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6-3　种群基因组成的变化与物种的形成
课程内容标准 核心素养对接
1．阐述种群、种群基因库、基因频率等概念的内涵。 2．运用数学方法讨论种群基因频率的变化。 3．阐明自然选择对种群基因频率变化的影响。 4．说明隔离在物种形成中的作用。 1．分析、认同种群是生物进化的基本单位。(生命观念) 2．运用归纳与概括、批判性思维阐释生物进化的原因。(科学思维) 3．引导人们关注不正确使用抗生素带来的危害，关注人体健康。(社会责任) 4．运用分类与比较的观念分析地理隔离与生殖隔离在物种形成中的作用。(科学思维)
1．种群
(1)概念：三要素
(2)特点：种群是生物进化和繁殖的基本单位。
2．基因库
一个种群中全部个体所含有的全部基因。
3．基因频率
在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值。
1．可遗传的变异的来源
2．可遗传的变异的形成
(1)可遗传的变异的形成：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，从而使种群中出现多种多样可遗传的变异类型。
(2)可遗传的变异的特点
(3)可遗传的变异的结果：使种群基因频率发生了改变。
3．可遗传的变异的利害性：变异的有利和有害是相对的，是由生存环境决定的。
4．种群基因突变数＝个体基因数×突变频率×个体数。
1．原因：在自然选择的作用下，具有有利变异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提高；相反，具有不利变异的个体留下后代的机会少，种群中相应基因的频率会下降。
2．选择的对象
(1)直接作用对象：个体的表型。
(2)实质：决定表型的基因。
3．选择的结果
(1)生物性状上：朝着有利变异的方向不断进化。
(2)基因上：种群基因频率会发生定向改变。
4．进化的实质：种群基因频率的改变。
1．物种与隔离
(1)物种
(2)隔离
①概念：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。
②常见类型：
类型 发生范围 结果
生殖隔离 不同物种间 a.不能相互交配 b.即使交配成功，也不能产生可育后代
地理隔离 同种生物 使种群间不能发生基因交流的现象
2.隔离在物种形成中的作用
(1)新物种的形成过程
↓
↓
生殖隔离：基因库形成明显的差异，并逐步出现生殖隔离，从而形成不同的物种
(2)结论：隔离是形成新物种的必要条件。
1．判正误(对的画“√”，错的画“×”)
(1)一个池塘中所有的鱼是一个种群。(　×　)
(2)生活在同一地域的东北虎的全部基因构成一个种群基因库。(　√　)
(3)变异不仅为生物进化提供了原材料，而且决定了生物进化的方向。(　×　)
(4)种群的基因频率不变时，则生物没有发生进化。(　√　)
(5)生物变异是不定向的，但生物进化是定向的。(　√　)
(6)新物种形成的标志是生殖隔离。(　√　)
(7)新物种的形成一定会经过地理隔离。(　×　)
2．微思考
请根据图示，结合教材相关内容，回答下列问题：
(1)桦尺蛾种群中产生的可遗传变异的类型有哪些？
提示　突变(包括基因突变和染色体变异)和基因重组。
(2)对桦尺蛾种群来说，在自然选择过程中直接受选择的是表型还是基因型？请说明理由。
提示　直接受选择的是表型，因为天敌看到的是性状，而不是控制性状的基因。
(3)桦尺蛾种群____________(填“发生”或“没发生”)进化，生物进化的实质是________________。
提示　发生　种群基因频率的改变
(4)决定桦尺蛾进化方向的是变异还是自然选择？为什么？
提示　变异是不定向的，自然选择是定向的，自然选择决定生物进化的方向。
任务驱动一　种群和种群基因库
1．为什么生物进化的基本单位是种群而不是个体？
提示　因为个体的寿命是有限的，个体表型会随着个体的死亡而消失。决定生物性状的基因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．在一个种群中随机抽出一定数量的个体，其中基因型AA的个体占24%，基因型Aa的个体占72%，基因型aa的个体占4%。该种群中基因A和基因a的频率分别是多少？
提示　A%＝AA%＋1/2Aa%＝60%；a%＝aa%＋1/2Aa%＝40%。
1．以一对等位基因(A、a)和其组成的基因型(AA、Aa、aa)为例
(1)A或a的基因频率为
×100%
(2)AA或Aa或aa的基因型频率为
×100%
2．已知调查的各种基因型的个体数，计算基因频率
某基因频率＝×100%
A＝×100%
a＝×100%
A、a为基因，AA、Aa、aa为三种基因型个体数。
3．已知基因型频率求基因频率
常染色体上一个等位基因的频率＝该等位基因纯合子的频率＋1/2×杂合子的频率
A＝AA＋1/2Aa；a＝aa＋1/2Aa。
4．X染色体上基因的基因频率的计算
XY型性别决定的生物，基因在X染色体上，Y染色体上无等位基因，计算时只计X染色体上的基因数，不考虑Y染色体。ZW型性别决定也是这样。例如，用N表示个体数，则有
Xb＝＝
不涉及Y染色体，XB＋Xb＝1。
5．利用哈代—温伯格定律，由基因频率计算基因型频率
(1)成立前提
①种群非常大；②所有雌雄个体之间自由交配；③没有迁入和迁出；④没有自然选择；⑤没有突变。
(2)计算公式
①设A的基因频率为p，a的基因频率为q，则p＋q＝1。
雌配子 雄配子
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。
②实例：若已知AA的基因型频率为m，则A的基因频率为。
(2021·广东选考T8)兔的脂肪白色(F)对淡黄色(f )为显性，由常染色体上一对等位基因控制。某兔群由500只纯合白色脂肪兔和1 500只淡黄色脂肪兔组成，F、f 的基因频率分别是(　　)
A．15%、85%　　　　　　 B．25%、75%
C．35%、65% D．45%、55%
B　[由题意可知，该兔种群由500只纯合白色脂肪兔(FF)和1 500只淡黄色脂肪兔(ff)组成，故F的基因频率＝F/(F＋f)＝(500×2)/(2 000×2)＝25%，f的基因频率＝1－25%＝75%，B正确。]
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20%，Aa基因型的频率为80%，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．1/5 B．1/4
C．3/7 D．11/21
C　[根据题干信息，亲代中，A的基因频率为20%＋80%×(1/2)＝60%，a基因的频率为80%×(1/2)＝40%。随机交配得到的子一代的基因型及其比例为AA∶Aa∶aa＝(60%×60%)∶(2×60%×40%)∶(40%×40%)＝36%∶48%∶16%。又因aa基因型为致死型，故随机交配繁殖一代后，AA基因型的个体占36%/(36%＋48%)＝3/7。]
[举一反三]　自交、自由交配与基因频率改变的关系
(1)自交是指基因型相同的个体交配，雌雄同株植物是指自花传粉。结果是杂合基因型频率降低，纯合基因型频率增加，在无选择条件下，各基因频率不变。
(2)自由交配是指种群内不同基因型的个体间相互交配。在无选择的条件下，基因频率、基因型频率均保持不变。
(3)只要种群的基因频率不变，即使基因型频率改变，种群也未发生进化。
1．(2021·贵州高一期末)某一瓢虫种群中有黑色(B)和红色(b)两种个体，这一性状由一对等位基因控制。如果基因型为BB的个体占64%，Bb的个体占32%，则B和b的基因频率分别为(　　)
A．60%、40% B．80%、20%
C．64%、36% D．32%、68%
B　[B的基因频率＝64%＋1/2×32%＝80%，b的基因频率＝1－80%＝20%。故选B。]
2．在某一种群中，经过调查得知，隐性性状约占(等位基因用A、a表示)9%，那么该性状的AA、Aa基因型个体出现的频率分别约为(　　)
A．0.9、0.82 B．0.36、0.55
C．0.49、0.42 D．0.18、0.73
C　[已知隐性性状即aa的基因型频率为9%，那么a基因的频率为0.3，则A基因的频率为1－0.3＝0.7。在理想的状态下，运用遗传平衡公式进行计算：AA的基因型频率为0.7×0.7＝0.49，Aa的基因型频率为2×0.7×0.3＝0.42。]
任务驱动二　种群基因频率的变化和自然选择对种群基因频率变化的影响
1．突变具有低频性，能为生物进化提供原材料吗？
提示　突变的频率虽然很低，但一个种群往往由许多个体组成，而且每一个个体的每一个细胞内都有成千上万个基因，所以在种群中每一代都会产生大量的突变，可以为生物进化提供原材料。
2．突变大多数对生物体是不利的，能为进化提供原材料吗？
提示　生物变异是否有利，取决于它们的生存环境，微小有利的变异不断积累也能导致生物进化。
3．生物变异和自然选择哪个能决定生物进化的方向？为什么？
提示　自然选择决定生物进化的方向。因为生物进化的方向是定向的，生物变异是不定向的，而自然选择是定向的，所以生物进化的方向是由定向的自然选择所决定的。4.所有的变异都能导致种群基因频率的改变吗？为什么？
提示　不能。只有可遗传的变异才能影响种群基因的组成，才能改变基因频率。
1．种群基因频率的变化
(1)
(2)可遗传变异是进化的原材料：
①可遗传变异的形成：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。
②可遗传变异的特点
③可遗传变异的结果：只提供了生物进化的原材料，不能决定生物进化的方向。
(3)可遗传的变异的利害性：变异的有利和有害是相对的，是由生存环境决定的。
(4)种群基因突变数＝个体基因数×突变率×个体数
2．自然选择对种群基因频率变化的影响
(1)选择的对象：
①直接作用对象：个体的表型。
②最终选择的对象：决定表型的基因。
(2)选择的结果：
①生物性状方面：朝着一定的方向不断进化。
②基因方面：种群基因频率会发生定向改变。
3．自然选择决定生物进化方向的原理
(2020·河南洛阳高一期中)最新《自然》载文：科研人员从一种溶杆菌属的细菌中提取了一种新型抗生素(Lysocin E)，它能对抗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．超级细菌——耐甲氧西林金黄色葡萄球菌的抗药性变异来源于突变或基因重组
B．按照现代进化理论解释超级细菌形成的实质：自然选择使耐药性变异定向积累的结果
C．“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
D．施用新型抗生素(Lysocin E)会使耐甲氧西林金黄色葡萄球菌种群消亡
C　[黄金色葡萄球菌是原核生物，细胞中没有染色体，不进行有性生殖，所以可遗传变异的来源是基因突变，没有基因重组与染色体变异，A错误；超级细菌形成的实质是，种群基因频率的改变，B错误；“耐甲氧西林金黄色葡萄球菌”这一超级细菌的形成是原有种群的基因频率发生了定向的改变，超级细菌一定发生了进化，C正确；施用新型抗生素(Lysocin E)会使耐甲氧西林金黄色葡萄球菌种群的基因频率发生定向改变，并不一定消亡，D错误。]
(2021·山东泰安期末)镰状细胞贫血由基因突变引起，其致病基因为隐性基因(用a表示)。只有隐性纯合子才会发病，携带者不发病，且对疟疾的抵抗力高于正常人。在非洲某些疟疾流行的地区，携带者比例在20%左右；现在美洲黑人中携带者的比例已降到了8%。下列叙述错误的是(　　)
A．非洲疟疾流行地区a基因的频率大约为30%
B．美洲黑人中a基因频率的下降是环境选择的结果
C．非洲疟疾流行地区，镰状细胞贫血携带者的比例可能会增加
D．在一定外界条件下，有害的突变基因可转变为有利的基因
A　[根据题干信息无法计算出非洲疟疾流行地区a的基因频率，A错误；基因突变能够改变基因频率，而基因频率的改变是自然选择的结果，B正确；非洲疟疾流行地区，镰状细胞贫血携带者不发病，且对疟疾的抵抗力更高，更适应环境，所以其所占比例可能会增加，C正确；在一定外界条件下，有害的突变基因可转变为有利的基因，D正确。故选A。]
[举一反三]　进化中的“定向”与“不定向”
①变异是不定向的。
②自然选择是定向的。
③种群基因频率的变化是定向的。
④生物进化是定向的。
　桦尺蛾的体色受一对等位基因控制，其中黑色(S)对浅色(s)为显性。将某桦尺蛾种群分成两组，分别迁移到A、B两个区域，A地是煤炭工业重镇，B地是闭塞的山区，数年后抽样调查，结果如表所示。下列有关说法中不正确的是(　　)
区域 SS(%) Ss(%) ss(%)
A 80 18 2
B 2 8 90
A．A地S基因的频率为89%，B地S基因的频率为6%
B．A、B两地的桦尺蛾因长期地理隔离达到生殖隔离，从而形成了两个物种
C．从上述材料得知生物进化的方向是由自然选择决定的
D．从上述材料得知生物进化的实质就是种群基因频率的变化
B　[由题干中的数据可知，A种群内S基因的频率＝(80×2＋18)/(80×2＋18×2＋2×2)×100%＝89%，s基因的频率＝1－89%＝11%；而B种群内S基因的频率＝(2×2＋8)/(100×2)×100%＝6%，s基因的频率＝1－6%＝94%。A、B两个区域的基因频率不同，说明发生了进化，但是不一定产生生殖隔离，因此不一定进化成了两个物种。生物进化的方向是由自然选择决定的。可见生物进化的实质是自然选择使生物的基因频率发生改变。]
任务驱动三　隔离在物种形成中的作用
1．如何判断两种动物是否是同一物种？
提示　设计杂交实验，如果能产生可育后代，则不存在生殖隔离，仍然属于同一物种，否则不是同一物种。
2．地理隔离一定能形成生殖隔离吗？
提示　不一定，当地理隔离时间足够长、基因库差异明显时，才能形成生殖隔离。
3．生物的进化是否一定会形成新物种？
提示　不一定。只要种群的基因频率发生变化，就说明生物发生了进化。只有产生生殖隔离才能说明形成了新物种，所以说生物进化并不一定形成新物种。
1．物种形成的两种方式
(1)渐变式：经过长期的地理隔离而达到生殖隔离，形成新物种。如下图：
(2)爆发式：在很短时间内即可形成生殖隔离(基因频率改变)。如通过异源多倍体的染色体变异方式形成新物种：
2．物种形成的三个环节
以上分析可以看出：
(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)隔离导致物种形成。
(2021· 梅河口高一检测)下列关于新物种形成的叙述，正确的是(　　)
A．生物进化的结果就是形成新物种
B．生殖隔离是地理隔离的必然结果
C．产生生殖隔离是形成新物种的必要条件
D．基因突变一定能导致新物种的产生
C　[生物进化的实质是种群基因频率的改变，但不一定形成新物种，A错误；地理隔离不一定导致生殖隔离，如东北虎和华南虎，两者打破地理隔离可以产生可育后代，B错误；基因突变可以产生新基因，但不一定形成新物种，D错误。]
(2020·山东济宁高一检测)大约一万年前，某大峡谷中的松鼠被一条河流分隔成两个种群，两个种群现在已经发生了明显的分化，过程如图所示，下列相关说法正确的是(　　)
A．地球上新物种的形成都必须先经历a过程
B．b过程的实质是定向改变种群的基因频率
C．①～⑥只能表示物种形成过程中基因突变是不定向的
D．品系1和品系2种群基因库出现了较大差异，立刻形成物种1和物种2
B　[图中a表示由于地理隔离使原种群分成了两个不同的种群甲和乙，新物种的形成标志是生殖隔离，但不一定非要进行地理隔离；①②③④⑤⑥表示变异，它包括基因突变、基因重组和染色体变异，为生物的进化提供了原材料；b过程表示自然选择，它会使种群的基因频率发生定向改变；品系1和品系2还是同一物种，要经过长期的进化产生生殖隔离后，才能形成物种1和物种2。]
[举一反三]　物种形成与生物进化的比较
项目 物种形成 生物进化
标志 生殖隔离出现 基因频率改变
变化后生 物和原来 生物关系 新物种形成，生殖隔离，质变，属于不同的物种 生物进化，基因频率改变，量变，仍属于一个物种
联系 (1)生物进化不一定导致新物种的形成； (2)新物种一旦形成，则说明生物肯定进化了
　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
B　[a通过地理隔离形成a1和a2两个种群，又分别演化出b、c、d三个种群，b和d虽然有地理隔离，但是不一定会产生生殖隔离，A错误；c和d不存在地理隔离，却可能存在生殖隔离，B正确；基因频率的改变不一定会导致生殖隔离而产生新的物种，但是产生了生殖隔离的种群，其基因频率一定会发生变化，a1中的外迁群体与当时留居群体的基因频率相同，但是b和d由于存在地理隔离，种群的基因频率在各自的环境下，向不同的方向改变，可能形成不同的物种，C错误；即使a1中的外迁群体与当时a2种群的基因频率不同，只要c和d不存在生殖隔离，它们仍是同一物种，D错误。]
知识网络构建 关键知识积累
1.种群是生物进化的基本单位。 2.突变和基因重组提供进化的原材料。 3.自然选择导致种群基因频率的定向改变。 4.隔离是物种形成的必要条件。
1．(2020·陕西咸阳高一检测)根据现代生物进化理论，下列说法正确的是(　　)
A．自然选择决定生物变异和进化的方向
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
C　[自然选择决定生物进化的方向，但不能决定生物变异的方向，A错误；生物进化的实质是种群基因频率的改变，B错误；在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变，在世代间具有连续性，C正确；当种群数量下降时，各基因型的个体减少，某种基因可能因该基因型的个体偶然死亡而丢失，所以这种改变的偶然性会增大，D错误。]
2．某动物的基因A、a和B、b分别位于非同源染色体上，只有A基因或B基因的胚胎不能成活，若基因型为AABB和aabb的个体交配，F1雌雄个体相互交配，F2群体中A的基因频率是(　　)
A．50%　　　　　　　 B．45%
C．60% D．40%
C　[由题意可知，基因型为A－bb或aaB－的个体胚胎致死，基因型为AABB和aabb的个体交配，F1的基因型为AaBb，全部存活，F1雌雄个体相互交配，则存活的F2个体基因型为9/10A－B－、1/10aabb，在9/10的A－B－个体中，AA个体占其中的1/3，即占F2个体的3/10，Aa个体占其中的2/3，即占F2个体的6/10，因此，F2个体中AA∶Aa∶aa＝3∶6∶1，由此可推知F2中A的基因频率＝30%(AA)＋1/2×60%(Aa)＝60%。C正确。]
3．(2019·山东潍坊月考)将杂合体豌豆植株(只考虑一对等位基因)分别种植在两个不同的区域。经过连续n代自交后，每一代杂合体出现的概率为1/2n。根据现代生物进化理论分析，两个豌豆种群在这些年中(　　)
A．没有发生基因型频率的改变
B．没有发生生物进化
C．产生了生殖隔离
D．体现了自然选择
B　[由题中每一代杂合体出现的概率为1/2n，说明隐性纯合子、显性杂合子和显性纯合子的生活力相同，该过程中没有体现自然选择的作用，也没有发生生物进化，故B正确、D错误；连续自交过程中，隐性纯合子和显性纯合子的比例增大，杂合子比例下降，基因型频率不断变化，A错误；两个豌豆种群未发生进化，并未产生生殖隔离，C错误。]
4．(2021·黑龙江哈尔滨高一阶段考试)下图表示生物新物种形成的基本环节，对图示分析不正确的是(　　)
A．a表示基因突变和基因重组，为生物进化提供原材料
B．b表示生殖隔离，生殖隔离是新物种形成的标志
C．c表示新物种形成，与原物种不能进行基因交流
D．d表示地理隔离，新物种形成不一定需要地理隔离
A　[a表示突变和基因重组，是生物进化的原材料，A错误。]
5．许多动物在不同生活季节数量有很大差异：春季繁殖，夏季数量增加到最多，到了冬季，由于寒冷、缺少食物等原因而大量死亡。第二年春季，又由残存的少量个体繁殖而数量增多。因此形成一个如瓶颈一样的模式(如图所示，●为抗药性个体)，其中瓶颈部分即为动物数量减少的时期。据图分析，下列叙述正确的是(　　)
A．突变和基因重组决定了该种群生物进化的方向
B．在图中所示的三年间，该生物种群进化形成了新物种
C．在使用杀虫剂防治害虫时，其抗药性基因的基因频率增加，是因为有抗药性基因的害虫繁殖能力增强了
D．在自然越冬无杀虫剂作用时，害虫中不具抗药性的个体反而增多，说明变异的有利或有害取决于环境的变化
D　[突变和基因重组为生物进化提供了原材料，自然选择决定生物进化的方向，A错误；在图中所示的三年间，种群的基因频率在变化，说明生物在进化，但并没有形成新物种，B错误；在使用杀虫剂防治害虫时，其抗药性基因的基因频率增加，是由于杀虫剂杀死了种群中大多数不具有抗药性基因的个体，而具有抗药性基因的个体则保留下来并不断增殖，并不是由于具有抗药性基因的害虫繁殖能力增强了，C错误。]
6．如图是加拉帕戈斯群岛上物种演化的模型：图中上为甲岛，下为乙岛，A、B、C、D为四个物种，请据图回答问题：
(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物种形成了__________。
(4)若物种C的某种群中，基因型AA占46%，aa占20%，5年后，该种群中基因型AA占48%，aa占22%，则该种群是否发生了进化？____________，解释原因：____________________________________。
解析　(1)物种形成的内因是遗传变异(突变和基因重组)，外因是自然选择，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，说明两者之间存在生殖隔离。(3)由题意可知，迁到乙岛的B物种由于环境发生改变，形成了新的物种D。(4)生物进化的实质是种群基因频率的改变，5年前，A的基因频率＝46%＋1/2×34%＝63%；5年后，A的基因频率＝48%＋1/2×30%＝63%，种群的基因频率未发生改变，故该种群未发生进化。
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)新的物种(答案合理即可)　(4)未发生进化　因为种群的基因频率没有发生改变
课时作业(19)　种群基因组成的变化与物种的形成
1．下列有关变异和进化的说法，正确的是(　　)
A．自然选择决定了基因突变的方向
B．若没有外界因素的影响，基因就不会发生突变
C．自然界中即使没有突变发生，生物也会进化
D．在生物进化过程中，显性基因频率比隐性基因频率增加得快
C　[基因突变是不定向的，自然选择决定生物进化的方向，但不能决定基因突变的方向，A错误；若没有外界因素的影响，在生物体内部因素的作用下，基因也会发生突变，B错误；突变和基因重组、自然选择等都会导致种群的基因频率发生变化，因此自然界中即使没有突变发生，生物也会进化，C正确；在生物进化过程中，种群基因频率总是变化的，而基因频率的改变方向决定于自然选择，显性基因频率与隐性基因频率增加的快慢取决于哪种性状表现更能适应当前环境，D错误。]
2．(2020·山东菏泽期中)下列有关种群基因库的叙述，错误的是(　　)
A．一个种群的基因库包括这个种群所含有的全部基因
B．种群中每个个体含有种群基因库的全部基因
C．生物的个体总是要死亡的，但是基因库却因种群个体的繁殖而代代相传
D．基因突变可改变基因库的组成
B　[一个种群的基因库包括这个种群所含有的全部基因，A正确；种群基因库含有该种群的全部基因，但是每个个体不一定含有种群基因库的全部基因，B错误；基因库会通过种群个体的繁殖而代代相传，C正确；基因突变能产生新基因，改变基因库的组成，D正确。]
3．下列哪项不能产生生物进化的原材料(　　)
A．基因突变　　　　　 B．基因重组
C．不可遗传的变异 D．染色体变异
C　[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．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
B　[由题意可知，SS＝26，Ss＝18，ss＝6，因此s的基因频率为(2×6＋18)÷[2×(26＋18＋6)]＝0.3。]
5．如图表示生物新物种形成的基本环节，对图示分析正确的是(　　)
A．图中a表示基因突变和基因重组，为生物进化提供原材料
B．种群基因频率的定向改变是形成新物种的前提
C．图中b表示地理隔离，是新物种形成的必要条件
D．图中c表示生殖隔离，指两种生物不能杂交产生后代
B　[图中a应表示突变和基因重组，突变包括基因突变和染色体变异。图中b表示地理隔离，但并不是新物种形成的必要条件，有些新物种(如多倍体)形成不需要经过地理隔离。存在生殖隔离的两种生物在自然条件下不能交配，即使能进行交配也不能产生可育后代。]
6．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的改变说明物种在不断进化
B．色盲患者中男性数量大于女性，说明男性群体中色盲基因的频率大于女性群体
C．基因型为Aa的个体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
D．一个种群中，控制相对性状的等位基因的频率之和、基因型频率之和都为1
D　[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，A错误；色盲患者中男性数量大于女性，是因为男性X染色体上只要携带色盲基因就会患色盲，并不能说明男性群体中色盲基因的频率大于女性群体，B错误；在不发生突变、自然选择、迁移等情况下，基因型为Aa的个体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，C错误；一个种群中，控制相对性状的等位基因的频率之和、基因型频率之和都为1，D正确。]
7．经常刮大风的某海岛上生活着一群昆虫，经调查翅的长度和个体数的关系如图中曲线所示。下列叙述错误的是(　　)
A．该昆虫的性状分歧是自然选择的结果
B．上述现象说明自然选择在一定程度上是不定向的
C．在生存斗争中，生物和无机环境之间进行相互选择
D．自然选择对种群基因频率的改变起着至关重要的作用
B　[自然选择是定向的，因为环境的差异，选择不同，导致翅的长度出现不同的类型。]
8．(2021·浙江绍兴高一检测)下表是某地区随着工业化发展桦尺蛾种群基因型频率各年统计数据。下列分析错误的是(　　)
年份 第1年 第2年 第3年 第4年 ……
基因型 频率 SS(黑色) 10% 11.5% 15% 19%
Ss(黑色) 20% 23% 31% 35%
ss(浅色) 70% 65.5% 54% 46%
A.第2年S基因的频率是23%、s基因的频率是77%
B.工业发展过程中污染物促使s基因向S基因突变
C.该现象说明自然选择直接作用对象是生物的表型
D.黑色个体更适应后工业化环境是自然选择的结果
B　[第2年S基因的频率是11.5%＋1/2×23%＝23%、s基因的频率是1－23%＝77%，A正确；突变是不定向的，B错误；自然选择直接作用对象是生物的表型，C正确；黑色个体更适应后工业化环境是自然选择的结果，D正确。]
9．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
B　[第1年A的基因频率＝30%＋40%×1/2＝50%，a的基因频率＝50%。第2年A的基因频率＝25%＋50%×1/2＝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的进化。]
10．如图表示施用某种杀虫剂以后，昆虫种群所发生的改变。下列相关叙述错误的是(　　)
A.①类个体大多被淘汰的原因并不是某种杀虫剂是否诱发其产生抗性基因
B.抗性基因的来源是可遗传的变异，②③类个体的抗性基因一定来源于遗传
C.若连续使用杀虫剂，抗某种杀虫剂的基因频率会越来越趋近1
D.杀虫剂直接选择的对象是昆虫的抗药性或不抗药性的表型，且此选择作用应属于自然选择而不是人工选择
B　[抗性基因根本来源是可遗传变异，②③类个体的抗性基因来源于遗传或自发的基因突变。]
11．不同基因型的褐鼠对灭鼠灵药物的抗性及对维生素K的依赖性(即需要从外界环境中获取维生素K才能维持正常的生命活动)的表型如表。若对维生素K含量不足环境中的褐鼠种群长期连续使用灭鼠灵进行处理，则褐鼠种群(　　)
基因型 rr Rr RR
对灭鼠灵的抗性 敏感 抗性 抗性
对维生素K的依赖性 无 中度 高度
A.基因r的频率最终下降至0
B.抗性个体RR∶Rr＝1∶1
C.RR个体数量增加，rr个体数量减少
D.绝大多数抗性个体的基因型为Rr
D　[由于环境是维生素K含量不足的环境，所以对维生素K依赖度较高的RR个体数量减少，长期使用灭鼠灵导致rr个体数量大量减少，所以Rr个体的数量最多，两种基因频率都不为0。]
12．杂交实验表明，桦尺蛾体色受一对等位基因S和s控制，黑色(S)对浅色(s)是显性。在19世纪中期以前，桦尺蛾种群中S基因频率很低，在5%以下，到了20世纪上升到95%以上。试分析产生这一变化的原因：
(1)在19世纪时，桦尺蛾的栖息地曼彻斯特地区树干上长满了地衣，在此环境条件下，种群s的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存，树皮暴露，并被煤烟熏成黑褐色，在此环境条件下，种群S的基因频率升高的原因是__________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)上述事例说明，种群中产生的变异是____________，经过长期的____________，其中不利变异被不断________________，有利变异则逐渐________，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。因此生物进化的方向是由________决定的。
解析　(1)由于浅色型(ss)桦尺蛾与环境色彩一致，不易被鸟类所食，后代繁殖个体多，群体中ss的比例增加，所以s基因频率增高。(2)由于黑色型(SS或Ss)桦尺蛾的黑色成了一种保护色，黑色型个体逐渐增多，所以S基因频率升高。(3)种群产生的变异是不定向的，经过长期的自然选择，其中不利变异被不断淘汰；有利变异则逐渐积累，从而使种群的基因频率发生定向改变，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自然选择决定的。
答案　(1)浅色型(ss)桦尺蛾与环境色彩一致，不易被鸟类所食，后代繁殖个体多，导致s基因频率高　(2)黑色型(SS或Ss)桦尺蛾的黑色成了一种保护色，黑色型个体逐渐增多，导致S基因频率升高　(3)不定向的　自然选择　淘汰　积累　基因频率　自然选择
13．(多选)(2021·山东济南高一期末)最新《自然》载文：科研人员从一种溶杆菌属的细菌中提取一种新型抗生素(Lysocin E)，它能对抗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.耐甲氧西林金黄色葡萄球菌的抗药性变异来源于突变
B.按现代进化理论解释超级细菌形成的实质是自然选择使耐药性变异定向积累的结果
C.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
D.施用新型抗生素(Lysocin E)会使耐甲氧西林金黄色葡萄球菌种群灭绝
AC　[金黄色葡萄球菌是原核生物，细胞中没有染色体，不进行有性生殖，所以可遗传变异的来源是基因突变，A正确；超级细菌形成的实质是种群基因频率的改变，B错误；“耐甲氧西林金黄色葡萄球菌”这一超级细菌的形成是原有种群的基因频率发生了定向的改变，超级细菌一定发生了进化，C正确；施用新型抗生素(Lysocin E)会使耐甲氧西林金黄色葡萄球菌种群的基因频率发生了定向的改变，并不一定灭绝，D错误。]
14．(多选)18世纪初，一位生物学家在某山谷里发现老鼠种群中有少量的个体有轻微的趾蹼(绝大多数个体无趾蹼)。1900年，由于修筑一条沙坝，使老鼠的栖息地成了沼泽。若干年后调查发现，这条山谷的老鼠绝大部分有趾蹼，偶尔才能找到少数无趾蹼的老鼠。下列相关叙述，正确的是(　　)
A.有趾蹼的老鼠是适应沼泽环境的类型
B.若岛上老鼠过度繁殖，将导致生存斗争加剧
C.为了适应沼泽环境，没有趾蹼的老鼠长出了趾蹼
D.老鼠性状比例变化的本质是种群基因频率的改变
ABD　[沼泽地中绝大部分老鼠有趾蹼，少数无趾蹼，说明有趾蹼的老鼠是适应沼泽环境的类型；有趾蹼的性状在环境变化前就已经突变形成了，而不是没有趾蹼的老鼠为了适应环境而长出了趾蹼。]
15．(多选)家蝇对拟除虫菊酯类杀虫剂产生抗性，原因是神经细胞膜上某通道蛋白中的一个亮氨酸替换为苯丙氨酸。下表是对某市不同地区家蝇种群的敏感性和抗性基因型频率调查分析的结果。
家蝇种群来源 甲地区 乙地区 丙地区
敏感性纯合子 78% 64% 84%
抗性杂合子 20% 32% 15%
抗性纯合子 2% 4% 1%
下列相关叙述不正确的是(　　)
A.上述通道蛋白中氨基酸的改变是基因碱基对缺失的结果
B.甲地区家蝇种群中抗性基因频率为22%
C.比较三地区抗性基因频率可知乙地区抗性基因突变率最高
D.丙地区敏感性基因频率高是自然选择的结果
ABC　[由题意可以看出：家蝇产生抗性的直接原因是神经细胞膜上某通道蛋白中的一个亮氨酸替换为苯丙氨酸，氨基酸数目没有改变，因此氨基酸的改变是由碱基对替换引起的；分析图表数据可知：甲地区家蝇种群中抗性基因频率为(2＋20/2)/100＝12%；乙地区家蝇种群中抗性基因频率为(4＋32/2)/100＝20%，丙地区家蝇种群中抗性基因频率为(1＋15/2)/100＝8.5%，乙地区抗性基因频率最高，但不代表突变率最高；丙地区抗性基因频率最低，则敏感性基因频率最高，这是自然选择的结果。]
16．寄生在某种鸟的羽毛中的羽虱大量繁殖会造成羽毛失去光泽和尾羽残缺不全，影响雄鸟的求偶繁殖。
(1)若某种群中对羽虱具有抵抗力的个体AA和Aa分别占20%和40%，则a的基因频率为________。
(2)请预测以后基因频率的变化规律，将该变化在下面的坐标图中以曲线的形式表示出来(标明基因，绘出大致趋势)。
(3)研究者认为雄鸟能否吸引雌鸟到它的领地筑巢，与雄鸟尾羽长短有关，为了验证这个观点，选取若干只尾羽长度相似且生长状况一致的雄鸟均分成A、B、C三组，做了相关实验，结果如图所示。
①本实验的自变量是____________，本实验应如何操作以实现对自变量的控制？________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
②实验结论：________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________。
解析　(1)aa的基因型频率为1－20%－40%＝40%，a的基因频率为40%＋1/2×40%＝60%。(2)由于aa的个体对羽虱没有抵抗力，故aa个体将减少，a的基因频率将降低。绘图时应注意起点和趋势。(3)由图可知，A的尾羽最短，C的尾羽最长，B的尾羽长度在A、C之间，所以是将A组鸟的尾羽剪下粘在C组鸟的尾羽上，B组鸟作为对照；雌鸟筑巢数是C＞B＞A，由此得出雄鸟的尾羽越长越易吸引雌鸟到它的领地筑巢。
答案　(1)60%
(2)
(3)①雄鸟尾羽的长度　将A组雄鸟的尾羽剪短，把剪下来的尾羽粘在C组雄鸟的尾羽上，B组雄鸟的尾羽不做任何处理　②尾羽长的雄鸟更能吸引雌鸟到它的领地筑巢

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