[基础对点]
知识点一 隔离在物种形成中的作用
1.下列能形成新物种的是( )
A.二倍体的西瓜经秋水仙素处理成为四倍体西瓜
B.桦尺蠖体色的基因频率由S(灰色)95%变为s(黑色)95%
C.马与驴交配产生了骡
D.抗虫棉
答案 A
解析 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,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。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,A符合题意;基因频率发生了改变,说明生物进化了,但未突破种的界限,不同颜色的桦尺蠖仍属于同一物种,B不符合题意;骡子不育,不是一个物种,C不符合题意;抗虫棉只是具有抗虫性状的棉花,与不抗虫的棉花不存在生殖隔离,仍是一个物种,D不符合题意。
2.下列有关地理隔离和生殖隔离的说法,正确的是( )
A.地理隔离一旦形成,原来属于同一物种的个体就成了不同物种
B.生殖隔离一旦形成,原来属于同一物种的个体就成了不同物种
C.地理隔离是形成新物种的必然经历
D.每个新物种的形成都必定经历从地理隔离达到生殖隔离的过程
答案 B
解析 生殖隔离是产生新物种的标志,新物种的形成不一定经过生殖隔离,如植物在低温下形成多倍体的过程没有地理隔离。
3.在同一区域中生长着两种杜鹃花,在人工条件下,它们之间都可以杂交成功。但在自然状态下不能杂交,因为一种杜鹃花在6月初产生花粉,另一种在6月下旬产生花粉,这种现象属于( )
A.优胜劣汰
B.过度繁殖
C.生殖隔离
D.性状分离
答案 C
解析 在自然状态下,这两种杜鹃花是不能杂交的,所以存在生殖隔离,不属于同一物种。
4.如图是物种形成的一种模式。物种a因为地理障碍分隔为两个种群a1和a2,经过漫长的进化,分别形成新物种b和c。在此进程中的某一时刻,a1种群的部分群体越过障碍外迁与a2同域分布,向d方向进化。下列有关叙述正确的是( )
A.b和d存在地理隔离,所以一定存在生殖隔离
B.c和d不存在地理隔离,却可能存在生殖隔离
C.a1中的外迁群体与当时留居群体的基因频率相同,则b和d是同一物种
D.a1中的外迁群体与当时a2种群的基因频率不同,则c和d是不同物种
答案 B
解析 区分物种的关键是看是否存在生殖隔离,存在地理隔离的不同种群,可能属于不同物种,也可能属于同一物种。b和d存在地理隔离,不一定达到生殖隔离,A错误;由于a1和a2经过漫长的地理隔离,d和c有可能存在生殖隔离,B正确;a1的外迁群体和当时留居群体的基因频率相同,但是两群体之间存在地理隔离,前者向d方向进化,后者向b方向进化,则b和d可能不是同一物种,C错误;a1中的外迁群体与当时a2种群的基因频率不同,但c和d之间不存在地理隔离,可能在后期进化过程中,基因频率逐渐接近甚至相同,从而成为同一物种,D错误。
5.下图表示生物新物种形成的基本环节,下列叙述正确的是( )
A.自然选择过程中,直接受选择的是基因型,进而导致基因频率的改变
B.同一物种不同种群基因频率的改变能导致种群基因库的差别越来越大,但生物没有进化
C.地理隔离能使种群基因库产生差别,必然导致生殖隔离
D.种群基因频率的改变是产生生殖隔离的前提条件
答案 D
解析 自然选择过程中,直接受选择的是生物的表型,进而导致基因频率的改变,A错误;同一物种不同种群基因频率的改变能导致种群基因库的差别越来越大,在自然选择作用下,种群基因频率定向改变,生物朝一定方向进化,B错误;地理隔离能使种群基因库产生差别,但不一定导致生殖隔离,C错误;根据图中信息可知,种群基因频率的改变是产生生殖隔离的前提条件,D正确。
知识点二 协同进化与生物多样性的形成
6.下列有关生物进化的表述,不正确的是( )
A.捕食者的存在可促进被捕食者的进化
B.生物之间的相互关系影响生物的进化
C.生物的进化只受非生物环境的影响
D.生物多样性的形成是生物进化的结果
答案 C
解析 不同物种之间、生物与环境之间在相互影响中不断进化和发展,C错误。
7.下列哪项不是生物协同进化的实例( )
A.某种兰花有专门为它传粉的蛾
B.猎豹捕食斑马
C.光合生物出现后,为好氧生物的出现创造了条件
D.草原上狼的灭绝造成鹿的数量激增
答案 D
解析 协同进化指不同生物之间,生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展,而草原上狼的灭绝造成鹿的数量激增,正是协同进化的反例。
8.地球上已有的生物约200万种,其中只进行无性生殖的原始种类不过1%~2%,而进行有性生殖的种类占绝对优势。关于这一事实的叙述中,不正确的是( )
A.有性生殖提高了物种变异的多样性
B.有性生殖大大加快了生物进化的步伐
C.有性生殖出现在真核细胞起源之前
D.有性生殖形成合子,丰富了子代的遗传信息
答案 C
解析 有性生殖提高了变异的多样性,为生物进化提供了更多的原材料,加快了生物进化的步伐,而有性生殖是真核生物独有的生殖方式,应出现在真核生物起源之后。
9.下列关于生物进化与生物多样性的形成,错误的说法是( )
A.生物多样性的形成经历了漫长的进化历程
B.消费者的出现不影响生产者的进化
C.生物多样性的形成是协同进化的结果
D.生物的进化与无机环境的变化是相互影响的
答案 B
解析 生物多样性包括遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性,其形成需要经过漫长的进化历程,A正确;消费者的出现使生态系统具有更复杂的结构,与生产者之间的捕食关系会导致二者协同进化,B错误;漫长的协同进化历程,使地球上出现了千姿百态的物种,形成了多种多样的生态系统,生物多样性的形成是协同进化的结果,C正确;协同进化是指不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展,D正确。
10.下图为现代生物进化理论的概念图,以下说法正确的是( )
A.①是突变和基因重组
B.②是自然选择
C.③是自然选择学说
D.④是物种多样性
答案 C
解析 图中①是基因频率的改变,②是突变、基因重组和自然选择,③是自然选择学说,④是遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性。
11.下列关于生物多样性的叙述不正确的是( )
A.生物界的丰富多彩,根本原因是遗传多样性
B.DNA分子结构的多样性主要表现为4种碱基配对方式的多样性
C.生物界的多样性是由蛋白质的多样性体现的
D.生物多样性包括遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性
答案 B
[能力提升]
12.下列关于生物进化的叙述,正确的是( )
A.用皮康霜治疗皮肤病,使用一段时间后,药效下降,这是由于引起皮肤病的病原体接触药物后,产生了对皮康霜药物有效成分的抗药性变异
B.海南热带野生动植物园的公狮和母虎交配,产下不育的“狮虎兽”,说明狮子和老虎存在生殖隔离
C.华南虎和东北虎的形成,是由于地理隔离导致生殖隔离的结果
D.19世纪的英国工业革命,使灰色桦尺蠖变成新物种——黑色桦尺蠖
答案 B
解析 由于突变是不定向的,在使用皮康霜之前,有的病原体就会因突变而对皮康霜有抗性,皮康霜对病原体进行了选择,保留了抗药性的个体,从而使药效下降,A错误;狮和虎是不同物种,它们之间存在生殖隔离,B正确;华南虎和东北虎为同一物种,不存在生殖隔离,C错误;黑色和灰色桦尺蠖之间只是一个性状的差异,两者仍为同一物种,D错误。
13.大约一万年前,某大峡谷中的松鼠被一条河流分隔成甲、乙两个种群,两个种群所发生的变化如下图所示,下列叙述正确的是( )
A.地球上新物种的形成都必须先经历a过程,最终达到生殖隔离
B.b过程的实质就是定向改变种群的基因频率,使生物能够定向进化
C.①~⑥只能表示新物种形成过程中基因突变是不定向和随机的
D.品系1和品系2种群基因库出现了差异,立刻形成物种1和物种2
答案 B
解析 图中a过程表示地理隔离,物种的形成不一定经过地理隔离,如多倍体物种的形成,A错误;b过程表示自然选择,其可定向改变种群的基因频率,导致生物发生定向进化,B正确;①~⑥表示可遗传的变异,可遗传的变异包括基因突变、基因重组和染色体变异,三者均是不定向和随机的,C错误;当品系1和品系2种群基因库出现了较大差异,并逐渐形成生殖隔离时才会导致新物种的形成,D错误。
14.如图是某一条大河两岸物种演化的模型:图中上为河东,下为河西。甲、乙、丙、丁为4个物种,请据图回答:
(1)由甲物种进化为乙、丙两个物种的两个外部条件是____________和____________。
(2)河东的乙物种迂回河西后,不与丙物种进化为同一物种的内部条件是________________不同,外部条件是存在____________。
(3)假如迂回河西的乙物种进化为丁物种,则判断丁物种是否是不同于乙物种的新物种的依据和方法是什么?
_____________________________________。
答案 (1)自然选择'地理隔离'
(2)种群的基因库'生殖隔离
(3)依据:不同物种间存在生殖隔离;方法:观察两个物种的生物能否自由交配,并产生可育的后代
解析 用现代生物进化理论分析物种形成的原因。同一自然区域的甲物种,由于大河的阻隔,有的生活在河西,有的生活在河东,因河东、河西的环境条件不同,使得同一物种的两个种群的基因频率发生不同的定向改变。由于地理隔离,河东生活的种群不能与河西生活的种群自由交配,使不同种群的基因库各不相同,并逐渐出现生殖隔离,经过长期的自然选择,原属于同一个物种的生物进化成了两个不同的物种。
15.原产某地的某种一年生植物a,分别引种到低纬度和高纬度地区种植,很多年以后移植到原产地,开花时期如图所示。回答下列问题:
(1)将植物a引种到低纬度和高纬度地区,这样原属于同一个物种的种群a、b和c之间形成__________,种群b和种群c个体之间由于花期不同,已不能正常传粉,说明已产生了________,它们与________________、________共同构成物种形成过程的基本环节。
(2)在对b植物的某一种群进行的调查中,发现基因型为DD和dd的植株所占的比例分别为10%和70%(各种基因型个体生存能力相同),第二年对同一种群进行的调查中,发现基因型为DD和dd的植株所占的比例分别为4%和64%,在这一年中,该植物种群是否发生了进化?__________,理由是_______________。
答案 (1)地理隔离 生殖隔离 突变和基因重组 自然选择
(2)没有 该种群的基因频率没有发生变化
解析 (2)已经知道DD和dd基因型频率分别为10%和70%,所以Dd基因型频率为20%,第一年该种群D的基因频率是(10%+20%×1/2)×100%=20%,同理第二年该种群D的基因频率是(4%+32%×1/2)×100%=20%,所以连续两年的基因频率没有发生改变,而进化的实质是种群基因频率的改变,因此推断该种群没有发生进化。
16.如图是我国黄河两岸某种生物a的演化过程模型,请据图分析回答下列问题:
(1)自然状态下,b、c之间能进行基因交流吗?为什么?
____________________________________________
(2)b、c进化的方向相同吗?为什么?
_____________________________
(3)研究表明,某基因在b、d之间的频率有很大差别,是否说明二者不是同一物种了?
_____________________________
(4)若长期进化后,b、c形成了两个物种,这反映出物种形成的一般途径是怎样的?
_____________________________
(5)黄河北岸的b迁移到黄河南岸后,不与c进化为同一物种,其原因可能是什么?
_____________________________
(6)若在黄河南岸由于某种原因,二倍体的c加倍成了四倍体的e,那么c、e之间存在生殖隔离吗?这说明什么?
_____________________________
_____________________________
_____________________________
答案 (1)不能。存在地理隔离。
(2)不同。两地的环境条件不同,自然选择的方向不同。
(3)不一定。是否是同一物种要看是否存在生殖隔离。
(4)长期的地理隔离产生生殖隔离。
(5)在二者间已形成生殖隔离。
(6)二倍体的c与四倍体的e杂交,其后代是三倍体,三倍体是不育的,所以二者存在生殖隔离。这说明不经过地理隔离也能产生生殖隔离。第3节 种群基因组成的变化与物种的形成
[学习目标] 1.举例说明种群、基因库、基因频率的概念,学会用数学方法讨论基因频率的变化。2.结合教材阐明突变和基因重组是生物进化的原材料。3.探究自然选择对种群基因频率的影响。
第1课时 种群基因组成的变化
知识点一 种群和种群基因库
1.种群是生物进化的基本单位
自然选择直接作用的是生物个体,而且是个体的表型,但个体表型会随着个体的死亡而消失,决定表型的基因却可以通过生殖而世代延续,并且在群体中扩散,因此生物进化应该研究群体的基因组成的变化。
2.种群和种群基因库
(1)种群概念:生活在一定区域的同种生物的全部个体的集合。
(2)种群特点
①种群中的个体并不是机械地集合在一起。
②一个种群其实就是一个繁殖的单位,雌雄个体可以通过繁殖将各自的基因遗传给后代。
③种群在繁衍过程中,个体有新老交替,基因却代代相传。
(3)基因库和基因频率
①基因库:一个种群中全部个体所含有的全部基因,叫作这个种群的基因库。
②基因频率
a.概念:在一个种群基因库中,某个基因占全部等位基因数的比值。
b.计算公式:基因频率=。,
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。
[例1] 德国小蠊(二倍体)是常见的室内昆虫。随机取样的德国小蠊个体中,ss个体数为6,SS个体数为26,Ss个体数为18。则s的基因频率为( )
A.0.26
B.0.3
C.0.46
D.0.58
解题分析 s的基因频率==×100%=30%。
答案 B
[例2] 蜗牛的有条纹(A)对无条纹(a)为显性。在一个地区的蜗牛种群内,有条纹(AA)个体占55%,无条纹个体占15%,若蜗牛间进行自由交配得到F1,则A基因的频率是( )
A.30%
B.62%
C.60%
D.70%
解题分析 根据题意可知,Aa个体占30%,则A的基因频率为55%+30%×1/2=70%,a的基因概率为15%+30%×1/2=30%,D正确。
答案 D
[例3] 在一次红绿色盲的调查中共调查男女各200名,调查发现,女性红绿色盲基因的携带者15人,女性色盲5人,男性色盲11人。那么这个群体中红绿色盲基因的频率是( )
A.4.5%
B.6%
C.9%
D.7.8%
解题分析 XBXb15人,XbXb5人,XbY
11人,所以基因b的数目=15×1+5×2+11×1=36个,因此,红绿色盲基因的频率=×100%=6%。
答案 B
[例4] 在某一遵循遗传平衡定律的人群中,经调查得知,隐性性状者为16%,则该性状不同类型的基因型频率分别是(按AA、Aa、aa顺序排列)( )
A.0.36、0.48、0.16
B.0.48、0.36、0.16
C.0.16、0.48、0.36
D.0.16、0.36、0.38
解题分析 由题干可知,该人群中隐性性状者为16%,即aa=16%,根据遗传平衡公式a2=aa基因型频率可得,a的基因频率是%即40%,A的基因频率是1-40%=60%,因此该人群中AA的基因型频率=(A的基因频率)2=60%×60%=0.36,Aa的基因型频率=2×(A的基因频率)×(a的基因频率)=2×40%×60%=0.48,A正确。
答案 A
技法提升
有关基因频率计算题的解法
(1)常染色体上基因频率的计算
①已知各基因型及其个体的数量,求基因频率。此类题型可用定义公式计算,即某基因的频率=[(该基因纯合子个体数×2+杂合子个体数)÷(总个体数×2)]×100%。
②已知基因型频率,求基因频率。此类题型可以将百分号去掉,按定义公式计算或直接用“某基因的基因频率=该基因纯合子的百分比+杂合子百分比的1/2”来代替。如基因A的频率=AA的频率+1/2Aa的频率,基因a的频率=1-基因A的频率。
(2)位于性染色体上基因频率的计算
A的基因频率=
×100%,
a的基因频率=
×100%。
(N表示基因型的个体数)
(3)遗传平衡状态下基因频率的计算
①遗传平衡状态的条件:
a.种群非常大。
b.种群中所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后代。
c.没有基因突变的发生。
d.没有迁入和迁出。
e.没有自然选择(不同个体生存和繁殖的机会是相等的)。
②基因频率与基因型频率的计算公式
设A的基因频率为p,a的基因频率为q,则p+q=1。
雄配子雌配子
A(p)
a(q)
A(p)
AA(p2)
Aa(pq)
a(q)
Aa(pq)
aa(q2)
即:AA的基因型频率=p2,Aa的基因型频率=2pq,aa的基因型频率=q2。
③若已知AA的基因型频率为m,则A的基因频率为。
知识点二 种群基因频率的变化和自然选择对种群基因频率的影响
1.种群基因频率的变化
(2)可遗传变异的形成
基因突变产生新的等位基因,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,从而使种群中出现多种多样可遗传的变异类型。
(3)变异的有利和有害是相对的,是由环境决定的。
2.自然选择对种群基因频率的影响
(1)实例分析(桦尺蠖体色进化)
(2)原理分析
(3)生物进化的实质: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。
[例1] 根据现代生物进化理论,下列说法正确的是( )
A.突变、重组和自然选择都是定向的
B.生物进化的实质是种群基因型频率的改变
C.种群内基因频率的改变在世代间具有连续性
D.种群内基因频率改变的偶然性随种群数量下降而减小
解题分析 突变和重组是不定向的,自然选择是定向的,A错误;生物进化的实质是种群基因频率的改变,B错误;种群中基因频率的改变在世代间具有连续性,导致生物不断进化,C正确;种群中基因频率改变的偶然性随种群数量下降而增大,D错误。
答案 C
[例2] 下列有关基因频率与生物进化的描述,正确的是( )
A.生物在进化的过程中不一定有基因频率的改变
B.生物只要发生进化,基因频率就会改变
C.变异使基因频率定向改变
D.只有基因突变,才导致基因频率发生改变
解题分析 生物进化的实质是种群基因频率的改变,只要生物进化了,基因频率一定发生了改变,A错误,B正确;变异是不定向的,自然选择可使基因频率发生定向改变,C错误;基因频率的改变与突变、迁入和迁出、自然选择等多种因素有关,D错误。
答案 B
知识点三 探究抗生素对细菌的选择作用
1.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。
2.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。
3.方法步骤
(1)用记号笔在培养皿的底部画2条相互垂直的直线,将培养皿分为4个区域,分别标记为①~④。
(2)取少量细菌的培养液,用无菌的涂布器(或无菌棉签)均匀地涂抹在培养基平板上。
(3)用无菌的镊子先夹取1张不含抗生素的纸片放在①号区域的中央,再分别夹取1张抗生素纸片放在②~④号区域的中央,盖上皿盖。
(4)将培养皿倒置于37_℃的恒温箱中培养12~16
h。
(5)观察培养基上细菌的生长状况。纸片附近是否出现了抑菌圈?如果有,测量和记录每个实验组中抑菌圈的直径,并取平均值。
(6)从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌,接种到已灭菌的液体培养基中培养,然后重复步骤(2)~(5)。如此重复几代,记录每一代培养物抑菌圈的直径。
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。
4.结果
在培养基上有(填“有”或“无”)细菌生长,在放有抗生素纸片的区域无(填“有”或“无”)细菌生长。连续培养几代后,抑菌圈的直径会变小。
5.结论
抗生素对细菌具有定向选择作用。
为什么要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌?
提示: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。
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?
提示: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。
滥用抗生素的现象十分普遍。例如,有人生病时觉得去医院很麻烦,就直接吃抗生素;有的禽畜养殖者将抗生素添加到动物饲料中。你认为这些做法会有什么后果?
提示:滥用抗生素会使病菌的抗药基因不断积累,抗药性不断增强,导致抗生素药物失效。
[例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
解题分析 抗生素的选择是人为条件下的选择,是定向的,但细菌的变异是非定向的,C项符合题意;细菌中本来就有对抗生素具有耐药性的和不具有耐药性的个体,在抗生素的使用过程中,具有耐药性的细菌存活下来,并将这种耐药性遗传给下一代,不具有耐药性的细菌死亡,所以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,A项和B项均不符合题意;环境的定向选择作用决定着生物进化的方向,当环境因素发生改变时,会影响生物进化的方向,所以新品种抗生素的使用会影响超级细菌的进化,D项不符合题意。
答案 C
[例2] 医学上在治疗由细菌引起的感染性疾病时,通常要进行细菌的耐药性监测,实验方法如下:将含有一定浓度但抗生素种类不同的滤纸片,放置在已接种被检菌的固体培养基表面,抗生素向周围扩散,如果抑制细菌生长,则在滤纸片周围出现抑菌圈(图中里面的圈),结果如图所示。
(1)图中最有效的是________培养皿中的抗生素,原因是________________________。
(2)用上述最有效的抗生素对细菌进行处理,并测定细菌数量变化,实验结果如图所示,向培养基中加抗生素的时刻为b点,理由是抗生素使细菌中____________的个体大量死亡而数量下降。尽管有抗药性基因存在,但使用抗生素仍然能治疗由细菌引起的感染,原因在于细菌种群中________________________________。
(3)如果长期使用同一种抗生素,细菌抗药性会增强的原因是________________________________________________________。
解题分析 (1)抗生素抑制细菌生长的作用越强,抑菌圈的直径越大。
(2)b点处细菌数量减小,虽然细菌中极少数具有抗药性,但大多数不具有抗药性的细菌能够被杀死。
(3)抗生素不断对细菌进行选择,抗药性不断积累。
答案 (1)B B的抑菌圈最大
(2)不具抗药性 有抗药性基因的个体占极少数
(3)抗生素对细菌的抗药性变异进行了定向选择
1.对种群概念的正确叙述是( )
A.不同空间中同种生物个体的总和
B.生活在一定区域的同种生物的全部个体
C.一片水田中的所有鱼的总和
D.一个生态环境中有相互关系的动植物的总和
答案 B
2.下列可作为一个基因库的是( )
A.一条染色体上的全部基因
B.一个个体所携带的全部基因
C.一个生物具有的全部基因
D.一个种群所含的全部基因
答案 D
3.下列哪项不是生物进化的原材料( )
A.基因突变
B.基因重组
C.不遗传的变异
D.染色体变异
答案 C
解析 突变和基因重组为生物进化提供了原材料,其中突变又包括基因突变和染色体变异。
4.生物的变异可以为进化提供原材料。下列关于变异与进化的叙述,不正确的是( )
A.自然选择直接选择的是个体的表型
B.种群中控制某一性状的全部等位基因的总和称为基因库
C.自然选择导致种群的基因频率发生定向改变
D.桦尺蠖种群颜色的变化是一种适应性进化,这种适应性变化是自然选择所造成的
答案 B
解析 一个种群中全部个体所含有的全部基因,称为这个种群的基因库,B错误。
5.某植物种群中,AA基因型个体占30%,aa基因型个体占20%,则:
(1)植物种群中的A、a基因频率分别是________、________。
(2)若该植物自交,后代中AA、aa基因型个体分别占________、________。这时,A、a的基因频率分别是________、________。
(3)依据现代生物进化理论,这种植物是否发生了进化?________________。原因是________。
(4)进化的基本单位是________,进化的原材料是由____________提供的,进化的实质是________________。
答案 (1)55% 45%
(2)42.5% 32.5% 55% 45%
(3)没有发生进化 种群的基因频率没有发生改变
(4)种群 突变和基因重组 种群基因频率的改变
解析 (1)由题意可知,Aa基因型个体占50%,则A的基因频率=30%+50%×=55%,a的基因频率=1-55%=45%。
(2)(3)若该植物自交,后代中产生的基因型比例为:AA=30%+×50%=42.5%;aa=20%+×50%=32.5%;Aa=×50%=25%。此时A、a的基因频率分别为A=42.5%+25%×=55%,a=1-55%=45%。通过计算可以发现前后代的基因频率没有发生改变,说明生物没有发生进化。
(4)种群是生物进化的基本单位,突变和基因重组提供了进化的原材料,生物进化的实质是种群基因频率的改变。[基础对点]
知识点一 种群和种群基因库
1.下列有关种群的叙述中,不正确的是( )
A.一个树林中的全部杜鹃是一个种群
B.种群内的个体彼此可以交配
C.种群是同种个体的机械集合
D.种群是生物繁殖的基本单位
答案 C
解析 生活在同一区域的同种生物的全部个体的集合叫做种群,种群中的个体并不是机械地集合在一起,一个种群其实就是一个繁殖的单位,雌雄个体通过繁殖将各自的基因遗传给后代。
2.下列关于基因库的叙述,不正确的是( )
A.一个种群所含有的全部基因叫做这个种群的基因库
B.生物个体会死亡,但基因库却因种群个体的繁殖而代代相传
C.种群中每个个体都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
答案 C
解析 基因库是一个种群的全部个体所含的全部基因,由于不同个体之间在基因上具有差异,所以不可能每个个体都含有种群基因库中的全部基因,A正确,C错误;种群是生物繁殖的基本单位,基因库不会因个体死亡而消失,基因可以通过生殖而代代相传,B正确;可遗传的变异均可能改变基因库的组成,D正确。
3.在一个随机交配的中等大小的种群中,经调查发现控制某性状的基因型只有两种:AA基因型的频率为40%,Aa基因型的频率为60%,aa基因型(致死型)的频率为0。那么随机交配繁殖一代后,AA基因型的个体占( )
A.49/91
B.49/100
C.11/20
D.11/17
答案 A
解析 A=AA%+Aa%,A的基因频率为70%,a的基因频率为30%,根据遗传平衡定律,其随机交配繁殖一代后,AA基因型频率=70%×70%=49%,Aa的基因型频率=2×70%×30%=42%,aa的基因型频率=30%×30%=9%,其中aa为致死型,因此AA基因型的个体占=。
4.某豌豆的基因型为Aa,让其连续自交三代(遗传符合孟德尔遗传定律),其第4代中的基因频率和基因型频率变化情况是( )
A.基因频率变化,基因型频率不变
B.基因频率不变,基因型频率变化
C.两者都变化
D.两者都不变
答案 B
解析 自交不会改变基因频率,但会改变基因型频率。
知识点二 种群基因频率的变化和自然选择对种群基因频率的影响
5.现代生物进化理论认为,导致种群基因频率定向改变的是( )
A.基因重组
B.有性生殖
C.自然选择
D.生物遗传
答案 C
6.自然选择直接作用于生物的( )
A.表型
B.基因型
C.不利基因
D.肽链结构
答案 A
7.现代进化理论认为,突变和基因重组是产生生物进化的原材料,下列哪种变异现象不属于此类突变的范畴( )
A.黄色黄色、绿色
B.红眼果蝇中出现了一只白眼果蝇
C.猫叫综合征
D.无子西瓜
答案 A
解析 “突变和基因重组为生物进化提供原材料”中的突变包括基因突变和染色体变异,B属于基因突变,C、D属于染色体变异,A中绿色的出现属于性状分离,不属于突变和基因重组。
8.下列说法错误的是( )
A.基因突变产生新的等位基因
B.基因重组可以形成多种多样的基因型,从而使种群中出现多种多样可遗传的变异类型
C.突变的有害和有利不是绝对的,往往取决于生物的生存环境
D.生物突变的频率很低,而且许多突变是有害的,所以不能够作为生物进化的原材料
答案 D
9.下列有关现代生物进化理论的叙述,错误的是( )
A.种群是生物进化的基本单位
B.自然选择学说是现代生物进化理论的核心
C.生物进化过程的实质是种群基因频率的改变
D.生物进化过程的实质在于有利变异的保存
答案 D
解析 种群是生物进化的基本单位,生物进化的实质是种群基因频率的改变,在这个过程中有利变异保存下来而不利变异被淘汰,从而改变了基因频率。
10.西班牙《趣味》月刊发表了文章——《昆虫抗菌肽给细菌性疾病的防治带来了希望》。文章称随着全球范围内抗生素的广泛和大量应用,抗药细菌不断出现,它可以通过多种途径对抗生素产生抗性,抗生素在不久的将来有可能成为一堆废物。请分析抗生素对细菌抗性的产生所起的作用( )
A.抗生素的不断使用,使细菌逐渐适应而产生抗药性
B.细菌的变异是不定向的,抗生素对细菌进行了定向选择
C.细菌的变异是定向的,抗生素对细菌进行了定向选择
D.抗生素使细菌产生了定向变异
答案 B
解析 变异是随机的、不定向的,细菌原本就存在抗药性个体,使用抗生素后,抗生素对抗药性细菌进行了定向选择。
[能力提升]
11.雄性蓝孔雀尾屏很大,使其逃避天敌的能力下降。但这一特性对雌孔雀具有吸引力,使大尾屏个体的交配机会增加,并使该特性代代保留。下列相关叙述中错误的是( )
A.决定表型的基因可以随着生殖而世代延续
B.种群在繁衍过程中,个体有新老交替,基因代代相传
C.生物进化过程的实质在于保存对环境更适应的性状
D.雌孔雀对配偶的选择影响种群基因频率
答案 C
解析 雄性蓝孔雀大尾屏个体的交配机会增加,并使该特性代代保留,说明控制大尾屏的基因通过有性生殖向后代传递,所以说决定表型的基因可以随着生殖而世代延续,A正确;雄性蓝孔雀个体会衰老、死亡,甚至被天敌捕食,但是控制大尾屏的基因会通过有性生殖向后代传递,B正确;生物进化的实质是自然选择导致种群基因频率的定向改变,C错误;雌孔雀常常选择大尾屏个体交配,会使后代中大尾屏基因频率增加,而小尾屏个体由于交配机会少,小尾屏基因向后代传递的概率低,进而使后代小尾屏基因频率降低,D正确。
12.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.在一个种群中,控制一对相对性状的各种基因型频率的改变说明物种在不断进化
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
答案 B
解析 基因频率的改变才能说明物种进化,A错误;Aa自交后代中,A的基因频率始终等于a的基因频率,C错误;色盲患者男性多于女性,原因是男性只要有一个色盲基因就表现患病,而女性只有同时具有两个色盲基因才表现患病,色盲基因频率在男女群体中是相同的,D错误。
13.有一个随机交配的种群,在没有迁移等条件下,该种群两年内基因型频率的变化如下表,根据现代生物进化理论,在这两年中,下列与这对基因有关的推断正确的是( )
年份
AA(%)
Aa(%)
aa(%)
1
30
40
30
2
25
50
25
A.该种群将朝着Aa增多的方向进化
B.该种群没有表现出生物的进化
C.该种群的生活环境有较大的变化
D.该种群将较容易发生基因突变
答案 B
解析 第1年A的基因频率=30%+1/2×40%=50%,a的基因频率=50%。第2年A的基因频率=25%+1/2×50%=50%,a的基因频率=50%。可见两年中A和a的基因频率没有发生变化,故该种群没有表现出生物进化。
14.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)如果该种群满足五个基本条件,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________(填“会”或“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________(填“会”或“不会”)发生改变。
答案 (1)0.5
(2)足够大 突变 自然选择 0.25 不会
(3)0.4 0.2 0.4 会
解析 (1)由题意可知,AA=0.3,Aa=0.4,aa=0.3,该种群中a基因的频率为:0.3+0.4×=0.5。
(2)如果该种群足够大、不发生突变、不发生选择、没有迁入迁出,且种群中个体间随机交配,该种群的遗传符合哈代—温伯格平衡公式,种群的基因频率不发生改变,该种群的子一代中aa的基因型频率是0.52=0.25,如果继续随机交配,其后代中aa的基因型频率不发生改变。
(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,即交配方式是AA与AA、Aa与Aa、aa与aa进行交配,理论上该种群的子一代中AA、Aa、aa的基因型频率分别是:0.3+0.4×=0.4,0.4×=0.2,0.3+0.4×=0.4;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和aa的基因型频率会逐代增加,Aa基因型频率逐代减小。
15.杂交实验表明,桦尺蠖体色受到一对等位基因S和s的控制,黑色S对浅色s为显性。在曼彻斯特地区,19世纪中叶以前,种群中S基因的频率很低,随着英国工业的发展,桦尺蠖中S基因的频率提高了很多,如下表所示,请分析回答问题。
(1)从遗传的角度分析:
最初的S基因是通过________产生的。它为生物进化提供了________。
(2)试用现代生物进化理论分析这一变化的原因:
①19世纪,桦尺蠖的栖息地(树干)长满了地衣,在此环境下,种群s基因频率高的原因是____________________。
②随着英国工业的发展,工厂排出的煤烟使地衣不能生长,树皮暴露,并被煤烟熏成黑褐色,在此环境条件下,种群S基因频率升高的原因是_________________。
③上述事实说明,种群中产生的变异是________,经过长期的__________,其中不利变异留下后代的机会________,有利变异的个体有更多机会产生后代,种群中相应基因的频率会不断________,从而使种群的________发生定向改变,导致生物朝着一定方向缓慢地进化。
答案 (1)基因突变 原材料
(2)①浅色(ss)桦尺蠖的体色与环境色彩一致,不易被天敌捕食,繁殖的个体中生存下来的多,导致s基因频率升高
②黑色个体在被污染成黑褐色的树皮上不易暴露,从而生存下来并繁殖后代,导致S基因频率升高
③不定向的 自然选择 少 提高 基因频率
16.回答下列有关生物进化的问题。
(1)图1表示小岛上蜥蜴进化的基本过程,X、Y、Z表示生物进化中的基本环节。X、Y分别是______________、________。
(2)该小岛上的蜥蜴原种由许多个体组成,这些个体的总和称为________,这是生物进化的________。
(3)该小岛上所有蜥蜴个体含有的全部基因,称为该种群的________。
(4)小岛上蜥蜴原种的脚趾逐渐出现两种性状,W代表蜥蜴脚趾的分趾基因;w代表联趾(趾间有蹼)基因。图2表示这两种性状比例变化的过程。
①由于蜥蜴过度繁殖,导致____________加剧。
②小岛上食物短缺,联趾蜥蜴个体比例反而逐渐上升,其原因可能是_______________。
③图2所示的过程说明,自然环境的变化引起不同性状蜥蜴的比例发生变化,其本质是因为蜥蜴群体内的________发生了改变。
答案 (1)突变和基因重组 自然选择
(2)种群 基本单位 (3)基因库
(4)①生存斗争(或种内斗争) ②联趾型个体趾间有蹼,适合于游泳,可以从水中获取食物。因此,在岛上食物短缺时,联趾个体的生存和繁殖机会较多(合理即可) ③基因频率
解析 (1)生物进化的基本环节是突变和基因重组、自然选择和隔离,蜥蜴原种产生了新性状是突变的结果;具有适应环境的性状的个体生存下来和具有不适应环境的性状的个体被淘汰是自然选择的过程。
(2)种群指在一定时间内占据一定空间的同种生物的所有个体。小岛上蜥蜴原种的所有个体组成了种群,种群是生物进化的基本单位。第3节 第2课时 隔离在物种形成中的作用
第4节 协同进化与生物多样性的形成
[学习目标] 1.举例说明隔离在物种形成过程中的作用。2.结合具体实例概述生物的协同进化和多样性的形成过程。
知识点一 隔离在物种形成中的作用
1.物种的概念: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称为一个物种。
2.隔离
(1)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,这种现象称为生殖隔离,例如马和驴交配产生不可育的螺,故马和驴为不同物种。
(2)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,叫作地理隔离。
(3)地理隔离和生殖隔离都是指不同群体间的个体,在自然条件下基因不能自由交流的现象,这里统称为隔离。
3.隔离及其在物种形成中的作用
(1)新物种的形成过程
(2)结论
隔离是物种形成的必要条件。,
种群与物种的关系
(1)一个物种可以包括许多种群,如同一种鲫鱼可以生活在不同的池塘、湖泊等,形成一个个被陆地隔离的不同种群。
(2)同一物种的不同种群之间存在地理隔离,长期发展下去可能形成不同的亚种,进而形成许多个新物种。
如何判断两种动物是否是同一物种?
提示:设计杂交实验,是否能产生可育后代,即是否存在生殖隔离。
二倍体西瓜和四倍体西瓜是不是同一物种?为什么?三倍体西瓜是不是一个物种?为什么?
提示:不是。因为二倍体和四倍体杂交产生的三倍体不可育,存在生殖隔离,所以不是同一物种。三倍体西瓜不是一个物种,因为自然状态下不能相互交配产生可育后代。
新物种的形成一定要经过地理隔离吗?
提示:不一定,但一定要经过生殖隔离,如低温造成某植株染色体加倍形成新物种,没有经过地理隔离。
[例1] 如图为某哺乳动物种群因河道改变而发生的变化,下列与之相关的说法正确的是( )
A.河道的改变使同一种群的生物变成了不同的物种
B.河道的改变使两个种群失去了基因交流的机会
C.B种群和C种群基因频率的不同仅与环境的变化有关
D.地理隔离必然导致生殖隔离,生殖隔离必然源于地理隔离
解题分析 河道的改变使一个种群被分割成两部分,从而形成两个种群,这两个种群因河流的阻隔,形成地理隔离,失去了基因交流的机会,但是并没有证据说明B、C两种群的生物成为了两个物种,A错误,B正确;种群基因频率的差异与环境的选择作用有关,还与突变和基因重组等有关,C错误;长期的地理隔离有可能导致生殖隔离,生殖隔离未必就一定源自地理隔离,例如多倍体的形成过程,D错误。
答案 B
[例2] 如图表示渐进式新物种形成的基本环节,对图示的相关分析正确的是( )
A.图中①表示基因突变和基因重组,为进化提供了原材料
B.图中②表示地理隔离,地理隔离使种群间基因交流受阻
C.图中③表示生殖隔离,指两种生物不能交配且不能产生可育后代
D.种群基因频率的改变一定会导致新物种形成
解题分析 ①表示突变和基因重组,即基因突变、基因重组和染色体变异,为生物进化提供原材料,A错误;生殖隔离是指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,C错误;自然选择导致种群基因频率定向改变,使生物朝一定的方向进化,但生殖隔离的出现才会导致新物种形成,D错误。
答案 B
技法提升
判断是否形成新物种类试题的解法
(1)判断依据:是否产生生殖隔离。
(2)判断方法:杂交后不能产生可育后代,则说明出现了新物种,或就不能杂交。
(3)生物进化的实质是基因频率的改变,这种改变可大可小,不一定会导致新物种的形成。
知识点二 协同进化与生物多样性的形成
1.协同进化
(1)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。
(2)方式
①生物与生物之间协同进化。
捕食者所吃掉的大多是被捕食者中年老、病幼或年幼的个体,客观上起到了促进种群发展的作用。
②生物与无机环境之间协同进化。
地球上的原始大气没有氧气,最早的生物是厌氧型生物,能进行光合作用的生物的出现,使大气中有了氧气,为好氧生物的出现创造了前提条件。
(3)结果: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。
2.生物多样性的形成
(1)主要内容
遗传多样性(基因多样性)、物种多样性和生态系统多样性。
(2)生物进化历程中的关键事件
①最初地球上的生物主要是海洋中种数不多的原核生物——蓝藻和细菌。这一时期的生态系统中只有生产者和分解者。
②有性生殖的出现,生物实现了基因重组,增强了其变异的多样性,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。
③寒武纪大爆发:海洋中大量的无脊椎动物物种爆发式地迅速形成。大量的动物构成了生态系统的第三极——消费者,使生态系统具有更复杂的结构。
④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。
⑤在进化过程中,许多物种由于不适应环境的变化而绝灭。例如恐龙绝灭。恐龙的绝灭为哺乳类的兴盛腾出了空间,使生物进化翻开了崭新的一页。
生物多样性三个层次之间的联系
3.生物进化理论在发展
(1)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:适应是自然选择的结果;种群是生物进化的基本单位;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,进而通过隔离形成新的物种;生物进化的过程实际上是生物与生物、生物与无机环境协同进化的过程;生物多样性是协同进化的结果。
(2)中性突变学说:大量的基因突变是中性的,自然选择对这些基因突变不起作用,因此有人主张决定生物进化方向的是中性突变的逐渐积累,而不是自然选择。
(3)间断平衡学说:根据许多物种是在短时间内迅速形成的现象,有人提出物种形成并不都是渐变的过程,而是物种长期稳定与迅速形成新物种交替出现的过程。
[例1] 下列有关生物的进化和生物多样性的叙述,错误的是( )
A.人类的生存和发展始终受益于生物多样性,保护生物多样性就是保护人类自己
B.狼和鹿通过捕食和被捕食进行着相互选择,实现协同进化
C.从分子水平上看,生物的性状具有多样性的直接原因是基因的多样性
D.生物多样性包括遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性
解题分析 生物多样性的直接原因是蛋白质分子的多样性,遗传多样性是生物多样性的根本原因,C错误。
答案 C
[例2] 下列有关生物多样性和进化的叙述中,不正确的是( )
A.生态系统从古至今都是由生产者、消费者和分解者组成
B.蜂鸟细长的喙与倒挂金钟的筒状花萼是它们长期协同进化形成的相互适应特征
C.异地新物种的形成通常要经过突变和基因重组、自然选择及隔离三个基本环节
D.自然选择能定向改变种群的基因频率,使生物朝一定方向进化
解题分析 生态系统起初只有生产者和分解者,寒武纪大爆发后出现消费者,A错误。
答案 A
1.下列关于物种的叙述,正确的是( )
A.不同种群的生物肯定不属于同一物种
B.物种是能相互交配的一群生物个体
C.隔离是形成新物种的必要条件
D.在新物种形成过程中必须有地理隔离和生殖隔离
答案 C
解析 不同种群的生物可能属于同一个物种,例如不同池塘的鲤鱼,A错误;能相互交配且产生可育后代的一群生物属于一个物种,B错误;隔离是形成新物种的必要条件,产生生殖隔离是形成新物种的标志,C正确;在物种形成过程中必须有生殖隔离,不一定有地理隔离,例如多倍体形成过程,D错误。
2.新物种形成最显著的标志是( )
A.具有一定的形态结构
B.具有一定的生理功能
C.产生了生殖隔离
D.改变了基因频率
答案 C
3.在生物进化过程中,下列几种生物类型出现的排列顺序,可能性最大的是( )
A.自养、厌氧异养、需氧异养
B.需氧自养、厌氧自养、自养
C.厌氧自养、需氧异养、光能合成自养
D.厌氧异养、光能合成自养、需氧异养
答案 D
解析 地球上的原始大气中是没有氧气的,因此,最早出现的生物都是厌氧(进行无氧呼吸)的;最早的光合生物的出现,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。
4.昆虫的保护色越来越逼真,它们的天敌的视觉也越来越发达,结果双方都没有取得明显的优势,这说明( )
A.自然选择不起作用
B.生物为生存而进化
C.双方在斗争中不分胜负
D.双方相互选择,协同进化
答案 D
5.下列关于生物进化的叙述,正确的是( )
A.在进化地位上越高等的生物,适应能力越强
B.生态系统多样性形成的原因可以概括为协同进化
C.生物多样性包括遗传多样性、物种多样性和变异多样性
D.最早登陆的生物是适应陆地生活的原始的两栖类
答案 B
解析 遗传多样性越高的生物适应能力越强,与进化地位无关,A错误;生物多样性主要包括三个层次内容,遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性,C错误;最早登陆的生物为植物,主要是蕨类植物,D错误。
6.如图是加拉帕戈斯群岛上物种演化的模型:图中上半部分为甲岛的物种演化模型,下半部分为乙岛的物种演化模型,A、B、C、D为四个物种及其演化关系。请看图回答问题:
(1)由A物种进化为B、C两个物种的内因是____________,外因是____________________,进化的实质是____________________________。
(2)甲岛上的B物种迁到乙岛后,不与C物种发生基因交流,其原因是____________________。
(3)迁到乙岛的B物种可能会____________________。
(4)假设种群中有一对等位基因A、a,A的基因频率为0.1,a的基因频率为0.9,那么AA、Aa、aa三种基因型的频率分别为________________;若环境的选择作用使a的频率逐渐下降,A的频率逐渐上升,则后代中aa基因型个体数量的变化趋势是________________。
答案 (1)遗传变异 甲、乙两岛环境不同且有地理隔离 种群基因频率的改变
(2)已形成生殖隔离
(3)形成新的物种(答案合理即可)
(4)1%、18%、81% 逐渐下降
解析 (1)渐变式物种形成的内因是遗传变异(突变和基因重组),外因是地理隔离和自然选择,即甲、乙两岛环境不同且有地理隔离,进化的实质是种群基因频率的改变。
(2)当两个种群不能发生基因交流时,说明二者之间存在生殖隔离。
(3)迁到乙岛的B物种由于环境发生改变,会发生进化,可能会形成新物种。
(4)A%=0.1,a%=0.9,所以AA%=0.01,aa%=0.81,Aa%=1-0.01-0.81=0.18。若a的频率逐渐下降,A的频率逐渐上升,则后代中aa基因型个体数量的变化趋势是逐渐下降。