了经过地理隔离而达到生殖隔离形成新物种的方式；种群产生不同性状是突变和基因重组的结果，有利性状的个体保存是自然选择的结果，因此，X、Y分别表示突变和基因重组、自然选择，Z表示若干次突变和基因重组，以及自然选择的作用；在新物种形成的过程中，自然选择的作用使种群的基因频率发生了定向改变。 答案　C 知识点三　生物进化理论发展的意义 新知梳理　素养奠基 1．分子进化的中性学说 (1)提出者：日本学者木村资生。 (2)内容 ①生物进化的主导因素不是自然选择，而是中性突变的随机固定。 ②核酸、蛋白质等分子的碱基、氨基酸会发生一定的置换，通常用它们的置换率来计算相应分子的进化速率。 ③DNA分子产生的突变大部分是中性的，即对生物的生存既无利也无害。 ④当中性突变随机地保留下来，经过日积月累积少成多，就会使同种生物的不同种群间出现巨大的差异，形成不同的物种。 ⑤当中性突变积累导致生物性状出现差异之后，自然选择才会发生作用，造成表型进化。 2．生物进化理论发展的意义 【判断正误】 1．中性学说认为，生物进化的主导因素不是自然选择，而是中性突变的随机固定。(√) 2．中性学说并不为大多数人接受。(×) 3．中性学说认为，DNA分子突变大部分是中性的。(√) 4．中心学说揭示了分子水平的进化规律，与现代综合进化理论相违背。(×) 5．生物进化理论对生物学的发展和人们的思想观念都具有重要影响。(√) 探究学习　素养形成 1．人和鲨鱼的血红蛋白α链氨基酸差异率为53.2%，人和狗的血红蛋白α链氨基酸差异率为16.3%。这能说明什么问题？ 提示：这说明人和鲨鱼的亲缘关系较远，人和狗的亲缘关系较近。 2．1968年，日本生物学家木村资生提出了分子进化中性学说。主要内容为多数或绝大多数基因突变是中性的，无所谓有利或不利，对生物体既没有好处也没有害处。你能举些例子支持他吗？ 提示：决定氨基酸的密码子大多不止一个，密码子中的第三个碱基置换往往不会改变氨基酸的组成，如密码子UUU突变成UUC，它们编码的氨基酸都是苯丙氨酸；基因中的内含子和重复序列发生突变同样也不会影响蛋白质的氨基酸组成；还有一些基因的突变虽然能够改变蛋白质的氨基酸组成，但这种蛋白质的功能并不受影响或影响很小。因此，这些基因突变是中性的。 3．现代综合进化论揭示了种群进化的规律，中性学说揭示了分子水平的进化规律。请分析它们之间是存在矛盾冲突的吗？ 提示：两者并不矛盾，更不对立，只是各自的侧重点不同。现代综合进化论侧重于个体、群体，即宏观水平；中性学说侧重于分子，即微观水平；两者相互补充，更好地阐述了生物进化的本质。 【归纳总结】 中性学说与现代综合进化论的比较 　　　名称 项目　　　 中性学说 现代综合进化论 区别 突变 突变大部分是中性的 为进化提供了原材料 进化的主导因素 中性突变的随机固定 自然选择决定进化的方向 研究水平 分子水平 个体、群体水平 联系 一个侧重于宏观水平，一个侧重于微观水平，二者相互补充，更好地解释了生物进化的现象及本质 题组通关　素养案例 1．下列关于中性学说的说法，错误的是(　　) A．中性学说的研究侧重于分子，即微观水平 B．DNA产生的突变大部分是中性的 C．中性学说与现代综合进化论是对立的 D．中性突变对生物的生存既无利也无害 解析　中性学说是现代综合进化论的补充和发展，两者不是对立的关系，而是继承和创新的关系。 答案　C 2．下列对生物进化理论的内容及其意义的叙述，错误的是(　　) A．生物进化理论仅阐明了生物之间的联系 B．生物进化理论的发展，对现代生物科学的发展具有重要意义 C．生物进化理论所揭示的原理有助于人类进行良种选育、植物栽培等实践活动 D．生物进化理论的发展有助于人们树立人与自然和谐发展的观念 解析　从生物自身及其与环境的相互关系分析，生物进化理论揭示了生物产生、发展和进化的客观规律，阐明了生物与生物、生物与无机环境之间的普遍联系。 答案　A [材料情境] 杂交实验表明，桦尺蛾体色受一对等位基因S和s控制，黑色(S)对浅色(s)是显性。在19世纪中叶以前，桦尺蛾种群中S基因频率很低，在5%以下，到了20世纪中叶，该基因的频率上升到95%以上。 探究： (1)在19世纪时，桦尺蛾的栖息地曼彻斯特地区树干上长满了浅色的地衣，在此环境条件下，种群s的基因频率高的原因是什么？ (2)随着英国工业的发展，工业炼铜使地衣不能生存，树皮暴露，并被煤烟熏成黑褐色，在此环境条件下，种群S的基因频率升高的原因是什么？ 提示：(1)浅色型(ss)桦尺蛾体色与环境色彩一致，不易被鸟类捕食，生存和繁殖后代的机会多，导致s基因频率高。 (2)黑色型(SS或Ss)桦尺蛾的黑色成了一种保护色，黑色型个体逐渐增多，导致S基因频率升高。 [课堂小结] 1．重要概念：种群是进化的基本单位；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。 2．生命观念：形成以达尔文自然选择学说为核心的现代生物进化理论。 3．科学思维：运用数学的方法探讨种群基因频率的变化。 4．科学探究：通过探究自然选择对种群基因频率变化的影响及抗生素对细菌的选择作用，阐明自然选择在进化中的作用。 学科网（北京）股份有限公司 $$