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第28讲 生物进化
达尔文的生物进化理论包含:共同由来学说和自然选择学说。
原始的共
同祖先
适应的形成
物种形成
一、生物有共同祖先的证据
生物有共同的祖先
化石
直接证据
细胞和分子水平
其他证据
比较解剖学证据
胚胎学证据
(一)地层中陈列的证据——化石(直接证据)
一、生物有共同祖先的证据
沉积岩
高等
复杂
教材P100
(二)当今生物体上进化的印迹——其他方面的证据
一、生物有共同祖先的证据
1、比较解剖学证据
肱骨
桡骨
尺骨
腕骨
掌骨
指骨
蝙蝠的翼
鲸的鳍
猫的前肢
人的上肢
形态
和结构
同源器官
生活环境
共同祖先
(二)当今生物体上进化的印迹——其他方面的证据
一、生物有共同祖先的证据
动物胚胎发育的过程
2、胚胎学证据
形成和
发育
共同祖先
(二)当今生物体上进化的印迹——其他方面的证据
一、生物有共同祖先的证据
3、细胞水平的证据
共同祖先
原始
祖先
远近
顺序
D
1.(2023·广东中山调研)下列有关地球上现存生物来自共同祖先的分子生物学证据的说法,错误的是( )
A.大多数现存生物的遗传物质都是DNA
B.亲缘关系越近的生物,其DNA序列相似性越高
C.人与猩猩、恒河猴及兔的血红蛋白基因中的碱基序列有一定的相似性
D.不同生物细胞色素c的氨基酸序列存在较大差异性
考向
结合生物有共同祖先的证据,考查生命观念
【典例·精心研深】
【典例·精心研深】
B
2.(2023·山东日照质检)化石、比较解剖学、胚胎学、分子生物学等在研究生物进化过程中起了重要的作用。下列有关生物进化的叙述,错误的是( )
A.化石可作为生物进化的直接证据
B.鲸的鳍和蝙蝠的翼在外部形态、功能上不同,说明它们是由不同的祖先进化而来的
C.人和鱼的胚胎发育经历了有鳃裂及有尾的阶段,可以用人和鱼有共同祖先来解释
D.亲缘关系越近的生物,在细胞代谢、DNA的结构与功能等方面共同特征越多
2.[2023浙江6月-T3] 不同物种体内会存在相同功能的蛋白质,编码该类蛋白质的DNA序列以大致恒定的速率发生变异。猩猩、大猩猩、黑猩猩和人体内编码某种蛋白质的同源DNA序列比对结果如下表,表中数据表示DNA序列比对碱基相同的百分率。下列叙述错误的是( )A. 表中数据为生物进化提供了分子水平的证据B. 猩猩出现的时间早于大猩猩、黑猩猩C. 人类、黑猩猩、大猩猩和猩猩具有共同的祖先D. 黑猩猩和大猩猩的亲缘关系比黑猩猩与猩猩的亲缘关系远
大猩猩 黑猩猩 人
猩猩 96.61% 96.58% 96.70%
大猩猩 98.18% 98.31%
黑猩猩 98.44%
D
二、自然选择与适应的形成
1、适应的含义:
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、适应的特点:
(1)适应的普遍性:适应是普遍存在的,所有的生物都具有适应环境的特征。
(2)适应的相对性:生物对环境的适应只是一定程度上的适应,即适应具有局限性。
思考(P106思考·讨论第2问)?
有,如果下雪比较晚,这种白色的体色反而更易被敌害发现
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之中,遗传的稳定性与环境之间不断变化之间的矛盾是适应相对性的根本原因。
二、自然选择与适应的形成
3、拉马克进化学说:
(1)主要内容:
①地球上所有生物都不是神创造的,而是由更古老的生物进化而来。
①用进废退
(2)进化的原因:
②获得性遗传
②生物是由低等到高等逐渐进化的。
(器官使用越多越发达,不使用就退化)
(由于环境引起或用进废退引起的变化,都是可以遗传的)
观点1:拉马克认为食蚁兽的舌头之所以细长,是长期舔食蚂蚁的结果。
事实1:食蚁兽舌头平均长度是60cm,成年后不会增长。
观点2:拉马克认为鼹鼠长期生活在地下,视觉派不上用场,眼睛就萎缩退化。
事实2:鼹鼠是一种具有立体嗅觉感的哺乳动物,幼年有微弱视力,常年不见天日,成年后退化。
思考:你能举例反驳用进废退、获得性遗传的观点吗?
二、自然选择与适应的形成
3、拉马克进化学说:
②历史上第一个提出比较完整的进化学说。
(3)意义:
①否定了神创论和物种不变论,强调生物的进化。
(4)不足:
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。
②过于强调环境的变化直接导致物种的改变,具有局限性。
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。
二、自然选择与适应的形成
4、达尔文的自然选择学说
达尔文自然选择学说的解释模型
鳕鱼的年产卵量是500万粒。有人计算过,如果鳕鱼所产的卵全部能孵化长大成鱼,那么不出6年,整个大西洋就会被鳕鱼塞满。
(1)过度繁殖——自然选择的基础
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
过度繁殖
生存斗争
(2)生存斗争——进化的动力和自然选择的手段
生物的生存资源有限,要生存就必须与同种的、异种其他个体及无机环境进行斗争
遗传变异
(3)遗传变异——自然选择的内因
事实4:个体间普遍存在差异(变异)
事实5:许多变异是可以遗传的
适者生存
(4)适者生存——自然选择的结果
变异在前
选择在后
二、自然选择与适应的形成
4、达尔文的自然选择学说
达尔文自然选择学说的解释模型
事实3:
资源是有限的
推论1:
个体间存在着生存斗争
事实4:
个体间普遍存在差异(变异)
事实5:
许多变异是可能遗传的
推论2:
具有有利变异的个体,
生存并留下后代的机会多
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,形成具有新的适应特征的生物新类型
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
(1)主要观点:
①适应的来源是可遗传的变异,适应是自然选择的结果。
②群体中出现可遗传的有利变异和环境的定向选择是适应的必要条件。
(2)学说主要内容:
①过度繁殖——自然选择的基础
②生存斗争——进化的动力和自然选择的手段
③遗传变异——自然选择的内因
④适者生存——自然选择的结果
注意:
1、“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;2、变异是不定向的,自然选择(环境选择)是定向的;
3、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
4、达尔文的自然选择学说
运用自然选择学说解释适应的形成
长颈鹿的适应性特征示意图
长颈鹿主要以树叶为食,而在漫长的干旱季节,食物的缺乏是经常发生的。设想在某个历史时期,长颈鹿的祖先群体中出现了颈长的个体,这一变异是可以遗传的。请你用自己的话概括适应是如何形成的?
长颈鹿
的祖先
大量长颈鹿
后代长颈鹿出现差异
(长颈长腿)
长颈长腿的长颈鹿存活
现代长颈鹿
过度繁殖
遗传变异
生存斗争
适者生存
二、自然选择与适应的形成
(3)自然选择学说的进步意义(P108)
①使人们认识到生物是在 下的不断发展变化,使生物学第一次摆脱了 的束缚,走上了 的轨道。
②揭示了生物界的 是由于所有的生物都有共同祖先。
③科学地解释了生物的多样性和适应性是 的结果。
自然选择的作用
神学
科学
统一性
进化
(4)自然选择学说的局限性
①对于遗传和变异的认识还局限于性状水平
②不能科学地解释遗传和变异的本质。
二、自然选择与适应的形成
4、达尔文的自然选择学说
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:在经常刮大风的海岛上,无翅或残翅的昆虫特别多
1.通过这种现象说明变异是定向的还是不定向的
2.这里刮的海风对岛上昆虫的翅起了什么作用?
3. 环境对性状的选择是定向的还是不定向的呢?
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
*自然选择决定进化的方向
不定向的
选择作用
定向
**变异在前,选择在后;
**环境不能定向诱导突变;
**变异是不定向的,选择是定向的;
有翅
力小
【典例·精心研深】
D
3.(2023·湖北荆州质检)下列各项不能体现生物对环境的适应的是( )
A.竹节虫的体形像竹枝
B.北极熊的体色与冰雪的颜色相似
C.森林中的避役体色为绿色
D.持续干旱导致植物大量死亡
考向
结合自然选择与适应的形成,考查生命观念
【典例·精心研深】
D
4.(2023·湖北省重点高中协作体联考)用达尔文进化学说的观点来判断下列叙述,正确的是( )
A.在长期有毒农药的诱导下,农田害虫产生了抗药性
B.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
C.北极熊生活在冰天雪地的环境里,它们定向产生了适应白色环境的变异
D.野兔保护性的体色和鹰锐利的目光,是它们长期互相选择的结果
【真题演练】
5.(2023·海南·高考真题)某学者按选择结果将自然选择分为三种类型,即稳定选择、定向选择和分裂选择,如图。横坐标是按一定顺序排布的种群个体表型特征,纵坐标是表型频率,阴影区是环境压力作用的区域。下列有关叙述错误的是( )
A.三种类型的选择对种群基因频率变化的影响是随机的B.稳定选择有利于表型频率高的个体C.定向选择的结果是使种群表型均值发生偏移D.分裂选择对表型频率高的个体不利,使其表型频率降低
A
假定猕猴群体中有一只雄性个体发生了变异(超猴),变异使其在生存斗争中获得了优势。
1.超猴使其所在的群体强大起来,但它却没有合适伴侣孤独一生,
其死后猕猴群体又恢复到原来的样子,能不能说猕猴群体进化?
2.假如超猴与普通雌性交配生小猴子。当超猴死去,多年之后,
超猴的表型(基因)能不能在群体中扩散开来?
不能
能
种群是生物进化的基本单位
三、种群和种群基因库
1、种群概念及其特点
(1)种群的概念:生活在一定区域的__________全部个体的集合。
同种生物
(2)特点:
①是生物生存、繁殖和进化的基本单位;
②个体间彼此交配并通过繁殖将各自的基因遗传给后代
一片树林中的全部猕猴 ( )
一个草地上的所有蒲公英 ( )
一个湖泊中的全部鱼( )
卧龙自然保护区中的全部大熊猫 ( )
(3)举例
√
√
√
×
三、种群和种群基因库
2、种群基因库与基因频率、基因型频率
(1)相关概念:
①基因库:
一个种群中全部个体所含有的全部基因
②基因频率:
一个种群的基因库中,某个基因占全部等位基因的比值
③基因型频率:
一个种群中,某基因型个体数占群体内全部个体数的比值
基因频率=
某基因总数
种群个体数×2
=纯合子频率+1/2杂合子频率
× 100%
基因型频率=
某基因型个体总数
种群全部个体数
× 100%
三、种群和种群基因库
例题:某昆虫种群中决定翅色为绿色的基因为A,决定翅色为褐色的基因为a,从种群中随机抽出100个个体,测知基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个。那么A和a的基因频率是多少?
基因频率
某基因总数
种群个体数×2
×100%
=
A% =
×100%
2×AA+Aa
2(AA+Aa+aa)
= 60%
方法一:概念法:
A、a基因频率分别为:
= 40%
a% =
2×aa+Aa
2(AA+Aa+aa)
×100%
×100%
2×30+60
2(30+60+30)
=
×100%
2×30+60
2(30+60+30)
=
【常染色体或XY同源区段上,基因频率的计算】:
三、种群和种群基因库
例题:某昆虫种群中决定翅色为绿色的基因为A,决定翅色为褐色的基因为a,从种群中随机抽出100个个体,测知基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个。那么A和a的基因频率是多少?
方法二:通过基因型频率计算:
AA、Aa、Aa基因型频率分别为:
= 30%+1/2×60% = 60%
= 10%+1/2×60% = 40%
a基因频率 = aa的基因型频率+1/2Aa基因型频率
A基因频率 = AA的基因型频率+1/2Aa基因型频率
某基因频率计算:某基因频率 = 纯合子的基因型频率+1/2杂合子的基因型频率
【常染色体或XY同源区段上,基因频率的计算】:
30%、 60%、10%
三、种群和种群基因库
【常染色体或XY同源区段上,基因频率的计算】:
[例1] (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
【海南高考真题】
(2016·海南·高考真题)某种植物雄株(只开雄花)的性染色体XY;雌株(只开雌花)的性染色体XX。等位基因B和b是伴X遗传的,分别控制阔叶(B)和细叶(b),且带有Xb的精子与卵细胞结合后使受精卵致死。用阔叶雄株和杂合阔叶雌株进行杂交得到子一代,再让子一代相互杂交得到子二代。回答下列问题:
(1)理论上,子二代中,雄株数∶雌株数为_______。
(2)理论上,子二代雌株中,B基因频率∶b基因频率为_________;子二代雄株中,B基因频率∶b基因频率为__________。
(3)理论上,子二代雌株的叶型表现为_______;子二代雄株中,阔叶∶细叶为_________。
3∶1
2∶1
7∶1
3∶1
阔叶
三、种群和种群基因库
【仅在X染色体上基因频率的计算】:
若仅在X染色体上,某基因频率的求法为:
以人类的色盲基因遗传为例。女性的性染色体组成为XX,男性的性染色体组成为XY,Y染色体上无该等位基因,设定XB%、Xb%分别表示基因XB和Xb的频率, XBXB、XBXb、XbXb 、XBY、XbY分别表示XBXB、XBXb、XbXb 、XBY、XbY五种基因型频率(个数)。则:
XB% =
Xb% =
100%
100%
三、种群和种群基因库
【仅在X染色体上基因频率的计算】:
若仅在X染色体上,某基因频率的求法为:
XB% =
Xb% =
100%
100%
[例2] (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
A.85% B.30% C.20% D.15%
C
理想条件下
生物不能进化,则种群基因频率不会发生改变
思考:某一种群繁殖若干代以后,某基因频率会不会发生变化呢?
思考·讨论1:假设上述昆虫种群非常大,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,不同翅色的个体生存和繁殖的机会是均等的,基因A和a都不产生突变,根据孟德尔的分离定律计算。
亲代基因型的比值 AA(30%) Aa(60%) aa(10%)
配子的比值 A( ) A( ) a( ) a( )
子代基因型频率 AA( ) Aa( ) aa( )
子代基因频率 A( ) a( ) 30%
30%
30%
10%
36%
48%
16%
60%
40%
(1)该种群产生的A配子和a配子的比值各是多少?
(2)子代基因型的频率各是多少?
(3)子代种群的基因频率各是多少?
(4)将计算结果填入右表,想一想,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?
亲代基因型频率 AA 30% Aa 60% aa 10%
亲代配子的基因频率 A( ) A( ) a( ) a( )
A( ) a( ) F1的基因型频率 AA( ) Aa( ) aa( )
F1配子的基因频率 A( ) a( ) F2的基因型频率 AA( ) Aa( ) aa( )
F2配子的基因频率 A( ) a( ) 30%
30%
30%
10%
60%
40%
36%
48%
16%
60%
40%
36%
48%
16%
60%
40%
结论:由亲代到子代的传递过程中,基因型频率发生了变化,但基因频率保持不变。
三、种群和种群基因库
3、遗传平衡定律下基因频率和基因型频率的计算:
条件:
①种群非常大 ;
②所有雌雄个体自由交配 ;
③没有迁入和迁出;
④没有自然选择 ;
⑤没有基因突变
基因频率和基因型频率的计算公式:
在一个有性生殖的自然种群中,假设有一对等位基因A、a,A基因用的频率p代表,a基因的频率用q代表,则:(p+q)2=p2+2pq+q2=1。
其中:
①p2是AA的基因型频率,
②2pq是Aa(杂合子)的基因型频率,
③q2是aa的基因型频率。
遗传平衡定律:又称“哈迪-温伯格定律”,指在理想状态下,各等位基因的频率在遗传中是稳定不变的,即保持基因平衡。
【海南高考真题】
(2010·海南·高考真题)某动物种群中AA、Aa和aa的基因型频率分别为0.3、0.4和0.3,请回答:
(1)该种群中a基因的频率为___。
(2)如果该种群满足四个基本条件,即种群________、不发生________、不发生______、没有迁入迁出,且种群中个体间随机交配,则理论上该种群的子一代中aa的基因型频率为____;如果该种群的子一代再随机交配,其后代中aa的基因型频率___(会、不会)发生改变。
(3)假定该动物种群满足上述四个基本条件,但不发生随机交配,只在相同基因型之间进行交配,则理论上该种群的子一代中AA、Aa和aa的基因型频率分别为_____、____和______;如果子一代也同样只发生相同基因型之间的交配,其后代中AA、Aa和aa的基因型频率_____(会、不会)发生改变。
0.5
足够大
基因突变
自然选择
0.25
不会
0.4
0.2
0.4
会
三、种群和种群基因库
3、遗传平衡定律下基因频率和基因型频率的计算:
(1)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。
三、种群和种群基因库
3、遗传平衡定律下基因频率和基因型频率的计算:
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。
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%。
生物进化
理想条件
生物不能进化,则种群基因频率不会发生改变
打破遗传平衡,改变基因频率
能使种群基因频率发生变化的因素有哪些?
种群规模小
非自由交配
自然选择
最终导致基因频率改变
基因频率随机变化
出现基因交流
基因频率不定向改变
迁入和迁出
突变和基因重组
有偏好的基因频率改变
基因频率定向改变
基因突变在自然界是普遍存在的。基因突变产生新的等位基因,这就可以使种群的基因频率发生变化。
可遗传的变异
基因突变
染色体变异
基因重组
突变
四、种群和种群基因库
1、影响种群基因频率的因素(可遗传变异的来源):
基因突变
染色体变异
突变
基因重组
(1)可遗传变异的形成:
基因突变
基因重组
新的等位基因
多种多样的基因型
种群中出现多种多样可遗传的变异类型
变异是
不定向的
提供了进化的原材料,
但不能决定生物进化的方向
(2)可遗传变异的特点:
随机性和不定向性
(3)可遗传变异的作用:
提供了生物进化的原材料
基因突变产生的新基因会使种群的基因频率发生变化。该基因频率上升还是下降,取决于这一突变是否适应环境。
四、种群基因频率的变化
2、实例分析(桦尺蛾体色进化):
变异
基因频率
定向改变
有利变异积累,
不利变异淘汰
生物朝一定方向进化
自然选择
定向
(不定向)
4、生物进化的实质:
在自然选择的作用下,种群的基因频率发生定向改变
3、可遗传变异的结果:
自然选择使种群基因频率发生定向改变,
即自然选择决定生物进化的方向。
【探究抗生素对细菌的选择作用】
耐药性
耐药菌
牛肉膏蛋白
胨固体培养基
牛肉膏蛋白胨
液体培养基
青霉素
卡那霉素
大肠杆菌
金黄色葡萄球菌
含抗生素
(3)实验过程
倒置
抑菌圈
平均值
抑菌圈
边缘
【探究抗生素对细菌的选择作用】
(4)衡量本实验结果的指标
__________________。
(5)预期实验结果
抑菌圈直径随着传代次数增加而______;抑菌圈的逐代缩小说明细菌对抗生素的抗性逐代______。
抑菌圈直径的大小
减小
增强
【探究抗生素对细菌的选择作用】
思考·讨论
1.为什么要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌?
抗生素能够杀死细菌,在抑菌圈边缘抗生素浓度较低,可能存在具有耐药性的细菌,因此要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌。
2.在本实验的培养条件下,耐药菌所产生的变异是有利还是
有害的?你怎么理解变异是有利还是有害的?
有利的,基因突变具有随机性和不定向性,有利或有害取决于所处的环境条件,在本实验的环境条件下,耐药性细菌的存活率高,故为有利变异。有利于细菌的变异对人类是有害的,面对不同的主体,应辩证地看待变异的有利有害性。
【典例·精心研深】
B
1.(2023·山东青岛模拟)科研人员从一种溶杆菌属的细菌中提取到一种新型抗生素(LysocinE),它能杀灭常见抗生素无法对付的超级细菌——耐甲氧西林金黄色葡萄球菌。下列相关叙述正确的是( )
A.新型抗生素在溶杆菌属细菌中被发现并临床应用,体现了生物多样性的潜在价值
B.“耐甲氧西林金黄色葡萄球菌”这一超级细菌的形成意味着该种群一定发生了进化
C.现代生物进化理论认为,自然选择是使超级细菌产生耐药性变异的根本原因
D.在新型抗生素作用下,超级细菌会突变出抗新型抗生素的能力,体现了协同进化
【典例·精心研深】
2.(2023·广东珠海模拟)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。某学校生物兴趣小组为探究抗生素对细菌的选择作用,做了以下实验。
(1)为获取大肠杆菌,将一定体积的饮用水过滤后,将滤膜放在含有伊红—亚甲蓝的培养基上培养,挑选出呈深紫色的菌落即为大肠杆菌。
(2)获得大肠杆菌菌落后,需进行扩大培养,此时应选用________培养基。
液体
(3)将大肠杆菌菌液均匀涂布在固体培养基上,并将平板划分为三个大小一致的区域,各放入一个经抗生素处理的相同圆纸片,在适宜条件下培养2天,观察结果(如图),统计透明圈的直径。
①为使实验更具有说服力,平板需增加一个区域,在该区域应放入一个________________________
________。
未经抗生素处理的相同
圆纸片
【典例·精心研深】
(3)将大肠杆菌菌液均匀涂布在固体培养基上,并将平板划分为三个大小一致的区域,各放入一个经抗生素处理的相同圆纸片,在适宜条件下培养2天,观察结果(如图),统计透明圈的直径。
②请说明圆纸片周围透明圈的大小与抗生素抑菌效果的关系:____________________________。
透明圈越大说明抑菌效果越好
③挑取该平板上____________(填“靠近透明圈”“远离透明圈”或“任意位置”)的菌落,制成菌液重复上述实验,培养多代。
结果与结论:随着培养代数的增加,________________________,说明抗生素能定向选择耐药菌。
(4)使用后的培养基、圆纸片丢弃前需做________处理。
靠近透明圈
透明圈(抑菌圈)逐渐减小
灭菌
五、隔离在物种形成中的作用
1.物种:
能在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物。
2.物种与种群的区别:
①同一物种可以分布在不同区域;
②种群是同一区域内的同一物种的全部个体。
不同物种之间一般是不能相互交配的,即使交配成功,也不能生育或不能产生可育的后代,这种现象叫做生殖隔离。
五、隔离在物种形成中的作用
1.二倍体西瓜和四倍体西瓜是不是一个物种?为什么?
不是,因为后代三倍体西瓜不可育
2.马和驴是一个物种吗?
不是,因为后代骡子不可育。
判断是否是同一个物种:
①能否自由交配;
②能否产生可育后代。
思考·讨论
五、隔离在物种形成中的作用
3.隔离:
不同群体间的个体,在自然条件下基因不能自由交流的现象。
(1)地理隔离:
同种生物由于地理障碍而分成不同的种群,使得种群间不能发生基因交流的现象。
不同物种之间一般是不能相互交配的,即使交配成功,也不能产生可育后代的现象。
骡子
(2)生殖隔离:
五、隔离在物种形成中的作用
(3)隔离≠生殖隔离
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。
五、隔离在物种形成中的作用
4.新物种的形成过程:
隔离
阻断
突变、基因重组和
种群 出现差异
差异进一步加大
隔离
新物种形成
地理
自然选择
基因频率
基因库
生殖
基因交流
朝着不同方向发生改变
生殖隔离是物种形成的标志。
长期的地理隔离会导致生殖隔离的出现。
②自然选择导致种群基因频率
的定向改变;
物种形成的三个环节
①突变和基因重组产生
进化的原材料;
③隔离是物种形成的必要条件。
五、隔离在物种形成中的作用
4.新物种的形成过程:
(1)渐变式:经过长期的地理隔离达到生殖隔离,形成新物种。
自然选择2
自然选择1
地理隔离
原种
变异1
变异2
基因频率的定向改变
变异类型1
变异类型2
新物种
新物种
生殖 隔离
新物种的形成是生物与环境相互影响相互作用的结果。
五、隔离在物种形成中的作用
4.新物种的形成过程:
(2)爆发式:特定的自然条件下,异源多倍体的形成。
物种A
杂种植物
异源多倍体
染色体加倍
物种B
杂交
无需地理隔离,短时间内即可形成,如自然界中多倍体的形成。
(3)人工创造新物种
如人工诱导多倍体形成(四倍体西瓜、八倍体小黑麦等)
小结:新物种的形成过程
突变和基因重组
自然选择
种群基因频率
基因库的差别
地理隔离
生殖隔离
物种形成
时间
定向 改变
积累
导致
扩大
导致
标志
五、隔离在物种形成中的作用
5.区分物种形成和生物进化
物种形成 生物进化
标志
变化后生物与 原生物的关系
二者联系 生殖隔离出现
种群基因频率定向改变
属于不同物种
可能属于同一物种;
也可能属于不同物种
②进化不一定产生新物种,但新物种产生的过程
中一定存在进化
①只有不同种群的基因库产生了明显的差异,
出现生殖隔离才形成新物种;
【考点速览·诊断】
(1)经自然选择,同一物种的不同种群的基因库发生相同的变化。
(2021·浙江1月选考,14D)( )
提示 同一物种的不同种群向着适应各自环境的方向发展变化,其基因库的变化有差异。
(2)人工选择可以培育新品种,自然选择不能形成新物种。
(2021·浙江1月选考,14B)( )
提示 长期的自然选择能形成新物种。
(3)种群是生物进化的基本单位,种群内出现个体变异是普遍现象。
(2019·江苏卷,6A)( )
×
×
√
【考点速览·诊断】
(4)锁阳因长期干旱定向产生了适应环境的突变,并被保留下来。
(2019·江苏卷,15D)( )
提示 变异是不定向的,且变异先于环境选择发生。
(5)从岛上狼的数量相对稳定可推测该岛上环境条件相对稳定。
(2019·海南卷,25D)( )
×
√
【典例·精心研深】
B
1.(2021·湖南卷,8)金鱼系野生鲫鱼经长期人工选育而成,是中国古代劳动人民智慧的结晶。现有形态多样、品种繁多的金鱼品系。自然状态下,金鱼能与野生鲫鱼杂交产生可育后代。下列叙述错误的是( )
A.金鱼与野生鲫鱼属于同一物种
B.人工选择使鲫鱼发生变异,产生多种形态
C.鲫鱼进化成金鱼的过程中,有基因频率的改变
D.人类的喜好影响了金鱼的进化方向
考向
结合生物进化与物种的形成,考查进化与适应观
【典例·精心研深】
D
2.(2023·华师一附中调研)黄刺尾守宫是主要分布在非洲西北部的一种蜥蜴,其黄刺颜色鲜艳,当遇到敌害时尾部还能够喷射出难闻的黏液,吓退敌害,这些特征都利于它们很好地适应当地环境。下列叙述正确的是( )
A.若黄刺尾守宫能与普通蜥蜴交配且产生后代,说明它和普通蜥蜴属于同一物种
B.黄刺尾守宫独特的形态特征是长期不定向自然选择的结果
C.黄刺尾守宫种群基因型频率发生改变就意味着该种群发生了进化
D.不同蜥蜴种群间基因库的差异越来越大最终会导致生殖隔离
六、协同进化与生物多样性的形成
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。
不发生在同种物种之间
①不同物种之间:
(2)类型:
②生物与无机环境之间
种间互助、
种间斗争
(1)概念:
1、协同进化
六、协同进化与生物多样性的形成
①不同物种之间
种间互助:兰花的生殖离不开传粉昆虫。如果没有与这种兰花结构相适应的传粉昆虫(靠细长的口器获取花距底部的花蜜),这种兰花就难以完成传粉受精,这个物种也就不存在了。
某种兰花和专门给它传粉的蛾
特定昆虫给特定的植物传粉,这样可以提高传粉的效率,并且昆虫也可得到较多的食物或保护。
种间斗争: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”。
捕食者的存在对于被捕食者是否有害无利?
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。
六、协同进化与生物多样性的形成
捕食者在进化中的作用 ——“ 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,有利于增加物种多样性。
捕食者一般不能将所有的猎物吃掉,否则自己也无法生存。
“精明的捕食者”策略:
六、协同进化与生物多样性的形成
②生物与无机环境之间
地球形成时,原始大气中没有氧气,最早出现的生物是厌氧的,但随着光合生物的出现,使得原始大气中有了氧气,这就为好氧生物的出现创造了前提条件。
(3)意义:
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,而且形成了多种多样的生态系统,也就是形成了生物的多样性。
六、协同进化与生物多样性的形成
(1)内容:
遗传多样性(基因多样性)、物种多样性、生态系统多样性。
生态系统多样性
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
变异的不定向性
蛋白质多样性
无机环境的多样性
(2)关系:
2、生物多样性的形成
六、协同进化与生物多样性的形成
长期自然选择、协同进化的结果
生物多样性的形成是多种多样的环境对生物不定向变异进行选择的结果。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基因多样性。
4.研究生物进化历程的主要依据:
化石
(3)生物多样性的形成原因
六、协同进化与生物多样性的形成
(5)生物进化历程中的几个关键事件
①有性生殖的出现,实现了 ,增强了生物变异的多样性,生物进化的速度明显加快,多细胞植物和动物的种类不断增多。
基因重组
②生态系统第三极—— 的出现,使生态系统具有更加复杂的结构。
③生物的登陆改变着陆地环境,陆地上复杂的环境又为生物的进化提供了广阔的舞台。
消费者
生物的进化历程可概括为:从原核生物到真核生物,从无性生殖到有性生殖,由简单到复杂,由水生到陆生,由低等到高,由无氧呼吸到有氧呼吸,由两级生态系统到三级生态系统等。
六、协同进化与生物多样性的形成
3.现代生物进化理论(核心: )
自然选择学说
(1)适应是 的结果。
(2) 是生物进化的基本单位。
(3) 提供进化的原材料。
(4) 导致种群基因频率的定向改变,
进而通过 形成新的物种。
(5)生物进化的过程实际上是 与 、
与 间 的过程。
(6)生物多样性是 的结果。
自然选择
种群
突变和基因重组
自然选择
隔离
生物
生物
生物
无机环境
协同进化
协同进化
【典例·精心研深】
B
3.(2023·西安五校联考)下列关于捕食者和被捕食者的叙述,错误的是( )
A.“收割理论”认为捕食者的存在有利于增加物种多样性
B.捕食者的存在不利于被捕食者种群的发展
C.捕食者和被捕食者之间存在协同进化
D.捕食者数量的变化与被捕食者数量的变化之间存在负反馈调节
考向
结合协同进化与生物多样性的形成,考查生命观念
【典例·精心研深】
B
4.(2023·兰州一中质检)下列有关生物进化的叙述,正确的是( )
A.自然选择导致的生殖隔离是生物进化的必要条件
B.协同进化中捕食者的存在有利于增加物种多样性
C.某种群中AA个体的比例上升,则A的基因频率会相应增加
D.在自然选择过程中,黑色桦尺蛾与灰色桦尺蛾之间表现为协同进化
【典例·精心研深】
D
5.(2023·山东潍坊期末)黄花杓兰与西藏杓兰的开花时间和分布区均有所重叠,它们能够通过人工杂交产生可育的后代;但在自然界中,它们的传粉者大小明显不同,黄花杓兰由丽蝇和熊蜂工蜂传粉,而西藏杓兰由体形较大的熊蜂蜂王传粉,由于传粉者不同,二者在自然界中不能杂交。下列说法错误的是( )
A.黄花杓兰与西藏杓兰不存在地理隔离
B.黄花杓兰与西藏杓兰传粉者大小不同,据此推测它们花的形态结构可能存在差异
C.自然状态下黄花杓兰与西藏杓兰不能杂交,是二者与传粉者协同进化的结果
D.据上述信息可判断,黄花杓兰与西藏杓兰人工杂交的后代只能由熊蜂蜂王
传粉