第3节 种群基因组成的变化与物种的形成
课后篇巩固提升
基础巩固
1.下列关于种群的叙述,正确的是( )
A.自然选择使种群基因频率发生定向改变
B.种群基因频率的改变与生物进化无关
C.种群通过个体的进化而进化
D.种群的基因型频率的变化一定会导致种群的进化
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,而生物进化的方向是由自然选择决定的,所以自然选择能使种群的基因频率发生定向的改变。基因型频率改变不一定会导致基因频率改变,所以不一定会导致种群进化。
答案A
2.关于生物进化,下列说法不正确的是( )
A.拉马克提出的进化理论核心思想为“用进废退”和“获得性遗传”
B.达尔文认为自然选择推动了生物的进化,但其无法解释遗传和变异的本质
C.现代生物进化理论的基础是自然选择学说,它认为隔离导致了物种的形成
D.现代生物进化理论认为个体是进化的基本单位,自然选择决定进化的方向
解析用进废退和获得性遗传是拉马克论述进化原因的两条著名法则,A项正确;达尔文没能解释遗传和变异的本质,B项正确;现代生物进化理论的基础是自然选择学说,它认为隔离导致了物种的形成,C项正确;现代生物进化理论认为种群是进化的基本单位,D项错误。
答案D
3.某病人被幽门螺杆菌感染,经抗生素长期治疗后,效果并不明显。下列有关幽门螺杆菌抗药性形成的叙述,错误的是( )
A.抗生素导致幽门螺杆菌基因突变产生的抗药性
B.原来的幽门螺杆菌群体中少数个体有抗药性基因
C.抗药性的形成实质是菌群中抗药性基因频率的增加
D.抗药性的形成是抗生素对细菌进行定向选择的结果
解析细菌本身的不定向变异使种群中存在抗药性个体,经抗生素的选择,抗药性强的个体所占比例增加,进而种群中抗药性基因频率增加,抗药性形成。A项说明细菌抗药性的形成是基因定向突变的结果,故不正确。
答案A
4.下图表示种群与物种的关系,关于它们的叙述不正确的是( )
A.从图中可以看出,一个物种可以有很多种群,地理隔离阻碍了这些种群进行基因交流
B.若物种2是由物种1形成的,则物种1一定发生了基因频率的改变
C.由物种1形成物种2的必要条件是地理隔离
D.若种群1与种群2的基因频率都发生了改变,则这两个种群都在进化
解析种群是生物进化的基本单位,生物进化的实质在于种群基因频率的改变;隔离是新物种形成的必要条件,新物种的形成通常要经过长期的地理隔离而达到生殖隔离,但并不是所有新物种的形成都需要经过地理隔离。
答案C
5.下列有关生物变异与进化的说法,错误的是( )
A.如果没有突变,生物也可能会发生进化
B.一个物种的形成或绝灭,会影响到若干其他物种的进化
C.发生在生物体内的基因突变,有可能使种群的基因频率发生变化
D.在环境条件保持稳定的前提下,种群的基因频率不会发生变化
解析自然选择、突变等都可能导致种群基因频率发生改变,进而导致生物进化,A项正确;生物与生物之间是相互影响的,因此一个物种的形成或绝灭,可能会影响到若干其他物种的进化,B项正确;发生在生物体内的基因突变是种群基因频率变化的因素之一,C项正确;环境稳定的条件下,自然选择对基因频率没有影响,但是可能存在突变、迁入和迁出等其他影响基因频率变化的因素,因此种群基因频率可能发生变化,D项错误。
答案D
6.下列符合现代生物进化理论的叙述是( )
A.物种的形成可以不经过隔离
B.生物进化过程的实质在于有利变异的保存
C.基因突变产生的有利变异决定生物进化的方向
D.自然选择通过作用于个体而影响种群的基因频率
解析物种的形成可以不经过地理隔离,但必须要有生殖隔离;生物进化过程的实质是种群基因频率的改变;生物进化的方向由自然选择决定。
答案D
7.张谦德在《朱砂鱼谱》中总结的金鱼选种经验是:蓄类贵广,而选择贵精,须每年夏间市取数千头,分数缸饲养,逐日去其不佳者,百存一二,并作两三缸蓄之,加意培养,自然奇品悉具。从现代生物进化理论的观点分析,正确的是( )
A.“分数缸饲养”相当于地理隔离和生殖隔离
B.“逐日去其不佳者”是指对金鱼进行人工选择
C.“自然奇品悉具”是金鱼发生定向变异的结果
D.这种人工培育金鱼方法的原理是染色体变异
解析“分数缸饲养”是制造地理隔离,使其不能进行基因交流,但地理隔离不一定导致生殖隔离,A项错误;“逐日去其不佳者”是人为选择去除生长状态不好的个体,属于人工选择,B项正确;变异是不定向的,C项错误;基因突变能产生新基因,因此金鱼中的“奇品”可能是基因突变造成的,D项错误。
答案B
8.杂交实验表明,桦尺蠖体色受一对基因S和s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的基因频率很低,在5%以下,到20世纪则上升到95%以上。请分析回答下列问题。
(1)从遗传的角度分析,最初的S基因是通过 出现的,它为生物进化提供 。S基因频率增高的遗传基础是 。?
(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)上长满了地衣,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,工业炼铜使地衣不能生长,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 的,经过长期的 ,其中不利变异不断 ,有利的变异则逐渐 ,从而使种群的 发生定向的改变,导致生物朝着一定方向缓慢地进化。因此生物进化的方向是由 决定的。?
解析突变和基因重组产生生物进化的原材料,因此最初的S基因是通过基因突变获得的。而S基因频率升高的遗传基础是等位基因进行分离、组合,从而形成多种多样的基因型。又由于自然选择使种群的基因频率定向改变并决定生物进化的方向,因此 19世纪,种群s基因频率高的原因是浅色(ss)桦尺蠖与环境色彩一致,不易被鸟类所食。后来桦尺蠖的栖息地变成了黑褐色,浅色型个体易被鸟类所食,黑色个体由于具有了保护色而容易生存下来,久而久之,黑色个体逐代积累增多,S的基因频率也随着增高,从而使种群的基因频率发生定向改变,导致生物朝一定方向进化。
答案(1)基因突变 原材料 等位基因进行分离、组合,从而形成多种多样的基因型
(2)浅色桦尺蠖与环境色彩一致,不易被鸟类所食 黑色个体容易生存下来
(3)不定向 自然选择 被淘汰 积累 基因频率 自然选择
9.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,4月份这一个月时间里开花时期如图所示。请回答下列问题。
(1)将植物a引种到低纬度和高纬度地区,这样原来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 。?
(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并可自由交配),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 。?
(3)现代生物进化理论认为: 是生物进化的基本单位, 决定生物进化的方向, 是物种形成的三个基本环节。?
解析(1)将植物a引种到低纬度和高纬度地区后,原来属于同一物种的a、b、c生存于不同的环境中,因此它们之间形成了地理隔离。种群b和种群c个体之间由于花期不同,已不能正常传粉,说明已产生生殖隔离,形成了不同的物种。(2)第一年种群中各基因型频率分别为10%DD,20%Dd,70%dd,可计算出D、d基因频率分别为20%、80%,根据第二年基因型频率4%DD、32%Dd,64%dd,也可算出D、d基因频率分别为20%、80%,则可知前后基因频率未发生变化,故该种群未发生进化。(3)现代生物进化理论极大地丰富和发展了达尔文的自然选择学说,以种群为生物进化的基本单位,新物种形成的三个基本环节是突变和基因重组、自然选择和隔离。
答案(1)地理隔离 生殖隔离 (2)没有 该种群的基因频率没有发生变化 (3)种群 自然选择 突变和基因重组、自然选择和隔离
能力提升
1.对某校学生进行色盲遗传病调查研究后发现:780名女生中有患者23人,携带者52人;820名男生中有患者65人。那么该群体中色盲基因的频率是( )
A.4.4% B.5.1%
C.6.8% D.10.2%
解析色盲基因的频率=XbXB+Xb×100%=23×2+52×1+65×1780×2+820×100%≈6.8%。
答案C
2.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之和为1
B.Aa自交后代所形成的群体中A基因的频率大于a基因的频率
C.色盲患者中男性多于女性,所以男性群体中色盲的基因频率大于女性群体
D.一个种群中,控制一对相对性状的基因型频率的改变说明该种群生物在不断进化
解析一个种群中,控制一对相对性状的各种基因型频率之和为1,A项正确;Aa自交后代所形成的群体中A基因的频率等于a基因的频率,各占50%,B项错误;男性色盲患者多于女性患者,但色盲的基因频率在男性群体和女性群体中是相等的,C项错误;生物进化的实质是种群基因频率的改变,而不是基因型频率的改变,D项错误。
答案A
3.甲海岛上的某种鸟一部分迁徙到乙、丙两个海岛(三个岛屿相互隔绝),下图所示为刚迁入时和迁入多年后决定羽毛颜色的相关基因的调查结果(B—黑色、b—灰色、B1—黄色)。下列推测正确的是( )
A.三个海岛上的这种鸟既存在地理隔离,又存在生殖隔离
B.鸟类迁入新海岛后会与其食物、天敌和无机环境协同进化
C.甲、丙两个海岛的相同环境决定羽毛颜色朝着相同方向进化
D.乙海岛的环境促进羽毛颜色基因发生定向突变,产生B1基因
解析三个海岛上的这种鸟之间存在地理隔离,但是无法确定是否存在生殖隔离,A项错误。鸟类迁入新海岛后与岛上原有的生物、无机环境相互影响,共同进化,B项正确。多年后,对于甲海岛上的种群而言,b的基因频率下降,而对于丙海岛上的种群而言,b的基因频率上升,故甲、丙两个海岛上鸟类羽毛颜色进化的方向是不同的,C项错误。基因突变是不定向的,环境通过选择作用对这些突变后的基因进行了筛选,D项错误。
答案B
4.果蝇长翅(V)和残翅(v)由一对常染色体上的等位基因控制。假定某果蝇种群有20 000只果蝇,其中残翅果蝇个体数量长期维持在4%。若再向该种群中引入20 000只纯合长翅果蝇,在不考虑其他因素影响的前提下,关于纯合长翅果蝇引入后种群的叙述,错误的是( )
A.v基因频率降低了50%
B.V基因频率增加了50%
C.杂合果蝇比例降低了50%
D.残翅果蝇比例降低了50%
解析因该果蝇种群长期保持vv的基因型频率为4%,由此算出v的基因频率为0.2,V的基因频率为0.8,进而计算出引入纯合长翅果蝇前,基因型为vv的果蝇有0.04×20 000=800(只),基因型为Vv的果蝇有2×0.2×0.8×20 000=6 400(只),基因型为VV的果蝇有0.8×0.8×20 000=12 800(只)。引入纯合长翅果蝇后,v的基因频率为(800×2+6 400)/(40 000×2)=0.1,V的基因频率为1-0.1=0.9,A项正确,B项错误。因基因型为Vv、vv的果蝇的数目不变,而该种群个体总数增加一倍,所以基因型为Vv、vv的果蝇比例都降低了50%,即杂合果蝇和残翅果蝇的比例都降低了50%,C项、D项正确。
答案B
5.某地大白菜农田蜗牛危害严重,农民起初喷洒杀虫剂R控制虫害,但几年后效果不明显,于是通过放养青蛙来控制害虫,如图是几年中蜗牛种群数量变化的曲线。回答下列相关问题。
(1)拉马克认为,生物各种适应性特征的形成都是由于 和 ,若用其观点分析蜗牛抗药性的出现,则蜗牛抗药性变异产生于杀虫剂R使用 (填“前”或“后”)。若用达尔文的观点分析,蜗牛抗药性的变异产生于杀虫剂R使用 (填“前”或“后”),杀虫剂起 作用。?
(2)现代生物进化理论认为蜗牛从A点到B点发生了进化,其原因是? 。?
从 点开始,农民开始放养青蛙控制害虫。?
(3)蜗牛还能被一些鸟类捕食。蜗牛壳上有条纹与无条纹的性状是由一对等位基因A和a控制的,研究人员调查了某地区的1 000只蜗牛,对存活的个体数和被鸟捕食后剩下的蜗牛空壳数进行统计,得到的数据如下。
有条纹(显性)
无条纹(隐性)
合计
存活个体数
178
211
389
空壳数
332
279
611
合计
510
490
1 000
在这1 000只蜗牛中,aa的基因型频率为 。如果Aa的基因型频率为32%,则a的基因频率为 。由表中数据可推断,经多个世代后,该种群中 (填“有条纹”或“无条纹”)基因的频率将会增大。?
解析(1)拉马克认为,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,若用其观点分析蜗牛抗药性变异的产生,则是杀虫剂的使用使蜗牛产生了抗药性,即在杀虫剂使用后出现了抗药性;而达尔文的自然选择学说则认为,抗药性的变异产生于杀虫剂使用前,杀虫剂起自然选择作用。(2)生物进化的实质是种群基因频率的改变。从图形分析,A点到B点杀虫剂R的使用使蜗牛种群密度下降,大部分抗药性个体保留了下来,故抗药性基因频率上升,蜗牛种群发生了进化。分析图形,C点后蜗牛种群数量开始下降,因此应是从C点开始放养青蛙。(3)无条纹为隐性性状,基因型为aa,由表格信息可知,aa的基因型频率为(211+279)÷1 000×100%=49%,如果Aa的基因型频率为32%,则a的基因频率=49%+1/2×32%=65%。由表中信息可知,有条纹的蜗牛空壳数相对较多,因此有条纹基因的频率会逐渐降低,无条纹基因的频率会逐渐上升。
答案(1)用进废退 获得性遗传 后 前 自然选择
(2)从A点到B点杀虫剂R的使用会使蜗牛种群中抗药性基因频率上升,种群基因频率发生改变 C (3)49%
65% 无条纹
课件40张PPT。第3节 种群基因组成的变化与物种的形成一、种群基因组成的变化
(一)种群和种群基因库
1.种群:指生活在一定区域的同种生物全部个体的集合。
2.种群中的个体彼此可以交配,并通过繁殖将各自的基因传递给后代,因此,也是生物繁殖的基本单位。
3.基因库与基因频率
(1)种群的基因库:指一个种群中全部个体所含有的全部基因。
(2)基因频率:在一个种群基因库中,某个基因占全部等位基因的比值。
(3)计算:从某个群体中随机抽取100个个体,测知基因型为AA、Aa、aa的个体分别是30、60和10个,则基因A的频率为60%;基因a的频率为40%。基因型AA的频率为30%;基因型Aa的频率为60%;基因型aa的频率为10%。(基因型频率=某基因型个体数/某种群个体总数)(二)种群基因频率的变化
1.达尔文提出,可遗传的变异提供了生物进化的原材料。可遗传的变异来源于基因突变、基因重组和染色体变异。其中,基因突变和染色体变异统称为突变。
2.可遗传变异的形成、特点和作用。
(1)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。
(2)特点:随机的、不定向的。
(3)作用:只提供生物进化的原材料,不能决定生物进化的方向。(三)自然选择对种群基因频率变化的影响 (四)探究抗生素对细菌的选择作用
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.方法步骤 【思考讨论】实验结束后,为什么应将耐药菌、培养基、纸片等进行高温灭菌处理?
提示:防止对环境造成污染。预习反馈
判断正误。
(1)判断下列所述情况是否是一个种群。
①一个池塘中的所有鱼类。( × )
②甲地池塘中的鲤鱼和乙地池塘中的鲤鱼。( × )
③一个池塘中的所有成年鲤鱼。( × )
(2)一个种群中某基因占所有基因的比率叫作基因频率。( × )
(3)所有变异都是生物进化的原材料。( × )
(4)基因突变产生的有利变异决定生物进化的方向。 ( × )
(5)即使没有突变,进化也可以发生。( √ )
(6)自然选择决定了生物变异和进化的方向。( × )
(7)一般来说,在自然环境中,频率高的基因所控制的性状更适应环境。( √ )二、隔离在物种形成中的作用 预习反馈
判断正误。
(1)只要能够交配便是同一物种。( × )
(2)马和驴交配产生的后代——骡,是一个新物种。 ( × )
(3)存在生殖隔离的种群不一定存在地理隔离。( √ )
(4)两个池塘中的鲤鱼是两个种群,存在生殖隔离现象。( × )
(5)突变的可遗传性阻碍生物进化。( × )
(6)物种的形成可以不经过隔离。( × )
(7)地理隔离导致的结果是不能产生可育的后代。 ( × )
(8)地理隔离的出现导致基因频率的改变,标志新物种的形成。( × )
(9)生殖隔离一定来自地理隔离。( × )探究点一探究点二探究点三 基因库、基因频率和基因型频率
问题情景
分析材料,根据孟德尔的分离定律,回答下列问题。
材料 在某昆虫种群中,决定翅色为绿色的基因为A,决定翅色为褐色的基因为a,从这个种群中随机抽取100个个体,测得基因型为AA、Aa和aa的个体数量分别为30、60和10,就这对等位基因来说,每个个体可以看作含有2个基因。假设该昆虫种群非常大,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,自然选择对翅色这一相对性状没有作用,基因A和a都不产生突变。
1.该种群产生的A配子和a配子的比率各是多少?子一代基因型的频率各是多少?
提示:A配子占60%,a配子占40%。子一代基因型的频率:AA占36%,Aa占48%,aa占16%。探究点一探究点二探究点三2.子一代种群的基因频率各是多少?
提示:子一代种群的基因频率:A占60%,a占40%。
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。
提示:子三代、子四代以及若干代以后,种群的基因频率与子一代一样。探究点一探究点二探究点三4.若上述计算结果是建立在五个假设条件基础上的。对自然界种群来说,这五个条件都成立吗?你能举出哪些实例?
提示:对自然界的种群来说,这五个条件不可能同时都成立。例如,昆虫的翅色与环境色彩不一致,容易被天敌发现,自然选择对种群翅色这一性状有作用。探究点一探究点二探究点三归纳提升
种群中基因频率的计算规律
1.在种群中一对等位基因的基因频率之和等于1,基因型频率之和也等于1。
2.基因频率的计算规律(以人类为例)
(1)若某基因在常染色体上,则3.根据基因型频率计算基因频率的方法
A的基因频率=AA的基因型频率+1/2Aa的基因型频率,a的基因频率=aa的基因型频率+1/2Aa的基因型频率探究点一探究点二探究点三4.根据遗传平衡定律计算基因频率和基因型频率
(1)遗传平衡定律
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的,又称为哈迪—温伯格定律。
①种群足够大;
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。探究点一探究点二探究点三(2)基因频率与基因型频率的特点
设A的基因频率为p,a的基因频率为q,则p+q=1。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。探究点一探究点二探究点三典例剖析
某植物种群,基因型为AA的个体占30%,基因型为aa的个体占20%,回答下列问题。
(1)该植物种群中A、a的基因频率分别是 。?
(2)若该种植物自交,后代中基因型为AA、aa的个体分别占 、 。这时,A、a的基因频率分别是 。?
(3)依现代生物进化理论,该种植物在这两年中是否发生了进化? ,原因是 。?
(4)若第三年由于环境突然变化,基因型为aa的个体全部死亡,则该种群A、a的基因频率的变化趋势是 。?
(5)由此可见,进化的基本单位是 ,进化的原材料由 提供,进化的实质是 。?探究点一探究点二探究点三解析:A的基因频率=30%+1/2×(1-30%-20%)=55%,a的基因频率=1-55%=45%。该种植物自交后,AA的基因型频率=30%×1+50%×1/4=42.5%,aa的基因型频率=20%×1+50%×1/4=32.5%,此时A的基因频率=42.5%+1/2(1-42.5%-32.5%)=55%,a的基因频率=1-55%=45%。生物进化的实质是种群基因频率的改变,若种群基因频率没有改变,则该种群没有发生进化。
答案:(1)55%,45%
(2)42.5% 32.5% 55%,45%
(3)没有 种群的基因频率没发生改变
(4)A的基因频率增大,a的基因频率减小
(5)种群 突变和基因重组 种群基因频率的改变探究点一探究点二探究点三活学活练
1.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F1中A的基因频率和Aa的基因型频率分别为( )
A.30%,21% B.30%,42%
C.70%,21% D.70%,42%
解析: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%,则有条纹(Aa)个体占30%,A的基因频率=AA的基因型频率+1/2×Aa的基因型频率=55%+1/2×30%=70%,同理,a的基因频率=30%。若蜗牛间进行自由交配得到F1,根据遗传平衡定律,F1中Aa的基因型频率=2×70%×30%=42%。
答案:D探究点一探究点二探究点三2.现有一个非常庞大的某昆虫种群,个体间随机交配,没有迁入和迁出,无突变,自然选择对A和a基因控制的性状没有作用,从该种群中随机抽取若干个体,测得基因型为aa的个体所占比例为16%,若将该种群中aa的个体全部淘汰,剩余的个体随机交配,则下一代中aa个体所占的比例为( )
A.1/49 B.2/49
C.4/49 D.8/49
解析:aa个体所占比例为16%,a的频率=40%,A的频率=60%,AA的频率=36%,Aa的频率=1-16%-36%=48%,如将aa个体淘汰,则该淘汰后种群中AA∶Aa=3∶4,此时,a的频率=4/(7×2)=2/7,则下一代中aa个体所占比例=2/7×2/7=4/49,C项正确。
答案:C 探究点一探究点二探究点三3.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下表所示,则这200人中,Xb的基因频率为 ( )A.85% B.30%
C.20% D.15%
解析:女性的体细胞中B或b基因共两个,男性的体细胞中只有一个B或b基因,则XB与Xb的总数量为78×2+14×2+8×2+70+30=300,Xb的数量是14+8×2+30=60,故Xb的基因频率为60/300×100%=20%。
答案:C探究点一探究点二探究点三物种形成与生物进化
问题情景
结合教材P117“思考·讨论”中加拉帕戈斯群岛地雀的进化,完善下列物种形成图解,并讨论解决下列问题。探究点一探究点二探究点三1.物种和种群有什么区别?二者存在什么关系?
提示:种群强调的是同一自然区域、同种生物的全部个体,物种则强调能相互交配并产生可育后代的一群生物。同一种群的个体一定属于同一物种,同一物种的个体可能分布于不同的区域形成不同的种群。不同种群的个体可能属于同一物种,不同物种的个体一定属于不同的种群。
2.对不同岛屿上的地雀种群来说,环境的作用有没有差别?这对种群基因频率的变化产生什么影响?如果这片海域只有一个小岛,还会形成这么多种地雀吗?
提示:由于不同岛屿的地形和植被条件不一样,因此环境的作用有差别,导致种群基因频率朝不同的方向改变。如果这片海域只有一个小岛,个体间可以杂交,存在基因交流,不会形成这么多种地雀。探究点一探究点二探究点三3.通过地雀的形成过程,你能说出物种形成需要经过哪些环节吗?物种形成和生物进化有什么关系?
提示:(1)突变和基因重组产生进化的原材料;(2)自然选择决定生物进化的方向;(3)隔离导致物种的形成。物种的形成必定伴随生物的进化,但生物的进化不一定导致新物种的形成。
4.若由于某种原因,某二倍体植物加倍成了四倍体植物,那么该四倍体和二倍体之间存在生殖隔离吗?这说明什么?
提示:该二倍体植物与其加倍形成的四倍体植物的杂交后代是三倍体,三倍体是不育的,所以该四倍体与对应的二倍体之间存在生殖隔离。这说明有时候不经过地理隔离也能产生生殖隔离。探究点一探究点二探究点三归纳提升
1.隔离在物种形成中的作用
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叫作隔离。地理隔离和生殖隔离是最常见的隔离类型。探究点一探究点二探究点三探究点一探究点二探究点三2.物种形成的方式
(1)渐变式 (2)爆发式 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,如六倍体普通小麦的形成。探究点一探究点二探究点三3.物种形成与生物进化的关系 易错警示与物种形成有关的两个“不一定”
(1)物种的形成不一定都需要经过地理隔离,如多倍体的产生。
(2)生物进化不一定导致物种的形成。 探究点一探究点二探究点三典例剖析
由于某种原因,某一小岛上的野兔原种种群的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,下列相关说法不正确的是( )A.新物种1与新物种2基因库不完全相同
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改变探究点一探究点二探究点三解析:新物种1与新物种2的基因库有相同之处,也有不同之处;图中显示了经地理隔离达到生殖隔离的形成新物种的一种方式;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表示生殖隔离;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探究点一探究点二探究点三活学活练
下列与生物进化有关的叙述,正确的是( )
A.基因型为Dd的高茎豌豆逐代自交,纯合高茎的基因型频率增加,表明豌豆正在进化
B.一片树林中的黑色桦尺蠖与浅色桦尺蠖在自然选择作用下由一个物种进化成两个种群
C.二倍体西瓜与四倍体西瓜杂交可培育出三倍体西瓜,表明这两种西瓜并无生殖隔离
D.害虫因为变异而存在抗药性差异,农药的选择作用导致抗药性强的基因频率增加探究点一探究点二探究点三解析:判断种群是否在进化是根据种群中基因频率是否发生改变,不是基因型频率是否发生改变,A项错误;黑色桦尺蠖与浅色桦尺蠖虽然表现型不同,但它们不存在生殖隔离,所以不是两个物种,它们生活在同一生活区域,属于同一种群,B项错误;三倍体西瓜不可育,所以它的两亲本存在生殖隔离,C项错误;害虫因为变异而存在抗药性差异,农药的选择作用导致抗药性强的基因频率增加,D项正确。
答案:D探究点一探究点二探究点三 探究抗生素对细菌的选择作用
问题情景
结合教材P115“探究抗生素对细菌的选择作用”,讨论解决下列问题。
1.在培养基上是否有细菌生长?在放有抗生素纸片的区域呢?
提示:在培养基上有细菌生长繁殖。在放有抗生素纸片的区域可能有细菌生长繁殖,也可能没有细菌生长繁殖。
2.连续培养几代后,抑菌圈的直径发生了什么变化?这说明抗生素对细菌产生了什么作用?
提示:抑菌圈的直径大小表明该种抗生素的杀菌能力,直径越大,杀菌能力越强。连续培养几代后,抑菌圈的直径会变小,说明通过抗生素的选择作用,细菌中的耐药性类型越来越多。 探究点一探究点二探究点三3.在本实验的培养条件下,耐药菌所产生的变异有利还是有害的?你怎么理解变异是有利还是有害的?
提示:细菌产生的耐药性变异有利于细菌的生存,属于有利变异。在生物进化中,生物产生的有利变异是指有利于生物生存,适应环境的变异,而不是对人类有利的变异。
4.滥用抗生素的现象十分普遍,请举例说明滥用抗生素的危害。
提示:①增强细菌抗药性:抗生素的滥用及不合理使用在一定程度上使抗生素接触细菌的机会增大,诱导细菌抵抗力产生,减弱抗生素的药效,甚至完全不起作用。②不良反应繁多:滥用抗生素导致大量不良反应产生。如抗生素中应用氯霉素时可引发再生障碍性贫血发生。③菌群失调:抗生素的长期大量滥用,使未被抑制的细菌类型繁殖迅速,造成菌群失调的情况,导致患者免疫力下降,病情加重或产生新的病变。探究点一探究点二探究点三归纳提升
1.实验变量分析 2.抑菌圈直径与抗药性的关系
抑菌圈的直径大小表明该种抗生素的杀菌能力,直径越大,杀菌能力越强。探究点一探究点二探究点三典例剖析
检测细菌对各种抗生素的药敏程度实验方法如下:在固体培养基中培养着状态相同的某种细菌,将含有一定浓度不同抗生素的滤纸片(大小相同)放置在不同固体培养基的表面,抗生素向周围扩散,如果抑制该细菌生长,则在滤纸片周围出现抑菌圈(图1中里面的圈),结果如下图所示。探究点一探究点二探究点三(1)衡量本实验结果的指标是 。?
(2)图1中抑制细菌最有效的是 培养皿中的抗生素。?
(3)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,如图2所示。
①向培养基中加抗生素的时刻为 点。?
②细菌种群进化是定向的,而变异是 ,细菌的抗药性产生于环境变化之 (填“前”“中”或“后”),抗生素对细菌变异的作用不是“诱导”,而是 。?
③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 。?探究点一探究点二探究点三解析:(1)本实验是研究抗生素抑制细菌生长的作用大小,可用抑菌圈的大小作为衡量指标。(2)通过抑菌圈的大小来确定杀菌能力,即抑菌圈越大,杀菌能力越强。(3)①抗生素会使细菌中不具有抗药性的个体大量死亡而数量下降,所以B点是使用抗生素的起点。②变异是不定向的,而自然选择是定向的,细菌的抗药性在环境变化之前就已经产生了,环境是性状的选择者,而不是诱导者。③在细菌种群中,含有抗药性基因的个体只占极少数。
答案:(1)抑菌圈的大小
(2)B
(3)①B ②不定向的 前 选择 ③有抗药性基因的个体占极少数探究点一探究点二探究点三活学活练
1.在一块马铃薯甲虫成灾的地里,喷了一种新的农药后,约98%的甲虫死了,约2%的甲虫生存了下来,生存下来的原因是( )
A.有基因突变产生的抗药性个体存在
B.以前曾喷过某种农药,对农药有抵抗力
C.约有2%的甲虫未吃到沾有农药的叶子
D.生存下来的甲虫是身强体壮的个体
解析:生存下来的马铃薯甲虫是由于本来就具有抗药性基因,而新基因的产生来自基因突变,因此A项正确。
答案:A探究点一探究点二探究点三2.白纹伊蚊是传染登革热病毒的媒介之一。有一地区在密集喷洒杀虫剂后,此蚊种群量减少了99%。但是一年后,该种群又恢复到原来的数量,此时再度喷洒相同量的杀虫剂后,仅杀死了40%的白纹伊蚊。其可能的原因是( )
A.杀虫剂造成白纹伊蚊基因突变,产生抗药性基因
B.白纹伊蚊身体累积的杀虫剂增加了自身的抗药性
C.原来的白纹伊蚊种群中少数个体有抗药性基因
D.第一年的白纹伊蚊种群没有基因的变异
解析:在使用杀虫剂之前,白纹伊蚊种群中就有少数个体有抗药性基因,杀虫剂只是对其抗药性进行了定向选择。
答案:C
