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第28讲　生物的进化
SHENG WU XUE
新旧内容比较
内容
要求
1.说明现代生物进化理论以自然选择学说为核心。
2.概述生物多样性和适应性是进化的结果。
3.活动:用数学方法讨论自然选择使种群的基因频率发生变化。
4.活动: 探讨耐药菌的出现与抗生素滥用的关系。
与旧教
材对比
增: ①生物有共同祖先的证据；②抗生素对细菌的选择作用的探究实践活动；③适应的普遍性和相对性。
改: 共同进化改为协同进化。
进化是指一切生命形态发生、发展的演变过程。
1.共同由来学说
——地球上所有的生物都是由原始的 进化而来。
共同祖先
2.自然选择学说
——揭示的生物进化的机制，解释了
的形成和 形成的原因。
适应
物种
一、达尔文的生物进化论的主要组成
二、生物有共同祖先的证据
比较解剖学
胚胎学
分子水平
细胞水平
1.地层中陈列的证据——化石
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
利用化石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。
辽宁古果化石标本
化石是研究生物进化最直接、最重要的证据
大部分化石发现于沉积岩的地层中
大量化石证据，证实了生物是由原始的共同祖先经过漫长的地质年代逐渐进化而来的，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
2.当今生物体上进化的印迹——其他方面的证据
三种脊椎动物前肢和人的上肢骨骼比较的示意图
蝙蝠的翼
鲸的鳍
猫的前肢
人的上肢
功能不同，外形也有差别，但胚胎发育过程彼此相同（同源器官）
证明现有的脊椎动物有共同祖先。
①比较解剖学证据
2.当今生物体上进化的印迹
功能相同，结构不同，起源不同
（同功器官，不能证明有共同祖先）
2.当今生物体上进化的印迹
人胚胎发育早期的显微照片（放大18倍）
②胚胎学证据
③细胞学及分子生物学的证据
胚胎早期发育相似性
共同的物质、结构基础
蛋白质和DNA差异大小揭示生物亲缘关系的远近
思考·讨论
资料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。
{B301B821-A1FF-4177-AEE7-76D212191A09}生物
名称
黑猩猩
猕猴
狗
鸡
响尾蛇
金枪鱼
果蝇
天蚕蛾
链孢霉
酵母菌
氨基酸
差异/个
0
1
11
13
14
21
27
31
43
44
教材P103
(1)根据上表分析可得出：与人亲缘关系最近的是——————，最远的是——————。
(2)本实验说明组成该蛋白质的氨基酸的差异越小，物种间的————————，氨基酸的差异越大，物种间的————————。
亲缘关系越远
亲缘关系越近
黑猩猩
酵母菌
这些适应性特征是如何形成的？
三、适应的普遍性和相对性
(1)适应的概念
①是指生物的形态结构适合于完成一定的功能。
②是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。
①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相对性：适应是针对一定的环境条件而言的。
如：雷鸟在冬季来临前将羽毛换成白色有利于在雪地环境中保护自己，但当降雪延迟，一身雪白的雷鸟更容易被天敌发现。（局限性）
(2)适应的特性
（1）内容：
①生物不是神创的，是由 的生物进化而来；
②生物是由 等到 等逐步进化的；
更古老
低
高
三、适应的形成原因
1．拉马克的进化学说
生物的适应性特征并不是自古以来都是如此的，而是在进化过程中逐渐形成的
①用进废退
（2）进化的原因：
②获得性遗传
器官使用越多越发达，不使用就退化。
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。
食蚁兽舌头平均长度是60cm
由环境引起或由用进废退引起的变化，是可以遗传的。
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。
（3）意义：
①否定了神创论和物种不变论，强调生物的进化。
②历史上第一个提出比较完整的进化学说。
（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。
三、适应的形成原因——达尔文的自然选择学说
②适应是自然选择的结果。
①适应的来源是可遗传的变异。
（1）主要观点：
（2）学说内容：
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
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
变异
不定向
自然选择
定向
总结：达尔文的进化论观点：适应是自然选择的结果
生物进化
统一性
适应性
多样性
请分别利用拉马克的观点和达尔文的自然选择学说解释长颈鹿为什么脖子长？
拉马克观点：长颈鹿在旱季缺乏青草的时期就会用它的长脖子去吃高处的树叶，这样长期“使用”它的脖子，久而久之就更长了(用进废退)，然后遗传给了下一代(获得性遗传)。
达尔文观点：在缺乏青草的干旱时期，那些颈部和四肢都较长的个体会有较多的机会吃到高处的树叶，能够生存下来，并繁殖后代，而那些颈部和四肢较短的个体则无法得到足够的食物，不容易生存下来，也无法繁殖后代，所以颈部和四肢较短的长颈鹿逐渐被淘汰。
1.(多选)下列关于达尔文自然选择学说的叙述，错误的是( )
A.生存斗争是生物进化的动力，对维持物种内个体数目的稳定有重要作用
B.达尔文认为遗传和变异是进化的内因，种群基因频率的改变导致生物不断进化
C.达尔文的研究是个体水平的研究，但是仍能合理地解释生物进化原因
D.杀虫剂造成抗药性强的一些害虫生存下来属于适者生存，是自然选择的结果
E.某种抗生素被长期使用后药效下降，是由于病原体接触药物后，产生对药物有抗性的变异
BE
对位练习
四、现代生物进化理论
主要内容 :
1、种群是生物进化的基本单位，也是生物繁殖的基本单位
①种群：
②基因库：
③基因频率：
④影响种群基因频率发生变化的因素：
⑤生物进化的实质是：
一个种群中全部个体所含有全部基因
一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因比率
种群是指生活在一定区域的同种生物的全部个体
基因突变、染色体变异、自然选择、迁移等
种群基因频率发生改变
2、突变和基因重组产生进化的原材料
①可遗传的变异来源：
突变（基因突变、染色体变异）和基因重组
②生物的变异是不定向的，只是产生了生物进化的原材料，不能决定生物进化的方向。
③突变有害和有利不是绝对的，往往取决于环境
3、自然选择决定生物进化的方向
主要内容 :
①变异是 (经自然选择)不利变异被淘汰，有利变异逐渐积累→种群的基因频率发生 （导致）生物朝一定方向缓慢进化。
不定向的
定向改变
②自然选择作用的对象：
直接对象： 间接对象： 根本对象：
表现型
基因型
基因
最终引起：
基因频率的改变
提醒：　
①自然选择的实质：定向改变基因频率。
②变异与环境的关系：变异在环境变化之前已经产生，环境只是起选择作用，不是影响变异的因素，不要夸大其作用，通过环境的选择将生物个体中产生的不定向的有利变异选择出来，其余变异遭到淘汰。例如喷洒杀虫剂只是将抗药性强的个体选择出来，而不是使害虫产生抗药性。
四、现代生物进化理论
主要内容 :
4、隔离导致物种的形成
①物种的概念：
②隔离类型：
分布在一定的自然区域内，具有一定的形态结构和生理功能，而且在自然状态下能够相互交配和繁殖，并能够产生可育后代的一群生物个体。
地理隔离（同种物种）
生殖隔离（不同物种）
四、现代生物进化理论
物种形成的标志
物种的形成必须经过生殖隔离，但不一定要经过地理隔离。
突变和基因重组
种群基因频率
自然选择
原材料
方向
改变
基因库差别
积累
时间
地理隔离等
产生生殖隔离
导致
物种形成
标志
三倍体无籽西瓜属于一个物种吗？
【重点难点·透析】
1.归纳物种形成的三大模式
四、现代生物进化理论
5.协同进化导致生物多样性的形成
概念：不同＿＿之间、＿＿＿＿＿＿＿之间在相互影响中不断进化和发展。
原因：不同种生物之间的＿＿＿＿和生物与无机环境之间的＿＿＿＿。
意义：
物种
生物与无机环境
相互选择
相互影响
共同进化是千姿百态的物种和多种多样的生态系统形成的原因

(1)协同进化
协同进化类型
包含类型
举例
不同物种之间
种间互助
种间斗争
捕食
寄生
竞争
生物与无机环境之间
生物影响环境、环境影响生物
①长有细长吸管似口器的蛾与长花矩的兰花
②豆种植物与根瘤菌
猎豹和斑马
黏液病毒和兔子
作物与杂草
地球最早是无氧环境→厌氧生物→光合生物出现→空气中有了氧气→出现好氧生物
四、现代生物进化理论
①遗传多样性(基因多样性):
②物种多样性：
③生态系统多样性：
5.协同进化导致生物多样性的形成
基因多样性
物种多样性
生态系统多样性
变异的不定向性
蛋白质多样性
无机环境的多样性
根本 原因
组 成
导致
直接原因
组成
直接 选择
决定
形成原因：
不同种生物及生物与无机环境协同进化的结果。
生物体内决定性状的遗传因子及其组合的多样性
动物，植物和微生物等生物种类的丰富性
生物圈内生物环境、生物群落和生态过程的多样性
(2)生物多样性：
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少数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。
捕食者的存在有利于增加物种多样性
种间斗争客观上促进了物种的发展
猎豹追捕羚羊
①适应是自然选择的结果；
②种群是生物进化的基本单位；
③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；
④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；
⑤生物多样性是协同进化的结果。
中性突变理论：决定生物进化的方向是中性突变的逐渐积累，而不是自然选择。
间断平衡学说：物种形成并不都是渐变的结果，而是种群长期稳定与迅速形成新种交替出现的过程。
发展
生物进化论不会停滞不前，而是在不断发展。
四、现代生物进化理论
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不断提高。
结果：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。
对象：①直接作用—自然选择直接选择表型而不是基因型
②最终选择—决定表型的基因
原种群
不同表型
突变和基因重组
自然选择
不利变异不断淘汰
有利变异积累加强
种群基因频率定向改变
生物
定向进化
变异
不定向
自然选择对种群基因频率变化的影响
自然选择决定生物进化的方向。
四、现代生物进化理论
四、现代生物进化理论
种群足够大:
个体间可以自由交配并产生后代;
没有突变发生;
没有迁入迁出;
个体生存和繁殖机会均等。
①遗传平衡：在理想状态下,各等位基因的频率和等位基因的基因型频率在遗传中是稳定不变的,即保持着基因平衡。该理想状态要满足5个条件:
处于遗传平衡的种群自由交配，基因频率和基因型频率都不会改变
2.种群基因频率的变化
推算种群自由交配后代的基因频率和基因型频率
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%
…
根据遗传平衡定律计算基因频率和基因型频率(大本P196)
(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没有基因突变。
(2)计算公式
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的基因型频率为p2,Aa的基因型频率为2pq,aa的基因型频率为q2。如果一个种群达到遗传平衡,其基因型频率应符合:p2+2pq+q2=1。?
(3)在一个遗传平衡种群中,无论自由交配多少代,后代基因频率都不会发生改变。
[例4] (2023·太原五中质检)红绿色盲是一种常见的伴X染色体隐性遗传病。假设在一个数量较大的群体中，男女比例相等，XB的基因频率为80%，Xb的基因频率为20%，下列说法正确的是(　　)
A.该群体男性中的Xb的基因频率高于20%
B.一对表现正常的夫妇，不可能生出患色盲的孩子
C.在这一人群中，XbXb、XbY的基因型频率依次为2%、10%
D.如果不采取遗传咨询、基因诊断等措施，该群体中色盲的发病率会越来越高
C
类型二　根据定义计算基因频率和基因型频率
[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
[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
类型三　自交与自由交配中基因频率的计算
1.自交
杂合子自交，基因型频率发生变化，纯合子比例逐渐增大，杂合子比例逐渐下降，但基因频率不变。
2.自由交配
在无突变、各种基因型的个体生活力相同时，处于遗传平衡的种群自由交配遵循遗传平衡定律，上下代之间种群的基因频率及基因型频率都保持不变。
[例5] (2023·河北衡水调研)金鱼的一对相对性状由一对等位基因(A、a)控制，其中a基因纯合时使胚胎致死(aa、XaXa、XaY等均为纯合子)。现取一对金鱼杂交，F1金鱼共67只，其中雄性金鱼21只，则F1金鱼自由交配所得F2成活个体中，a基因的频率为 (　　)
C
[例6] (2023·广东惠州调研)果蝇的灰体(H)对黄体(h)为显性。在一个随机交配的果蝇种群中，灰体果蝇所占的比例保持在84%。下列关于该果蝇种群的分析，正确的是(　　)
A.所有个体的H和h基因称为果蝇种群的基因库
B.该种群的灰体果蝇中纯合子所占的比例为3/7
C.果蝇繁殖一代后，h的基因频率将会小于40%
D.自然环境对果蝇基因型具有直接的选择作用
B
(1)一个种群中某基因占所有基因数的比值叫作基因频率。(　　)
(2)在环境条件保持稳定的前提条件下,种群的基因频率不会发生变化。(　　)
(3)有害突变不能成为生物进化的原材料。(　　)
(4)所有变异都不能决定生物进化的方向，但都能提供进化的原材料。(　　)
(5)自然选择决定生物变异和进化的方向。(　　)
×
×
×
×
×
(6)生物进化的实质是种群基因型频率的改变。(　　)
(7)细菌在抗生素的诱导作用下产生了抗药性基因。(　　)
(8)不同种群间的个体不能进行基因交流,说明种群间必然存在生殖隔离。(　　)
×
×
×
一个种群基因库中,某基因占全部等位基因数的比值
【检测】判断正误
环境条件保持稳定，说明自然选择对种群基因频率没有影响，但是可能存在突变、迁入和迁出等因素影响种群的基因频率。
有害突变也可能成为生物进化的原材料
不可遗传的变异不能为生物进化提供原材料
自然选择决定生物进化的方向
种群基因频率
抗生素选择了抗药性变异的细菌
不能进行基因交流, 说明种群间存在隔离，隔离包括地理隔离和生殖隔离。
2.(2023·中山高三期中)下图表示生物多样性的形成过程,下列说法错误的是
( )
A.图中 ???? 决定生物进化的方向
B.生物多样性主要包括遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性
C.图中 ???? 表示生殖隔离,它标志着新物种的形成
?
D.若两只动物交配后能产生后代,则它们一定属于同一物种
D
探究抗生素对细菌的选择作用
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。
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。
探究抗生素对细菌的选择作用
实验步骤
1.用记号笔在培养皿的底部画线，将培养基分为四个区，标号。
2.用无菌涂布器将细菌涂布在培养基平板上。
提示：实验过程需要无菌操作
3.①号区域的中央放置不含抗生素纸片和②③④号区域的中央分别放置含有抗生素的纸片。
4.将培养皿倒置于37℃的恒温箱中培养12~16h。
实验步骤
5.观察并测量抑菌圈直径，并取平均值。
6.从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌培养，并重复以上步骤。
抑菌圈
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，防止对环境造成污染。
探究抗生素对细菌的选择作用
实验结果和结论
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}组别
抑菌圈直径/cm
第一代
第二代
第三代
1
2.26
1.89
1.62
2
2.41
1.91
1.67
3
2.42
1.87
1.69
平均值
2.36
1.89
1.66
探究抗生素对细菌的选择作用
(3)实验结论
①细菌耐药性的出现是发生了___________________________；
②抗生素的选择作用导致了耐药菌比例的逐渐____________。
可遗传的变异
升高

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