1、1第一节 生物进化理论学习目标 知识概览(教师用书独具)1说明现代生物进化理论的主要内容。(重难点)2探讨生物进化论的观点对人们思想观念的影响，能运用生物进化论的观点解释一些生物现象。(重难点)3运用数学方法讨论种群基因频率的变化。(难点)4了解达尔文的自然选择学说和分子进化的中性学说。自 主 预 习探 新 知一、早期的生物进化理论1拉马克的进化学说(1)拉马克的进化观点物种是可变的，所有现存的物种都是从其他物种演变而来的。生物本身存在由低级向高级连续发展的内在趋势。环境变化是物种变化的原因。“用进废退”和“获得性遗传” 。(2)评价拉马克的进化学说中主观推测较多，但内容颇为系统、丰富，为后来
2、的达尔文的进化学说诞生奠定了基础。2达尔文的进化学说(1)达尔文进化学说的三个观点Error!适应的第一步是变异的产生，第二步是通过生存斗争对变异进行选择。(2)局限：不能科学的解释遗传和变异的本质，以及自然选择如何对可遗传的变异起作用等问题。(3)达尔文对变异的解释二、现代生物进化理论1现代综合进化论2(1)代表者：杜布赞斯基等。(2)内容Error!(3)种群进化的实质：种群内基因频率的改变。种群：生活在一定区域的同种生物的全部个体。种群不仅是生殖的基本单位，还是生物进化的基本单位。种群基因库：一个生物种群中全部个体所含有的基因总和。基因频率：指在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数
3、的比率。基因型频率：指某种基因型的个体在种群中所占的比率。影响基因频率的因素：基因突变、基因重组、染色体变异、自然选择、迁移、遗传漂变。(4)生物进化的方向：通过自然选择保留有利变异，利于个体生存和繁衍后代，使生物向着适应环境的方向发展。(5)物种和隔离物种：指分布在一定的自然地域，具有一定的形态结构和生理功能特征，而且在自然状态下能够相互交配并能繁殖可育后代的一群生物个体。隔离的含义指不同种群的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。隔离的类型隔离Error!2分子进化的中性学说(1)提出者日本学者木村资生。(2)内容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。每种生物的信息大
4、分子都有一定的进化速率。DNA 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。当中性突变随机地遗传漂变，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。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而导致表现型进化。3生物进化理论发展的意义3基础自测1判断对错(1)生存斗争就是生物和生物之间的斗争。 ( )(2)达尔文认为适应的第一步是生存斗争，第二步是变异的产生。 ( )(3)自然选择决定了生物变异和进化的方向。 ( )(4)种群基因频率改变，生物一定进化。 ( )(5)种群越大，遗传漂变的效应越小；种群越小，遗传漂变的效应越大。(
5、)(6)中性学说认为，DNA 分子突变大部分是中性的。 ( )提示：(1) 生物斗争包括生物与生物、生物与环境之间的斗争。(2) 达尔文认为适应的第一步是变异的产生，第二步是生存斗争。(3) 自然选择决定生物进化的方向。(4) (5) (6)2下列关于达尔文进化学说和拉马克进化学说区别的叙述，正确的是( ) 【导学号：01632180】A达尔文认为环境的变化可以引起不定向的变异B拉马克认为不定向的变异是由生物的意愿决定的C达尔文认为生物变异后就能适应环境D拉马克认为生物通过变异适应环境D 达尔文认为环境起选择作用，变异是不定向的，只有具有有利变异的个体才能适应环境，并得到保留；拉马克认为生物的
6、变异是定向的，生物体为了适应环境而产生相应的变异。3下列符合现代生物进化理论的叙述是( )A物种是神创的B物种是不变的C种群是生物进化的基本单位D用进废退是生物进化的原因4C 现代生物进化理论的主要内容包括种群是生物进化的基本单位、可遗传的变异是生物进化的原材料、自然选择决定生物进化的方向、隔离在物种形成中的作用、共同进化与生物多样性的形成，C 项正确；物种是神创的和物种是不变的是荒谬的观点，用进废退是拉马克学说的内容，A、B、D 三项均错误。合 作 探 究攻 重 难早期的生物进化理论背景材料我国西北地区降水十分稀少，地表温度很高。这种荒漠地 区生物种类极少，右图是生长在该地的一种植物骆驼刺。
7、它 的根系发达，叶呈刺状，有角质层。思考交流1用拉马克的观点，如何解释骆驼刺的根系发达？提示：骆驼刺为了吸收地下深处的水，根不断生长使得根系发达。2骆驼刺的早期变异一定是呈刺状吗？提示：不一定。变异是不定向的。3用达尔文的观点如何解释骆驼刺的叶呈刺状？提示：骆驼刺先产生了各种变异，叶呈刺状是有利变异，经自然选择后被保留下来。归 纳 总 结 1拉马克的进化学说(1)观点及主要内容名称 内容用进废退凡是没有达到其发展限度的每一种动物，它的任何器官，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获得性遗传在环境条件的影响
8、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(2)对拉马克进化学说的评价历史贡献：a拉马克的进化学说是历史上第一个提出的比较完整的进化学说。b该学说否定了神创论和物种不变论，认为生物是逐渐进化而来的以及物种是可变的，这对进化论的发展起到了重要作用。局限性：a拉马克将进化原因归于“用进废退”与“获得性遗传” ，这大都属于主观推测，缺乏科学证据的支持。5b过于强调环境的变化导致物种的改变。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。c认为生物因用进废退而获得的性状都是可以遗传的。2达尔文的进化学说
9、(1)内容：过度繁殖、生存斗争、遗传变异和适者生存。(2)关系图解(3)分析过度繁殖自然选择的外因：生物体普遍具有很强的繁殖能力，如每条雌性鲫鱼一年所产的卵中，大约有 3 000 个可以孵化。生存斗争自然选择的动力：生存斗争包括三个方面，即生物与无机环境之间的斗争、种内斗争和种间斗争(竞争)。而种内斗争对某个个体是不利的，对物种的生存是有利的。遗传和变异进化的内因：生物产生的后代中，具有各种各样的差异，即变异具有不定向性，生物的变异可以分为两类：变异Error!适者生存自然选择的结果：生物产生的不定向变异，由自然选择决定其保留或淘汰。自然选择只选择与环境相适应的变异类型，通过多次的选择，生物微
10、小的变异得到积累。(4)自然选择在生物进化中的作用选择的对象：自然选择表面上是对个体的选择，实质上自然选择直接对个体所包括的变异性状进行选择。选择的因素：外界环境，包括无机环境和生物环境。选择的手段：生存斗争。特别提醒：达尔文自然选择学说和拉马克进化论的核心区别是：拉马克强调环境变化导致生物主动发生变异；达尔文强调生物本来就存在各种变异，环境把适应性强的变异选6择出来了。典例通关某人曾把原产丹麦和德国的白三叶草移到瑞典栽培，这里的气候比较寒冷。最初白三叶草茎、叶的单位面积产量很低，但经过若干年后，产量显著提高。人们对这一事实做出以下几点解释，其中不符合达尔文的进化学说的是( ) 【导学号：01
11、632181】A不耐寒的个体被自然淘汰B耐寒的个体得以生存并繁衍C白三叶草在生长过程中逐渐适应了新的环境D这是一个自然选择的过程技巧点拨 掌握并理解达尔文进化学说内容是解题关键。C 白三叶草本身存在抗寒个体的变异，环境(气候比较寒冷)使抗寒个体得以生存并繁衍，使耐寒性状在后代中积累和加强。不耐寒的个体在与无机环境的斗争中被自然淘汰，因此选项 A、B、D 符合达尔文的进化学说；选项 C 的解释完全是拉马克“用进废退” “获得性遗传”的观点，与达尔文的进化学说不符，故选 C。(1)达尔文进化学说的内容包括哪些？提示：过度繁殖、生存斗争、遗传变异和适者生存。(2)白三叶草若干年后产量显著提高，这说明
12、了什么？提示：白三叶草本身具有耐旱产量高的变异，通过自然选择使该性状得以保留并逐代积累，最终导致产量显著提高。活学活用1下图以长颈鹿的进化为例，说明达尔文的自然选择学说。以下说法不正确的是( )A长颈鹿个体之间存在许多性状差异，如颈和前肢的长短不同B生物产生后代的数量往往超过生活环境所能承受的数量而引起生存斗争C颈和前肢长的个体，在生存斗争中容易获得食物而生存并繁殖D自然选择是定向的，使适应环境的长颈鹿个体朝着符合人类需要的方向发展D 自然选择是定向的，它可使生物朝适应环境的方向发展进化，而不是朝向“符合人类需求”的方向发展。2使用农药来防止棉红铃虫，开始效果很好，但长期使用后，效果越来越差。
13、下列叙述正确的是( )A棉红铃虫对农药产生了定向的变异7B棉红铃虫对农药进行了定向的选择C棉红铃虫对农药产生了隔离D农药对棉红铃虫的抗药性变异进行了定向选择D 棉红铃虫本身就存在各种不同变异，使用农药后，棉红铃虫生活环境发生了改变，农药对其不同的变异进行定向的选择，具有抗药性的个体能够生存下来，并逐代积累加强，使农药失去了原有的杀虫效果。1下列有关生物进化的叙述中，不符合达尔文学说基本观点的有( )A遗传和变异是自然选择发生作用的基础B生物的变异是不定向的，自然选择是定向的C变异经过长期的自然选择和积累，就可能产生生物的新类型D环境改变使生物产生定向变异，以适应变化的环境D 达尔文学说认为，生
14、物的变异是不定向的，而环境的选择是定向的。环境的作用是选择不定向的变异，不是引起生物定向的变异。2仔细分析下列现象，除哪项外都符合拉马克的进化学说( ) 【导学号：01632182】A啄木鸟的长喙是长期啄食树内昆虫、反复伸长的结果B在暗洞中生活的鼹鼠，因长期不用眼睛而逐渐失去视觉C蛇的四肢由于长期不用而退化，因而获得匍匐行进的习性D狼和鹿能迅速奔跑，两者进行着相互选择D 法国博物学家拉马克通过对植物和动物的大量观察，提出了“用进废退”和“获得性遗传” ，即生物各种适应性特征的形成都是由于“用进废退”和“获得性遗传” 。也就是说，器官用得越多越发达，器官废而不用就会造成形态上的退化。误区警示：变
15、异、环境和自然选择的关系达尔文认为生物先有多种多样的变异，环境只是对已有的变异进行了选择，并逐渐积累而形成与环境相适应的结果。现代生物进化理论背景材料生物进化是指一切生命形态发生、发展的演变过程。生物从水生到陆生、从简单到复杂、从低等到高等的过程中，呈现出一种进步性发展的趋势。生物进化理论也逐渐发展，终于形成了以自然选择为基础的现代生物进化理论。8思考交流1现代生物进化理论是以什么为单位进行研究的？提示：种群。2生物进化的原材料来自哪里？提示：来自基因突变、染色体变异和基因重组。3物种的形成必需经历什么过程？提示：生殖隔离形成的过程。归 纳 总 结 1理解“突变”的含义(1)可遗传的变异来源于
16、基因突变、基因重组以及染色体变异。其中基因突变和染色体变异统称为突变。基因突变、基因重组和染色体变异都能产生新的基因型，但只有基因突变能产生新的基因(等位基因)。(2)突变的频率虽然很低，但一个种群往往由许多个体组成，而且每一个个体中的每一个细胞都含有成千上万个基因，所以在种群中每一代都会产生大量的突变。例如：果蝇约有 104对基因。假定每个基因的突变率都是 105 ，若有一个中等数量的果蝇种群(约有 108个个体)，那么每一代出现的基因突变数就是(3)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，从而使种群出现大量的可遗传变异。由于突变和基因重组都是随机的、
17、不定向的，因此它们只是提供了生物进化的原材料，不能决定生物进化的方向。(4)生物的变异是否有利取决于它们的生存环境，同样的变异在不同的生存环境中可能有利，也可能有害。2自然选择决定生物进化的方向(1)自然选择使种群基因频率发生定向改变，使生物朝着适应环境的方向进化。如图所示：(2)生物进化的实质：种群基因频率的定向改变。3种群与物种的比较项目 种群 物种9范围生活在一定区域的同种生物的所有个体由分布在不同区域内的同种生物的许多种群组成判断标准种群具有“三同”：同一时间、同一地点、同一物种自然状态下能交配并产生可育后代(不存在生殖隔离)联系一个物种可包括许多种群，一个种群由同一物种组成同一物种的
18、多个种群之间不存在生殖隔离，但存在地理隔离，长期发展下去可成为不同的亚种，进而可能形成多个新物种4.物种形成的环节物种形成的三个环节：突变和基因重组、自然选择、隔离。三者的关系如图：5物种形成的方式与生物进化(1)渐变式：通过长期的地理隔离逐渐建立生殖隔离。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，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，如东北虎和华南虎。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。(2)爆发式：不经地理隔离，短时间建立生殖隔离。如自然界中异源多倍体的形成：物种 A 物种 B 杂种植株 异源多倍体 杂 交 染 色
19、 体 加 倍 爆发式物种形成是在一个较短时间内完成的。主要起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。(3)人工创造新物种通过植物体细胞杂交(如番茄马铃薯)、多倍体远缘杂交(如甘蓝萝卜)、多倍体育种(如八倍体小黑麦)等方式也可以创造新物种。新物种形成的标志生殖隔离，新物种形成不一定经过地理隔离，但不管哪种方式10都需要达到生殖隔离。(4)物种形成与生物进化的关系生物进化的标志是种群基因频率的改变，物种形成的标志是出现生殖隔离。生物进化不一定形成新物种，形成新物种生物必定进化。6基因频率和基因型频率概念比较比较项目 含义 变化后与进化的关系基因型频率 100%该 基 因
20、型 个 体 数种 群 个 体 总 数 生物不一定进化基因频率 100%该 基 因 数全 部 等 位 基 因 数 导致生物进化基因库 种群中全部基因可导致生物进化，它的变化是形成新物种的前提7.哈迪温伯格定律(遗传平衡定律)该定律指出：在一个有性生殖的自然种群中，在符合以下 5 个条件的情况下，各等位基因的频率和基因型频率在一代一代的遗传中是稳定不变的，或者说是保持着基因平衡。这 5 个条件是：(1)种群极大；(2)种群中个体间的交配是随机的；(3)没有突变发生；(4)没有新基因加入；(5)没有自然选择。在一个有性生殖的自然种群中，当等位基因只有一对(Aa)时，设 p 代表 A 基因的频率，q
21、代表 a 基因的频率，则：(pq) 2p 22pqq 21其中 p2是 AA (纯合子)基因型的频率，2pq 是 Aa(杂合子)基因型的频率，q 2是 aa(纯合子)基因型的频率。特别提醒：关于物种和物种形成的 3 个易错点(1)形态、结构一致同一物种。形态、结构一致的生物，有可能具有生殖隔离，两个种群的生物形态、结构相同，但繁殖期不同，这两个种群的生物具有生殖隔离，是两个物种。(2)能产生后代同一物种。两个个体能够交配产生后代，有可能子代高度不育，如马和驴，虽然能够产生子代，但子代不育，因此马和驴是两个物种。(3)生物进化不一定导致物种的形成。生物进化的实质是种群基因频率的改变，即生物进化不
22、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。11典例通关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技巧点拨 明确种群进化和物种形成过程及图中 X、Y、Z 的含文是解题关键。C 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
23、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由于自然选择的作用使种群的基因频率发生了定向改变。(1)新物种形成过程都如图所示吗？提示：不是，如骤变式形成新物种。(2)如何判断新物种 1 和新物种 2 是否是同一物种？提示：让新物种 1 的个体和新物种 2 的个体随机交配，看是否有生殖隔离，若有则不是同一物种，若无则是同一物种。活学活用1下列关于变异、自然选择、物种形成与进化关系的叙述，错误的是( )A突变和基
24、因重组都是随机的、不定向的，为生物进化提供了原材料B自然选择使种群基因频率发生定向改变，使生物向适应环境的方向进化C生物的进化一定导致新物种的形成D基因频率的改变一定导致生物的进化C 突变和基因重组是不定向的，A 正确；自然选择是定向的，B 正确；生物进化的实质是种群基因频率的改变，但进化不一定形成新物种，C 错误，D 正确。2下列能形成新物种的是( ) 【导学号：01632183】A二倍体的西瓜经秋水仙素处理成为四倍体西瓜12B桦尺蛾体色的基因频率由 S(灰色)95%变为 s(黑色)95%C马与驴交配产生了骡D克隆多莉羊A 判断是否形成新物种的标准是新形成的物种与原来物种间是否存在生殖隔离，
25、若存在生殖隔离，说明已形成了新物种，否则还没有形成新物种。A 项中，四倍体西瓜自交能产生可育后代，说明四倍体西瓜属于一个物种，四倍体西瓜与二倍体西瓜杂交产生的三倍体西瓜高度不育，说明二者存在生殖隔离，则四倍体西瓜是一个新物种；B 项中，基因频率发生了改变，说明生物进化了，但未突破种的界限，仍属于同一物种；C 项中骡子不育，不是一个物种；D 项中多莉羊是无性繁殖产生的，其遗传组成基本不变，仍属原来的物种。误区警示：长期的地理隔离产生生殖隔离是物种形成的一般方式，但是有时候长期地理隔离没有产生生殖隔离，也就没有形成新物种，而有时候不经过地理隔离也能产生生殖隔离。当 堂 达 标固 双 基1下列说法符
26、合拉马克进化观点的是( )食蚁兽的舌头变得细长，是食蚊兽长期舔食蚂蚁的结果比目鱼的双眼并列于向光一面，是长期卧伏于海底的缘故长颈鹿经常努力伸长颈和前肢去吃树上的叶子，因此颈和前肢都变得很长鼹鼠由于长期生活于地下，眼睛萎缩、退化病菌抗药性的不断增强是抗生素对病菌的抗药性变异定向选择并逐渐积累的结果A BC DC 拉马克认为生物各种适应性特征的形成是由于用进废退和获得性遗传，即动物的器官越用越发达，相反器官废而不用，就会造成形态上的退化，并且拉马克认为这些因用进废退而获得的性状可以遗传给后代。均为“用进”的实例，为“废退”的实例。拉马克的进化理论和达尔文的自然选择学说的主要区别是：用进废退学说认为
27、“选择在前，变异在后” ，自然选择学说则认为“变异在前，选择在后” 。符合达尔文的自然选择学说。2现代生物进化理论与中性学说的区别在于( )【导学号：01632184】A现代生物进化理论没有从根本上揭示生物进化的实质B中性学说与现代生物进化理论有着根本上的区别，中性学说否定了自然选择C通过中性突变的随机固定由生物个体决定保留和淘汰D中性学说侧重于微观水平，现代生物进化理论侧重于宏观水平13D 现代生物进化理论侧重于在个体以及群体水平研究生物进化，揭示了种群进化规律。中性学说侧重于分子水平研究，揭示了分子水平的进化规律。两者是相互补充的关系，更好地解释了生物进化的现象及本质。3下列对于达尔文进化
28、学说的叙述中，正确的是( )A自然选择所保留的变异，对人类都是有利的B “生存”的“适者” ，对人类都是有益的C在自然选择中，人类起着主导作用D “适者生存，不适者被淘汰”的过程中，起主导作用的是环境条件D 达尔文的进化观点是自然选择学说，他所认为的“有利”和“有害”是对进化的主体而言的。人是自然界的一员，不是自然界的主宰。环境对生物的变异类型起选择作用。4下列观点符合“中性学说”的是 ( )A生物进化的实质是基因频率的改变B自然选择决定生物进化的方向CDNA 分子产生的突变大多数是中性的D隔离是物种形成的必要条件C 现代综合进化论的基本观点为：种群是生物进化的基本单位，生物进化的实质在于基因
29、频率的改变，突变和基因重组产生生物进化的原材料，自然选择决定生物进化的方向，生殖隔离是新物种形成的必要条件。中性学说认为突变大部分是中性的，生物进化的主导因素是中性突变的随机固定。5下列关于基因库的叙述中，错误的是( )A一个种群所含的全部基因叫作这个种群的基因库B生物个体总是要死亡的，但基因库却因种群个体的繁殖而代代相传C种群中每个个体含有种群基因库的全部基因D基因突变可改变基因库的组成C 一个生物种群中全部个体所有基因的总和称为该种群的基因库，种群中每个个体含有的基因种类只是该种群基因库的全部基因的一部分。6果蝇的体色由常染色体上一对等位基因控制，基因型 BB、Bb 为灰身，bb 为黑身。
30、若人为地组成一个群体，其中 80%为 BB 的个体，20%为 bb 的个体，群体随机交配，其子代中 Bb 的比例是( ) 【导学号：01632185】A25% B32%C50% D64%B 群体进行自由交配，交配的组合有 BB BB、BB(雄性) Bb(雌性)、14bbbb、bb(雄性)BB(雌性)，计算得知，子代个体是 BB 的概率是 64%，Bb 的概率是32%，bb 的概率是 4%。7青霉素是一种抗菌素。几十年来由于反复使用，致使某些细菌对青霉素的抗性越来越强。请回答下列问题：(1)青霉素使用之前，细胞对青霉素的抗性存在着_；患者使用青霉素后，体内绝大多数细菌被杀死，这叫做_；极少数抗药
31、性强的细菌活了下来并繁殖后代，这叫做_。青霉素的使用对细菌起了_，这种作用是通过细菌与青霉素之间的_实现的。由于青霉素的反复使用，就会使得抗药性状逐代_并加强。从这个过程可以看出，虽然生物的_是不定向的，但_在很大程度上是定向的。(2)自然选择是把自然界中已存在的_变异选择出来，并使之逐代积累、加强，最终形成生物新品种。(3)上述过程表明自然选择是一个_的过程。解析 根据达尔文自然选择学说可以知道，生物的变异一般是不定向的。细菌对青霉素的抗性存在着个体差异。通过青霉素的选择，抗药性强的细菌通过生存斗争得以生存并繁衍后代，经逐代积累并加强，形成了抗药新类型，而抗药性差的细菌由于不适应环境而被淘汰，这种适者生存、不适者被淘汰的过程就是自然选择。答案 (1)差异 不适者被淘汰 适者生存 选择作用 生存斗争 积累 变异 自然选择(2)有利(3)适者生存、不适者被淘汰核心语句归纳1自然选择学说的三个基本观点是：(1)物种是可变的；(2)生存斗争和自然选择；(3)适应是自然选择的结果。2种群是生物进化的基本单位，进化的实质是种群基因频率的改变。3突变和基因重组产生生物进化的原材料，自然选择决定进化的方向。4隔离是物种形成的必要条件。5中性学说是从分子水平解释生物进化的理论，它认为 DNA 分子产生的突变大部分是中性的，既无利也无害。
