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第六章
现代生物进化理论
达尔文的生物进化论主要组成：
自然选择学说
共同由来学说
地球上所有的生物都是由原始的共同祖先进化来的
生物的进化机制，解释了适应的形成和物种形成的原因
1.生物有共同祖先的证据
①概念：化石是指通过自然作用保存在地层中的古代生物的遗体、遗物或生活痕迹等。
②作用：利用化石可以确定地球上曾经生活过的生物的种类及其形态、结构、行为等特征。
③化石是研究生物进化最直接、最重要的证据。
④通过对化石的研究揭示出生物由简单到复杂、由低等到高等、由水生到陆生的进化顺序。
化石证据
化石分布：沉积岩的地层
位置越靠下的地层，形成越早。其中保存的生物化石，年代越久远。
地层就像一本书，化石就是其中的文字，记录着地球和生物进化的历史。
当今生物体上进化的证据
比较解剖学证据
虽然这些器官功能迥异，但内部结构模式一致
比较解剖学证据
说明这四种动物可能由共同祖先进化而来。
胚胎学是指研究动植物胚胎的形成和发育过程的学科
鱼 蝾螈 龟 鸡 猪 牛 兔 人
脊椎动物的胚胎在发育早期都有彼此相似的阶段。
这个证据也支持了人和其他脊椎动物有共同的祖先。
胚胎学证据
细胞和分子水平的证据
1.已知最古老的化石是大约35亿年前的古细菌化石。现在，在海洋、湖泊等环境中还能发现古细菌，这些古细菌都有细胞壁、细胞膜、细胞质、核糖体和DNA。
说明古细菌和当今生物的细胞可能有共同祖先。
2.人与猩猩和长臂猿的某段同源DNA的差异分别为2.4%、5.3%。人与黑猩猩基因组的差异只有3%。
说明人和类人猿可能有共同的祖先。
3.细胞色素c是细胞中普遍含有的一种蛋白质，约有104个氨基酸，据测算，它的氨基酸序列每2000万年才发生1%的改变。不同生物与人的细胞色素c氨基酸序列的差异如下表所示。
人和其他动物细胞中普遍含有细胞色素c，说明生物由共同的祖先进化而来。细胞色素C的氨基酸序列差异大小揭示了不同生物之间亲缘关系远近，差异越小，说明亲缘关系越近。
当今生物有许多共同的特征，如都有能进行代谢、生长和增殖的细胞，细胞有共同的物质基础和结构基础等，这是对生物有共同祖先这一论点的有力支持。
①结构：
②代谢：
③生命活动：
都有细胞膜、细胞质、核糖体和DNA。
都能进行呼吸作用，代谢中酶的种类非常相似，都以ATP为直接能源，植物都能进行光合作用等。
都有细胞的增殖、衰老和凋亡。
细胞和分子水平的证据
所有的生物由原始的共同祖先进化而来。
化石证据
比较解剖学证据
胚胎学证据
细胞和分子水平的证据
共同由来学说
适应环境形成物种
自然选择学说
达尔文进化论
总结：
指生物的形态，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
指生物的形态结构，适合于完成一定的功能。
1
适应的含义
1.普遍性
2.相对性
适应的特点
2.自然选择和适应的形成
兰花螳螂的拟态
青蛙的保护色
箭毒蛙的警戒色
适应是普遍存在的。
春夏的雷鸟
冬天的雷鸟
如果冬季降雪延迟，已经换成一身白色羽毛的雷鸟反而容易被天敌发现。可见，适应的实现是有条件的，当环境条件改变时，适应可能会失去作用。适应具有相对性。
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。
适应的相对性
问题：各种生物的适应性特征是如何形成的呢？
神创论：所有的物种都是上帝创造的，
物种不变论：自古以来既没有物种的绝灭，也没有新的物种产生。不同物种之间没有亲缘关系!
拉马克(L.B.Lamarck) 1744 — 1829
①生物不是神造的，而是由古老生物进化来的
②生物是由低等到高等逐渐进化的
③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
拉马克的进化学说
获得 性遗传：由于环境引起或由于用进废退引起的变化，都是可以遗传的。
用进废退：器官越用越发达，不用就会退化。
鼹鼠
评价拉马克进化学说
优点
不足
1、历史上第一个系统地提出了进化理论的学者；
2、彻底反对神创论和物种不变论。
1、拉马克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。
2、拉马克过于强调环境的变化直接导致物种的改变，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。
事实3：
资源是有限的
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
推论2：
具有有利变异的个体，生存并留下后代的机会多
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
推论1：
个体间存在着生存斗争
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
达尔文自然选择学说的解释模型
概念模型
达尔文的自然选择学说--适应是自然选择的结果
自然选择学说的主要内容
①过度繁殖
②生存斗争
③遗传和变异
④适者生存
达尔文把适者生存，不适者被淘汰的过程叫做自然选择
生物的繁殖能力总是大大地超过环境的承载能力
生物个体之间的相互斗争，以及生物与无机自然条件之间的斗争的现象。
生物的变异有的是有利于生存的，有的是不利于生存的。变异可以遗传。
经生存斗争，凡是生存下来的生物个体都是对环境能适应的，而被淘汰的生物都是对环境不适应的。
达尔文的自然选择学说--适应是自然选择的结果
自然选择的条件
自然选择的动力
自然选择的基础
自然选择的结果
思考：请用达尔文的观点解释长颈鹿为什么颈长？
变异在前，选择在后
变异是不定向的
过度繁殖生存斗争
遗传变异
适者生存
：鹿有过度繁殖倾向
：树叶不够吃，必须进行生存斗争
：鹿本身就有颈长和颈短的差异（不是自然环境导致）
：颈长的吃得到树叶活下来 (被自然环境选择下来)
[常考知识] 自然环境使得××发生××变异？
① 抗生素使细菌产生抗药性变异
② 兰花有细长的花矩，蛾的口器会因吸食花蜜越来越长？
[变异和选择的顺序]
1）先有变异，且变异是不定向的
2）后有自然选择，由于适者生存，
种群基因频率会定向改变
达尔文自然选择学说的评价
积极意义：
局限性：
1.解释生物进化的原因
2.揭示生物统一性和多样性的原因
3.解释生物适应性的形成
4.给神创论和物种不变论给予致命打击，为辨证唯物主义提供有力武器
1.对于遗传和变异的本质不能作出科学解释
2.对生物进化的解释局限于个体水平
3.强调物种形成都是渐变的结果，无法解释物种大爆发现象
性状水平
深入
基因（分子）水平
以生物个体为单位
以种群为基本单位
形成以自然选择学说为基础的现代生物进化理论
认识到了遗传和变异的本质
获得性遗传的观点，已经被多数人摈弃。
达尔文以后进化理论的发展
考点二 现代生物进化理论
1.种群基因组成的变化
（1）种群：生活在一定区域的______生物全部个体的集合。
同种
判断下面所列的是种群吗
1.一个池塘中的所有鲤鱼
2.一片草地中的所有杂草
3.一个池塘中的所有鱼
4.两个相邻的池塘中的所有鲤鱼
5.一片草地中的所有成年梅花鹿
√
×
×
×
×
1.种群基因组成的变化
（1）种群：生活在一定区域的______生物全部个体的集合。种群是生物进化的基本单位，也是生物繁殖的单位。
同种
因为在生物繁衍过程中，个体有新老交替，基因却代代相传，因此，研究生物的进化时仅仅研究个体是否与环境相适应是不够的，还必须研究种群基因组成的变化。
1.种群基因组成的变化
（2）基因库：指一个种群中__________所含有的全部基因。
全部个体
（3）基因频率
①概念：在一个种群基因库中，某个基因占______的比值。
全部等位
基因数
此种基因的个数
种群中该对等位基因的总数
某种基因的
基因频率
=
例1 某昆虫种群中，绿色翅的基因为A, 褐色翅的基因位a，调查发现AA、Aa、aa的个体分别占30、60、10,那么A、a的基因频率是多少？
通过基因型个体数量计算基因频率
例2：据调查得知，某学校的学生中各血型的比率如下：
IAIA 20% IAi 30%
IBIB 10% IBi 20%
IAIB 10% ii 10%
计算IB的基因频率。
25%
通过基因型频率计算基因频率
某种基因的个数
种群中该对等位基因的总数
1、个数法：
2、配子法：
某基因纯合子比率+杂合子比率/2
常染色体基因频率的计算
例2：某工厂有男女职工各200名，对他们进行调查时发现，女性色盲基因携带者为20人，患者3人，男性患者10人。那么这个群体中色盲基因的频率为（ ）
A．6% B．4．5% C．11% D．7．5%
A
对于伴X染色体遗传，在Y染色体上往往没有该基因的等位基因，所以在计算基因总数时，应只考虑X染色体上的基因总数。若求X 的基因频率，可按下式求解：
=
xB的总数
XB基因频率
雌性个数×2＋雄性个数
×100%
=
xb的总数
Xb基因频率
雌性个数×2＋雄性个数
×100%
X染色体基因频率的计算
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，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，根据孟德尔的分离定律
（1）该种群产生的A配子和a配子的比率各是多少？
（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？
亲代基因型频率 AA（30%） Aa(60%) aa(10%)
配子的比率 A( ) A( ) a( ) a( )
子一代基因型频率 AA( ) Aa( ) aa( )
子一代基因频率 A( ) a( )
36%
48%
16%
60%
40%
30%
30%
30%
10%
（4）将计算结果填入下表。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 子一代 子二代 子三代
基因型频率 AA 30%
Aa 60%
aa 10%
基因频率 A
a
36%
48%
16%
60%
40%
36%
16%
48%
60%
60%
40%
40%
36%
48%
16%
60%
40%
题型二 根据遗传平衡定律计算基因频率和基因型频率
1.适用条件
种群足够大；种群个体间的交配是随机的；没有突变产生；种群之间不存在个体的迁移；没有自然选择。这几种条件下，各等位基因的基因频率和基因型频率在一代代遗传中都是稳定不变的，或者说保持着遗传平衡状态。
2.计算公式
（1）当等位基因只有两个时 ,设 表示A的基因频率, 表示 的基因频率,
则: ；基因型 的频率 ;基因型 的频率 ；基因型 的频
率 ；如果一个种群达到遗传平衡,其基因型频率应符合: 。
（2）当已知基因型 的频率为 时,则 的基因频率为 ,A的基因频率为 。 基因型频率为 , 基因型频率为 。
3.自交和自由交配时基因频率和基因型频率的变化规律
交配方式 基因频率 基因型频率
自交 不改变 改变，且纯合子增多，杂合子减少
自由交配 处于遗传平衡 不改变 不改变
2.种群基因频率的变化
影响因素：
突变
选择
迁移
2.种群基因频率的变化
影响因素：
突变
（1）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改变
a.
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.种群基因频率的变化
影响因素：
突变
b.可遗传的变异的特点：可遗传的变异是__________。
不定向的
c.可遗传的变异的作用：提供了__________________。每一个基因的突变频率虽然很低，但在一个中等大小的种群中基因的突变数仍然很大。
生物进化的原材料
a.
2.种群基因频率的变化
影响因素：
突变
d.变异的有利和有害是相对的，是由生物的__________决定的。同样的变异在不同的生存环境中可能有利，也可能有害。
生存环境
2.种群基因频率的变化
影响因素：
突变
突变和基因重组使种群基因频率不定向改变
2.种群基因频率的变化
影响因素：
选择
3.自然选择对种群基因频率的影响
黑色树干上的桦尺蛾
探究·实践
长满地衣的树干上的桦尺蛾
现象
探究·实践
制定并实施研究方案
创设数字化问题情景。
计算，将结果填入表格
假设：第1年桦尺蛾种群个体数为100只，则第1年SS有10只，Ss有20，ss有70只。浅色每年减少10%，黑色每年增加10%。
第1年 第2年 第3年 第4年 ……
基因型频率 SS 10%
Ss 20%
ss 70%
基因频率 S 20%
s 80%
探究·实践
第一年 第二年 第三年 第四年 …….
基因型频率 SS 10% 11.5%
Ss 20% 22.9%
ss 70% 65.6%
基因频率 S 20% 23%
s 80% 77%
12.9%
25.8%
61.3%
26%
74%
14.3%
29.7%
56.0%
29%
71%
升高
升高
降低
升高
降低
分析结果，得出结论
环境的选择作用使s基因频率越来越低，S基因的频率越来越高。
自然选择使种群基因频率发生定向改变。
（4）自然选择对种群基因频率变化的影响
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
群中相应基因的频率会__________；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______。
②结果：在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生__________，导致生物朝
着一定的方向不断进化。
（5）生物进化的实质：______________的定向改变。
不断提高
下降
定向改变
种群基因频率
变异是不定向的
自然选择
不利变异
不断淘汰
有利变异
积累加强
基因频率定向改变
生物定向进化
导致
自然选择使种群的基因频率定向改变，决定生物进化的方向。
（环境能对不定向的生物变异做出定向选择，定向改变基因频率）
(三)自然选择决定生物进化的方向
在自然选择中，直接受选择的是个体，而且是个体的表现型
自然选择的实质:选择有利于生物生存的基因，淘汰不利的基因

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