2026届高三生物一轮复习课件第21讲 进化的理论

第21讲 进化的理论 一、 生物有共同祖先的证据 1.达尔文的生物进化论两大学说 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。 (1)化石证据 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 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。 从动物的牙齿化石 推测它们的饮食情况 从动物的骨骼化石 推测其体型大小和运动方式 从植物化石 推测其形态、结构和分类地位 化石是研究生物进化最直接、最重要的证据 2. 共同由来学说的证据 大部分化石发现于沉积岩的地层中 地层年龄 百万年前 首次出现的 生物类群(化石) 245—144 鸟类、哺乳类 360—286 爬行类 408—360 昆虫、两栖类 505—438 鱼类 700 多细胞生物 2100 单细胞真核生物 大量化石证据,证实了生物是由原始的共同祖先经过漫长的地质年代逐渐进化而来的,而且还揭示出生物由简单到复杂、由低等到高等、由水生到陆生的进化顺序 一、生物有共同祖先的证据 概念: 事实: 意义: 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。 ①蝙蝠的翼、鲸的鳍、猫的前肢、人的上肢 都是同源器官 ②具有同源器官的生物是由共同祖先演化而来的 ③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 为生物是否有共同祖先寻找证据 (2)比较解剖学证据 2. 共同由来学说的证据 一、 生物有共同祖先的证据 一、 生物有共同祖先的证据 概念: 事实: 研究动植物胚胎的形成和发育过程的学科。 ①人和鱼的胚胎在发育早期都出现鳃裂和尾 ②人和其他脊椎动物在胚胎发育早期都有彼此相似的阶段 意义: 支持了人和其他脊椎动物有共同祖先的观点 (3)胚胎学证据 2. 共同由来学说的证据 一、 生物有共同祖先的证据 (4)细胞和分子水平证据 细胞水平 物质基础 结构基础 细胞代谢 细胞生命活动 分子水平 遗传物质 遗传信息流动 细胞学说 化学元素种类大致相同,无机物和有机物。 细胞膜、细胞质、核糖体、DNA和RNA。 都能细胞呼吸,ATP是直接能源物质。 增殖、分化、衰老、凋亡。 细胞生物都以DNA作为遗传物质。DNA的结构均为双螺旋结构,亲缘关系越近的生物,DNA序列相似性越高 都遵循“中心法则”,共用一套遗传密码。 体现生物界的统一性。 2. 共同由来学说的证据 细胞和分子水平的证据 思考:根据以上资料,你可以得出什么结论? 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。 人和其他动物细胞中普遍含有细胞色素c,说明生物由共同的祖先进化而来。 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/个 0 1 11 13 14 21 27 31 43 44 差异越小,说明亲缘关系越近。 二、 自然选择与适应的形成 1.适应 含义: ①指生物的_适合于完成一定的_; 形态结构 功能 ②生物的_适合于该生物在一定的_中生存和繁殖。 形态结构及其功能 环境 特点: 相对性:没有任何一种适应是绝对的,即适应都是相对的。 普遍性:所有生物都具有适应因环境的特征. 兰花螳螂 雷鸟 箭毒蛙 适应具有相对性的原因 适应性特征来自遗传,即来源于可遗传的有利变异的逐代积累,是对之前的环境适应的结果。 但由于环境总是处于不断变化中的,遗传的稳定性与环境不断变化之间的矛盾是适应相对性的根本原因。 雷鸟—冬天 雷鸟—夏天 2.拉马克的进化学说 内容: 意义: 用进废退和获得性遗传是生物进化的原因,生物是由低等到高等逐渐进化的。 ①否定了神创论和物种不变论 ①提出的用进废退和获得性遗传的观点缺少科学证据的支持,大多来自主观臆测 不足: ②历史上第一个提出比较完整的进化学说 ②过于强调环境的变化直接导致物种的改变,具有局限性 二、 自然选择与适应的形成 长颈鹿以树叶为食,草地退化( )后,要吃树叶,于是使劲将颈伸长( ),这样颈越伸越长( ),并且这一性状能遗传给后代( )。长此以往,终于形成了现在的长颈鹿。 项目 拉马克进化学说 进化原因 变异方向 适应性 进化方向 外界环境的影响 环境和动物的意愿(器官使用情况)可导致定向变异。 定向的变异都是适应环境的。 生物自身决定的。 运用拉马克的进化学说解释长颈鹿的长颈。 思考: 环境改变 主观意愿 用进 获得性遗传 2.拉马克的进化学说 二、 自然选择与适应的形成 2.达尔文的自然选择学说 (1)主要观点: ①适应的来源是可遗传的变异 ②适应是自然选择的结果 (2)主要内容: (1)过度繁殖——自然选择的条件 (2)生存斗争——自然选择的手段,进化的动力 (3)遗传变异——自然选择的基础,进化的内因 (4)适者生存——自然选择的结果 二、 自然选择与适应的形成 由此可见,群体中出现_和_是适应形成的必要条件。 可遗传的有利变异 环境的定向选择 事实1: 生物都有 的倾向。 推论1: 个体间存在着 . 推论2: 具 的个体,生存并留下后代的机会多 事实2: 物种内的个体数能保持稳定。 事实3: 资源是有限的。 事实4: 同种个体间普遍存在差异。 事实5: 许多变异是可以 的 推论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 的生物新类型 自然选择的结果 (1)自然选择学说的解释模型 过度繁殖 生存斗争 有利变异 适应特征 3.达尔文自然选择学说 遗传 内容: 意义: ①过度繁殖;②生存斗争;③遗传变异;④适者生存 不足: ①没有阐明遗传变异的本质 使生物学第一次摆脱了神学的束缚,走上科学的轨道 (2)自然选择学说的内容、意义、不足 ②局限于个体水平 ③不能很好地解释物种大爆发等现象 二、 自然选择与适应的形成 3.达尔文自然选择学说 揭示了生物界的统一性是由于所有生物都有共同祖先 科学解释了生物的多样性和适应性是进化的结果 [概念辨析] 用自然选择学说解释长颈鹿的脖子。 拉马克与达尔文进化学说的比较 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 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 由生物自身决定 由自然选择决定 都认为生物是由简单到复杂、由低等到高等逐渐进化的 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 变异 方向 适应性 进化 方向 联系 归纳提示 aa A_ 思考:自然选择的直接作用对象是基因型还是表型?生物进化的基本单位是个体还是种群? 自然选择直接作用的是生物的个体,而且是个体的表型。但是,在自然界,没有哪个个体是长生不死的,个体的表型会随着个体的死亡而消失,决定表型的基因却可以随着生殖而世代延续,并且在群体中扩散。 研究生物的进化,仅研究个体和表型是不够的,还必须研究群体基因组成的变化。 三、 现代生物进化理论 ① 是生物进化和繁殖的基本单位; ② 和 是产生进化的原材料。 ④ 导致物种的形成, 导致生物多样性的形成。 种群 自然选择 共同进化 ③ 决定生物进化的方向,导致种群基因频率定向改变。 突变 基因重组 隔离 三、 现代生物进化理论 1.种群是生物进化的基本单位 ①种群概念: ②基因库: ③基因频率: 基因频率= 某基因的数目 该基因的等位基因的总数 100% ④生物进化的实质: 生活在一定区域的同种生物全部个体的集合。 一个种群中全部个体所含有的全部基因。 在一个种群基因库中,某个基因占全部等位基因数的比值。 种群基因频率发生改变 2.突变和基因重组产生进化的原材料 三、 现代生物进化理论 生物的变异是_的,只是产生了生物进化的_,不能决定生物进化的方向。 生物突变的有利和有害不是绝对的,往往取决于生物的_。 基因突变 染色体变异 基因重组 生存环境 不定向 原材料 来源: 突变: 可遗传变异 特点: 相对性: 形成: 基因突变产生新基因。 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。 [易错提醒] 环境改变导致生物变异一般是不能遗传的,不能为生物进化提供原材料。 3.自然选择决定生物进化的方向 三、 现代生物进化理论 不断淘汰_的基因,积累_的基因。 不利变异 有利变异 原因: 自然选择的影响 结果: 对象: 个体表现型 直接作用 最终选择 基因方面 性状方面 种群的基因频率发生_改变。 导致生物朝着一定的方向不断进化 决定表现型的基因 定向 (必修2 P112探究 实践)树干变黑会影响桦尺蛾种群中浅色个体的出生率吗?原因是? 会 许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食 三、 现代生物进化理论 4.隔离导致物种的形成 类型 原因 之间一般是不能_的,即使交配成功,也不能产生 。 地理上的障碍 实质 不同种群间的个体,在自然条件下基因_的现象 相互交配 不能自由交流 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 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。 (1)物种的概念: (2)隔离的概念: (3)隔离的类型: 不同物种 可育后代 生殖隔离 地理隔离 三、 现代生物进化理论 (4)新物种的形成过程 4.隔离导致物种的形成 地理 隔离 自然选择 生殖隔离 不同的种群出现不同的突变和基因重组。 不同种群间不发生基因交流。 食物和栖息条件个不相同。 自然选择对不同种群基因频率的改变所起的作用不同。 基因库形成明显差异,并逐步出现生殖隔离,从而形成不同物种。 [易错提醒] 种群≠物种,物种的形成也不一定要经过地理隔离。 三、 现代生物进化理论 4.隔离导致物种的形成 ①渐变式: (4)新物种的形成过程 ①_为生物的进化提供原材料。 ②_决定生物进化的方向。 ③_是物种形成的必要条件。 突变和基因重组 自然选择 隔离 物种形成的三个基本环节 突变和基因重组 自然选择 改变 种群基本因频率 基因库的差别 积累 时间 地理隔离 导致 种群间生殖隔离 标志 物种形成 ①一般经过长期的地理隔离,然后形成生殖隔离,也可能不经过地理隔离直接形成生殖隔离,如多倍体的产生;②只有地理隔离_形成生殖隔离,但能产生亚种,如东北虎和华南虎;③_是物种形成的标志,是物种形成的最后阶段,是物种间的真正界限。 三、 现代生物进化理论 4.隔离导致物种的形成 不一定 生殖隔离 ②爆发式: (4)新物种的形成过程 在自然界里还存在另一种物种形成方式,它往往只需要几代甚至一代就完成了,而且不需经过地理隔离。 例如,多倍体植物的形成就是如此。自然界里几乎将近一半的被子植物和某些栽培作物就是这样形成的。 5.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 变化后生物与原生物的关系 二者关系:①生物进化的实质是 的改变,这种改变可大可小, 会突破物种的界限,即生物进化 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 的结果 三、 现代生物进化理论 出现生殖隔离 基因频率改变 属于不同物种 可能属于同一物种 种群基因频率 不一定 不一定 长期进化 出现了地理隔离,一定是不同的物种吗? 出现了生殖隔离,一定是不同的物种吗? 不一定 一定 在自然选择的作用下,种群的基因频率会_,导致生物_。 发生定向改变 朝着一定的方向不断进化 1.自然选择改变种群基因频率的过程: 在自然选择的作用下,具有_的个体有更多的机会产生后代,种群中相应的基因的频率会不断_; 相反,具有_ _的个体留下后代的机会少,种群中相应基因的频率会_ _; 有利变异 提高 不利变异 下降 2.生物进化的实质: 种群基因频率在自然选择作用下的定向改变 (P114) 4.生物进化的方向是指 。 适应环境的方向 3.“自然选择”中的自然是指 。 环境 自然选择决定了生物进化的方向 三、 现代生物进化理论 (1)拉马克认为生物的适应性特征的形成是用进废退和获得性遗传的结果。 ( ) (2)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。( ) (3)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,细菌中出现了抗药性强的个体。( ) (4)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。( ) (5)生物进化的内因是生存斗争。( ) 易错辨析 √ 抗生素对抗药性的个体进行选择 ①种内斗争 ②种间斗争 ③生物与非生物之间的斗争 遗传和变异 由于当时科学发展水平的限制,自然选择学说对遗传性和变异性以及遗传和变异的本质没有做出科学的解释 (1)自然选择通过作用于个体而影响种群的基因频率( ) (2)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( ) (3)生物进化的实质是种群基因型频率的改变( ) (4)生物多样性的形成也就是新的物种不断形成的过程( ) (5)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(如东北虎和华南虎) ( ) (6)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( ) (7)物种的形成不一定经过地理隔离。有时不经过地理隔离也能直接形成生殖隔离( ) 易错辨析 思考 讨论:各种各样的抗生素对治疗细菌感染造成的疾病发挥着重要作用。一种抗生素使用一段时间后,杀菌效果就会下降,原因是细菌产生了抗药性。试用达尔文的自然选择学说解释细菌产生抗药性的原因,并分析这一解释有什么不够完善之处。 细菌在繁殖过程中会产生各种可遗传的变异,其中就有抗药性强的变异。在未使用抗生素时,抗药性强的变异不是有利变异,这样的个体在生存斗争中不占优势;使用抗生素以后,抗药性弱的个体大量死亡,抗药性强的个体有机会产生更多的后代,一段时间以后,抗生素的杀菌效果就会下降。 四.细菌耐药性形成的原因 如图是利用影印培养技术获得抗链霉素大肠杆菌的实验。 最后在试管12中获得了较纯的抗链霉素菌落。 链霉素 (1)3号、7号、11号培养基中加入链霉素的作用是_, 3号培养皿中的菌落比1号、2号中的菌落少很多,这说明了:_。 (3)该实验说明抗药性是自发的,还是在链霉素作用下产生的?该实验最关键的设计思路什么? 作为选择作用 发生抗药性突变的大肠杆菌数量少 大肠杆菌的抗药性突变是随机自发的,而不是在链霉素的作用下产生的。设计对照实验,2、6、10得到的抗药性细菌一直没有接触链霉菌。 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。 目的要求 通过观察细菌在含有抗生素的培养基上的生长状况,探究抗生素对细菌的选择作用。 探究抗生素对细菌的选择作用 知识点五、实验:探究抗生素对细菌的选择作用 考点二 现代生物进化理论 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 。在实验室连续培养细菌时,如果向培养基中添加抗生素, 有可能存活下来。 耐药性 耐药菌 2.方法步骤: 相互 垂直 涂布 器 ① ② ③ ④ 知识点五、实验:探究抗生素对细菌的选择作用 考点二 现代生物进化理论 2.方法步骤: 不含抗生素 抗生 素纸片 12 ~16 h 抑菌 圈的直径 抑菌圈边缘 知识点五、实验:探究抗生素对细菌的选择作用 考点二 现代生物进化理论 3.实验结论: (1)细菌耐药性的出现是发生了_; (2)抗生素的选择作用导致了耐药菌比例的逐渐_。 可遗传的变异 升高 4.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。 八、现代生物进化理论 ①适应是自然选择的结果; ②种群是生物进化的基本单位; ③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; ④生物进化的过程实际是生物与生物、生物与无机环境协同进化的过程; ⑤生物多样性是协同进化的结果。 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: 教材深挖拓展及长句表达 二、长句表达 5.(生产实践)四倍体西瓜植株是不同于二倍体西瓜植株的新物种理由是什么? 与二倍体西瓜植株产生了生殖隔离,四倍体西瓜植株能自由交配产生可育后代 6.(生产实践)用现代生物进化理论解释“长期使用杀虫剂,发现灭虫效果越来越差”的原因是什么? 经自然(杀虫剂)选择作用,种群中抗药性基因频率升高 7.(科学思维)“精明的捕食者”策略对人类利用资源有什么启示? “精明的捕食者”策略可启发人们对资源利用应做到“合理”,当某种资源过于繁盛时,应适当“收割”,这不仅有利于该资源自身发展,也必将有利于为“其他资源”腾出生存或发展空间,从而有助于人们获得更丰富的资源。 生物多样性的形成 1.协同进化 一、 协同进化与生物多样性 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。 作用对象 作用结果 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 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。 捕食者的意义 捕食者所捕食的大多是被捕食者中老年、病弱或年幼的个体,客观上起到促进被捕食者种群发展的作用,捕食者一般不能将所有的猎物吃掉,否则自己也无法生存。 类 型 生物与生物之间 生物与无机环境之间 种间互助 种间斗争 具有细长口器的蛾与细长花距的兰花 捕食 猎豹与斑马 寄生 黏液瘤病毒与兔子 竞争 农作物与杂草 生物影响环境,环境影响生物 地球早期无氧环境 _生物 _生物出现 空气中有氧气 _生物出现 厌氧 光合 好氧 (必修2 P122思考 讨论)地球上最早出现的是哪一类生物? 就植物和动物而言,最早登陆的是哪类?原因是? 厌氧的单细胞生物 植物 没有植物,动物登陆后就会饿死 1.协同进化 一、 协同进化与生物多样性 生物进化的历程 一、 协同进化与生物多样性 生物多样性包括_多样性、_多样性和_多样性。 基因 物种 生态系统 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 (1)生物多样性的内容 遗传(基因)多样性是形成物种多样性和生态系统多样性的基础,反过来物种多样性和生态系统多样性又影响遗传(基因)多样性。 2.生物多样性 一、 协同进化与生物多样性 转录翻译 蛋白质多样性 生物性状多样性 直接原因 生物多样性 根本原因 DNA多样性 分子水平 进化角度 协同进化 (2)生物多样性的形成的原因 (3)研究生物进化历程的主要依据:_。 化石 2.生物多样性 一、 协同进化与生物多样性 生物进化理论在发展 (1)中性 突变理论 (2)协同进化的原因 基因突变对生物适应性的影响并不是_的, 大量的基因突变是_的。 决定生物进化的方向是_的逐渐积累,而不是自然选择。 非益即害 中性 中性突变 物种形成并不都是_的结果,而是_与_交替出现的过程。 渐变 物种长期稳定 迅速形成新种 生物进化论不会停滞不前,而是在不断发展。 3.生物进化理论在发展 一、 协同进化与生物多样性 (2022 河北卷)某植物叶片含有对昆虫有毒的香豆素,经紫外线照射后香豆素毒 性显著增强。乌凤蝶可以将香豆素降解,消除其毒性。织叶蛾能将叶片卷起,取食 内部叶片,不会受到毒害。下列叙述错误的是( ) 。 C A.乌凤蝶进化形成香豆素降解体系,是香豆素对其定向选择的结果 B.影响乌凤蝶对香豆素降解能力的基因突变具有不定向性 C.为防止取食含有强毒素的部分,织叶蛾采用卷起叶片再摄食的策略 D.植物的香豆素防御体系和昆虫的避免被毒杀策略是协同进化的结果 二、 基因频率及基因型频率的相关计算 1.基因频率与基因型频率 项目 基因频率 基因型频率 公式 外延 某基因频率=该基因的数目 该基因与其等位基因的总数 100% 某基因型频率=该基因型的个体数 总个体数 100% 生物进化的实质是指种群基因频率的改变 基因型频率改变,基因频率不一定改变 2.基因频率、基因型频率的计算 二、 基因频率及基因型频率的相关计算 2.基因频率的计算 类型一:根据定义计算基因频率和基因型频率 2.(2023 山东德州模拟)某小鼠群体中,A+、A和a互为等位基因,该种群 基因型及个体数如下表: 基因型 A+A+ A+A A+a AA Aa aa 个体数 100 200 300 100 200 100 下列说法错误的是( ) A.A+的基因频率是35% B.A+、A、a是基因突变的结果 C.A+和A的根本区别是碱基序列不同 D.该小鼠群体所有的A+、A、a基因,构成小鼠的基因库 D 3.(2023 河南名校联盟)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 C A.85% B30% C.20% D15% “公式法”求解基因频率(以常染色体上一对等位基因A和 为例) A基因频率基因型频率 基因型频率。 基因频率基因型频率 基因型频率。 即, 。 已知人眼的褐色对蓝色 是显性,在一个有30 000人的人群中,蓝眼的 有3 600人,褐眼的有26 400人,其中纯合子有12 000人。那么在这一个人群中 和 A基因频率分别为( ) 。 C A.0.64和0.36 B.0.50和0.50 C.0.36和0.64 D.0.82和0.18 根据遗传平衡定律计算基因频率和基因型频率 1.前提:在理想种群中。 (1)种群足够大。 (2)所有雌、雄个体之间自由交配并产生后代。 (3)没有迁入和迁出。 (4)没有自然选择。 (5)没有基因突变。 2.计算公式:当等位基因只有两个(设为A、a)时,设p表示A的基因频率,q表示a的基因频率,则: 基因型AA的频率= ; 基因型Aa的频率= ; 基因型aa的频率= ; (p+q)2= =1。 若已知某种纯合子的基因型频率,即可直接开方求出相应基因的频率。如在进行有性生殖的理想种群中,某种群隐性性状(aa)的频率为0.01,则a的基因频率为= 。 p2 2pq q2 p2+2pq+q2 0.1 Lavf58.76.100 某基因频率=eq \f(某基因总数,某基因和其等位基因的总数) 100% (1)若在常染色体或XY同源区段上,某基因频率=eq \f(某基因总数,种群个体数 2) 100%。 (2)若仅在X染色体上,某基因频率=eq \f(某基因总数,2 女性个体数+男性个体数) 100%。 $