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第3节　种群基因组成的变化与物种的形成
学有目标——课标要求必明 记在平时——核心语句必背
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.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.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。4.隔离是物种形成的必要条件。
【主干知识梳理】
一、种群和种群基因库
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。
二、种群基因频率的变化
1．可遗传的变异来源
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．种群基因突变数的计算方法
某种群基因突变数＝个体基因数×突变率×个体数。
三、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：种群的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。
四、隔离在物种形成中的作用
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
2．隔离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。
【教材微点发掘】
1．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)桦尺蛾种群发生(填“发生”或“没发生”)进化。生物进化的实质是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：自然选择。因为变异是不定向的，自然选择是定向的，自然选择决定生物进化的方向。
2．斑马的染色体数为22对，驴的染色体数为31对，斑马和驴杂交产生的后代兼具斑马和驴的特征，称为斑驴兽或驴斑兽，俗称“斑驴”。(教材第118页练习“拓展应用”第1题发掘)
(1)杂交产生的后代是不可育的，因为斑马和驴存在生殖隔离。
(2)从染色体组的角度解释杂交产生的后代不可育的原因是斑马和驴的杂交后代染色体数为53条，无法通过减数分裂产生正常的配子。
教材问题提示
(一)思考·讨论1(教材第111页)
1．(1)A配子占60%，a配子占40%。
(2)子代的基因型频率：AA占36%，Aa占48%，aa占16%。
(3)子代种群的基因频率：A占60%，a占40%。
(4)计算结果如表所示：
亲代基因型的比值 AA(30%) Aa(60%) aa(10%)
配子的比值 A(30%) A(30%) a(30%) a(10%)
子代基因型频率 AA(36%) Aa(48%) aa(16%)
子代基因频率 A(60%) a(40%)
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。
2．对自然界的种群来说，这5个条件不可能同时都成立。例如，翅色与环境色彩较一致的，被天敌发现的机会就少些。
3．突变产生的新基因会使种群的基因频率发生变化。基因A2的频率是上升还是下降，要看这一突变对生物是有利的还是有害的。
(二)探究·实践1(教材第112、113页)
1．树干变黑会影响桦尺蛾种群中浅色个体的出生率，这是因为树干变黑后，浅色个体容易被发现，被捕食的概率增加，许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食，导致其个体数减少，影响出生率。
2．直接受选择的是表型(体色)，而不是基因型。基因型并不能在自然选择中起直接作用，因为天敌在捕食桦尺蛾时，看到的是桦尺蛾的体色而不是控制体色的基因。
(三)探究·实践2(教材第115页)
1．因为抑菌圈边缘生长的细菌可能是耐药菌。
2．支持。因为变异是不定向的，普遍存在的，所以细菌中耐药菌是普遍存在的。
3．在本实验条件下，耐药菌产生的变异一般来说是有利的，有利于生物在特定环境中生存和繁殖的变异在此环境中就是有利变异。
4．将自己实验获得的数据与其他同学的进行比较，根据实际情况来回答。
5．这些做法都会促进耐药菌的产生。
(四)思考·讨论2(教材第117页)
1．由于这两个种群的个体数量都不够多，基因频率可能是不一样的。
2．不一样。因为突变是随机发生的。
3．不同岛屿的地形和植被条件不一样，因此环境的作用会有差别，导致种群基因频率朝不同的方向改变。
4．不会。因为个体间有基因的交流。
(五)旁栏思考(教材第118页)
最先在裸露的岩石上生长的植物往往是地衣，地衣的出现促进岩石的分解，形成土壤，为苔藓植物的生长创造条件。
新知探究(一)　基因频率的相关计算
【拓展·深化】
(一)基因频率和基因型频率的计算
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%
(二)常见题型分析
1．题型一　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。
2．题型二　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。
3．题型三　X染色体上基因的基因频率计算
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，计算时只计算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：N表示个体数。
Xb＝＝
不涉及Y染色体，XB＋Xb＝1。
4．题型四　利用哈迪 温伯格定律，由基因频率计算基因型频率
①成立前提：
a．种群非常大；b.所有雌雄个体之间自由交配；c.没有迁入和迁出；d.没有自然选择；e.没有基因突变。
②计算公式：当等位基因只有两个时(A、a)，设p表示A的基因频率，q表示a的基因频率，则：
基因型AA的频率＝p2；
基因型Aa的频率＝2pq；
基因型aa的频率＝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。
[思考·讨论]
(1)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%。
(2)某工厂有男女职工各200名，对他们进行调查时发现，女性色盲基因的携带者为15人，患者为5人，男性患者为11人。那么，这个群体中色盲基因的频率为多少？
提示：色盲是伴X染色体隐性遗传病，设相关基因用B、b表示，据题意分析可知，XBXb有15人，XbXb有5人，XbY有11人，所以Xb共有36个，女性有2条X染色体，男性只有1条X染色体，所以等位基因总数＝200×2＋200＝600。因此，Xb的基因频率是36/600×100%＝6%。
【典题·例析】
[例1]　果蝇的长翅(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vv的基因型频率为4%，由遗传平衡定律公式算出v基因频率＝0.2，V基因频率＝0.8，进而计算出引入纯种长翅果蝇前，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)。再引入20 000只纯合长翅果蝇后，v基因频率＝(800×2＋6 400)/(40 000×2)＝0.1，V＝1－0.1＝0.9，A正确，B错误；因基因型为Vv、vv的果蝇数目不变，而该种群的总数增加一倍，所以Vv、vv的基因型频率降低了50%，C、D正确。
[答案]　B
[例2]　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
[解析]　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。故选C。
[答案]　C
方法规律—————————————————————————————————
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
不处于遗传平衡 不改变 改变
【应用·体验】
1．某植物种群中，AA基因型个体占30%，aa基因型个体占20%。若该种群植物自交，后代中AA、aa基因型个体出现的频率以及A、a基因频率分别为(　　)
A．55%、45%、45%、55%
B．55%、45%、55%、45%
C．42.5%、32.5%、45%、55%
D．42.5%、32.5%、55%、45%
解析：选D　由题干信息可知，Aa基因型个体占1－30%－20%＝50%，该种群植物自交后，AA基因型个体占30%＋50%×1/4＝42.5%，aa基因型个体占20%＋50%×1/4＝32.5%，Aa基因型个体占1－42.5%－32.5%＝25%，则a的基因频率为32.5%＋1/2×25%＝45%，A的基因频率为1－45%＝55%。故选D。
2．(2023·湖北高考)某二倍体动物种群有100个个体，其常染色体上某基因有A1、A2、A3三个等位基因。对这些个体的基因A1、A2、A3进行PCR扩增，凝胶电泳及统计结果如图所示。该种群中A3的基因频率是(　　)
A．52% B．27% C．26% D．2%
解析：选B　该动物种群个体数为100，由题图可知，其中有2个个体的基因型为A3A3,15个个体的基因型为A1A3,35个个体的基因型为A2A3，则A3的基因频率＝(2×2＋15＋35)÷(100×2)×100% ＝27%，B符合题意。
新知探究(二)　种群基因频率的变化及自然选择对生物进化的影响
【拓展·深化】
(一)突变和基因重组产生进化的原材料
(1)由于突变和基因重组都是随机的、不定向的，因此它们只提供了生物进化的原材料，不能决定生物进化的方向。
(2)变异的有利和有害是相对的，由生存环境决定。
(二)自然选择决定生物进化的方向
[思考·讨论]
(1)所有的变异都能导致种群基因频率的改变吗？为什么？
提示：不是。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。
(2)突变具有低频性，还能为生物进化提供原材料吗？请说明理由。
提示：能。虽然突变的频率低，但一个种群往往由许多个体组成，而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突变。
(3)生物进化的实质是什么？如何判断一个种群是否发生了进化？
提示：生物进化的实质是种群基因频率的改变。判断的依据是种群基因频率是否发生改变。
【典题·例析】
[例1]　(2022·广东高考)白车轴草中有毒物质氢氰酸(HCN)的产生由H、h和D、d两对等位基因决定，H和D同时存在时，个体产HCN，能抵御草食动物的采食。如图为某地不同区域白车轴草种群中有毒个体比例，下列分析错误的是(　　)
A．草食动物是白车轴草种群进化的选择压力
B．城市化进程会影响白车轴草种群的进化
C．与乡村相比，市中心种群中h的基因频率更高
D．基因重组会影响种群中H、D的基因频率
[解析]　草食动物和白车轴草之间的种间关系为捕食，据题干信息“H和D同时存在时，个体产HCN，能抵御草食动物的采食”可知，草食动物是白车轴草种群进化的选择压力，A正确；根据曲线图可知，从市中心到市郊再到乡村，白车轴草种群中产HCN个体比例增加，说明城市化进程会影响白车轴草种群的进化，B正确；与乡村相比，市中心种群中产HCN个体比例小，即基因型为D_H_的个体所占比例小，则与乡村相比，市中心种群中d和h的基因频率更高，C正确；基因重组是指在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合，基因重组不会影响种群中H、D的基因频率，D错误。
[答案]　D
[例2]　(2023·浙江6月选考)浙江浦江县上山村发现了距今1万年的稻作遗址，证明我国先民在1万年前就开始了野生稻驯化。经过长期驯化和改良，现代稻产量不断提高。尤其是袁隆平院士团队培育成的超级杂交稻品种，创造水稻高产新纪录，为我国粮食安全作出杰出贡献。下列叙述正确的是(　　)
A．自然选择在水稻驯化过程中起主导作用
B．现代稻的基因库与野生稻的基因库完全相同
C．驯化形成的现代稻保留了野生稻的各种性状
D．超级杂交稻品种的培育主要利用基因重组原理
[解析]　在水稻驯化过程中起主导作用的是人工选择，A错误；经过长期驯化和改良后，现代稻的基因库与野生稻的基因库不完全相同，B错误；驯化形成的现代稻并没有保留野生稻的各种性状，野生稻的某些性状在长期驯化过程中可能已消失，C错误；超级杂交稻品种的培育属于杂交育种，利用了基因重组原理，D正确。
[答案]　D
归纳拓展—————————————————————————————————
变异与选择之间的关系
(1)变异是不定向的，在自然选择的作用下，基因频率发生定向改变，导致自然选择是定向的。
(2)自然选择的过程十分缓慢，其结果符合优胜劣汰、适者生存的原则。
—————————————————————————————————————
【应用·体验】
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
解析：选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．等位基因F＋、F控制某食草昆虫的长翅和短翅，原种群中F＋基因频率为80%，随机分布到三座孤岛上后因风力较大，阻碍了孤岛间个体基因交流。下列说法正确的是(　　)
A．该昆虫原种群中杂合长翅个体所占比例约为16%
B．孤岛上该昆虫种群中F基因频率可能会升高
C．新出现的无翅个体是大风环境造成的基因突变且突变率与风力大小呈正相关
D．每个岛屿上的种群个体间自由交配，种群基因频率不发生变化
解析：选B　F＋基因控制长翅，其基因频率为80%，则该昆虫原种群中，杂合长翅个体的比例约为80%×20%×2＝32%，A错误；孤岛上风力大，长翅昆虫不易成活，而短翅食草昆虫的生存机会增大，从而导致孤岛上该昆虫种群中F基因频率可能会升高，B正确；基因突变是不定向的，大风不能使该昆虫产生无翅突变体，仅起选择作用，C错误；每个岛屿上自然选择等因素会导致种群基因频率发生改变，D错误。
新知探究(三)　隔离在物种形成中的作用
【探究·深化】
[问题驱动]　
如图是我国黄河两岸某种生物a的演化过程模式图，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？
提示：不能，因为存在地理隔离。
(2)b、c的进化方向相同吗？为什么？
提示：不同。因为b、c两种群生活的环境不同，自然选择的方向不同，基因频率改变的方向就不同。
(3)研究表明，某基因的频率在b、d之间有很大差别，是否说明二者不是同一物种？
提示：不能。某个基因频率的差别不能说明二者不是同一物种，只有基因库的差别大到可以形成生殖隔离才能说明二者不是同一物种了。
(4)黄河北岸的b物种迁到黄河南岸后，不与c物种进化为同一物种，其原因可能是什么？
提示：二者间已形成生殖隔离。
(5)若在黄河南岸，由于某种原因，二倍体c的染色体加倍成了四倍体e，那么c和e还是同一物种吗？为什么？
提示：二倍体c与四倍体e不是同一物种，因为二者杂交的后代为三倍体，高度不育，存在生殖隔离。
[重难点拨]　
一、地理隔离和生殖隔离的比较
1．图中A属于地理隔离，一旦发生某种地质变化，两个分开的小种群若重新相遇，可以再融合在一起。
2．图中B属于生殖隔离，一旦形成就保持物种间基因的不可交流性，从而保证了物种的相对稳定。
3．地理隔离是物种形成的量变阶段，生殖隔离是物种形成的质变阶段。
二、物种形成的两种方式
(一)渐变式
此方式经过长期的地理隔离达到生殖隔离，形成新物种。
(二)爆发式
此方式通过异源多倍体的染色体变异方式形成新物种，一旦出现，在很短时间内即可形成生殖隔离(基因频率改变)。
三、物种形成与生物进化的关系
内容 物种形成 生物进化
标志 生殖隔离出现 种群基因频率改变
变化后生物与原生物的关系 属于不同物种 可能属于一个物种
二者关系 生物进化的实质是种群基因频率的改变，这种改变可大可小，不一定会突破物种的界限，生物进化不一定会导致新物种的形成
【典题·例析】
[例1]　 (2022·湖南高考)稻蝗属的三个近缘物种①日本稻蝗、②中华稻蝗台湾亚种和③小翅稻蝗中，①与②、①与③的分布区域有重叠，②与③的分布区域不重叠。为探究它们之间的生殖隔离机制，进行了种间交配实验，结果如表所示。下列叙述错误的是(　　)
交配(♀×♂) ①×② ②×① ①×③ ③×① ②×③ ③×②
交配率/% 0 8 16 2 46 18
精子传送率/% 0 0 0 0 100 100
注：精子传送率是指受精囊中有精子的雌虫占确认交配雌虫的百分比。
A．实验结果表明近缘物种之间也可进行交配
B．生殖隔离与物种的分布区域是否重叠无关
C．隔离是物种形成的必要条件
D．②和③之间可进行基因交流
[解析]　由表格中的交配率的结果可知，近缘物种之间也可进行交配，A正确；已知①与②、①与③的分布区域有重叠，②与③的分布区域不重叠，但从交配率和精子传送率来看，说明生殖隔离与物种的分布区域是否重叠无关，B正确；隔离包括地理隔离和生殖隔离，隔离是物种形成的必要条件，C正确；②和③之间的分布区域不重叠，故存在地理隔离；两者属于两个近缘物种，表中②×③交配精子传送率100%，即使交配成功，由于存在生殖隔离，也不能进行基因交流，D错误。
[答案]　D
[例2]　如图表示渐变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．种群基因型频率的改变一定会导致新物种形成
[解析]　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；地理隔离使种群间不能发生基因交流，当地理隔离导致种群基因库的差别较大时，就可能产生生殖隔离，进而形成新的物种，B正确；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，也不能产生可育的后代，C错误；种群基因频率的改变是生物进化的实质，但不一定会导致新物种形成，D错误。
[答案]　B
易错提醒—————————————————————————————————
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新物种的形成。生物进化的实质是种群基因频率的改变，这种变化可大可小，不一定会突破物种的界限，即生物进化不一定导致新物种的形成。但新物种一旦形成，则说明生物发生了进化。
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【应用·体验】
1．下列关于物种和隔离的叙述，错误的是(　　)
A．物种是生物分类的基本单位
B．二倍体西瓜与四倍体西瓜属于同一物种
C．不同的物种之间必然存在着生殖隔离
D．虽然马和驴交配能产生骡，但其属于不同物种
解析：选B　二倍体西瓜与四倍体西瓜之间存在着生殖隔离，属于不同的物种。故选B。
2．如图所示为种群与物种的关系图解，关于它们的叙述，错误的是(　　)
A．从图中可以看出，一个物种可以有很多种群，这些种群间只是因为地理隔离，阻碍了基因交流
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：选C　从图中可以看出，一个物种可以有很多种群，同一物种的不同种群间不存在生殖隔离，只是因为地理隔离阻碍了基因交流，A正确；生物进化的实质是种群基因频率的改变，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，B正确；生殖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，C错误；判断种群是否进化的标准是看基因频率是否发生改变，D正确。
科学探究——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
【素养评价】
1．某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药性，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药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
解析：选B　细菌抗药性在使用抗生素之前就已存在，而不是由于抗生素的不断使用，A错误；细菌的变异是不定向的，抗生素对细菌进行了定向选择，使具有抗药性的细菌留存下来，B正确，C错误；变异是不定向的，且细菌变异不是由于抗生素的使用，D错误。
2．抗青霉素葡萄球菌是一种突变型菌种。将未接触过青霉素的葡萄球菌接种到含青霉素的培养基上，结果有极少数存活下来。存活下来的葡萄球菌在相同培养基中经多代培养后，对青霉素的抗性明显增强。原因是(　　)
A．青霉素使用量的增加提高了葡萄球菌对青霉素的抗性
B．青霉素的选择作用提高了葡萄球菌抗青霉素基因的频率
C．葡萄球菌对青霉素抗性的增强是定向突变的结果
D．葡萄球菌的抗青霉素基因是在使用青霉素后产生的
解析：选B　青霉素对葡萄球菌只起到选择作用；青霉素的选择作用提高了葡萄球菌抗青霉素基因的频率，淘汰掉了不抗青霉素的个体；突变是不定向的；葡萄球菌的抗青霉素基因是在使用青霉素前通过基因突变产生的。故选B。
3．探究细菌对各种抗生素药敏程度的实验方法如图：将含有一定浓度不同抗生素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。回答下列问题：
(1)衡量本实验结果的指标是________________。
(2)上图中最有效的是__________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，如图所示。据此分析：
①向培养基中加抗生素的时刻为________点。
②细菌种群的进化是定向的，而变异是__________，细菌的抗药性产生在环境变化之________(填“前”“中”或“后”)。
③抗生素对细菌变异的作用不是“诱导”而是______。
④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________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)根据题意分析可知，衡量本实验结果的指标是抑菌的大小。(2)通过抑菌圈的大小来确定杀菌能力，即抑菌圈越大杀菌力越强，图B抑菌圈最大。(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，所以是在b点使用抗生素。②变异是不定向的，而在自然选择下进化是定向的；由图可知，使用该抗生素后，细菌数量并未降到零，因此细菌的抗药性在环境变化之前就已经产生了。③自然选择对个体的表型进行选择，而不是诱导相应性状的出现。④在细菌种群中，含有抗药性基因的个体毕竟只占少数，所以抗生素仍然能治疗由细菌引起的感染。
答案：(1)抑菌圈的大小　(2)B
(3)①b　②不定向的　前　③选择
④有抗药性基因的个体占极少数第4节　协同进化与生物多样性的形成
学有目标——课标要求必明 记在平时——核心语句必背
1.举例说明协同进化。2.概述生物多样性及其形成的过程。3.概述以自然选择学说为核心的现代生物进化理论的要点，认同其在现有生物进化理论中的主流和核心地位。4.通过了解现代生物进化理论存在的争论和疑点，认同科学理论是不断发展的。 1.生物多样性包括遗传多样性(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。3.生物多样性是协同进化的结果。
【主干知识梳理】
一、协同进化
1．概念
2．实例
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。
二、生物多样性的形成
1．生物多样性的含义
2．生物多样性的形成过程
三、生物进化理论在发展
1．现代生物进化理论对自然界的生命史作出了科学的解释
(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。
2．生物进化理论的发展
(1)观点1：大量的基因突变是中性的，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。
(2)观点2：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种交替出现的过程。
(3)影响广泛的观点：以自然选择学说为核心的生物进化理论。
【教材微点发掘】
据图(教材第119页图612)回答相关问题：
(1)大自然中，猎物可通过快速奔跑来逃脱被捕食，而捕食者则通过更快速的奔跑来获得捕食猎物的机会，猎物和捕食者的每一点进步都会促进对方发生改变，这种现象在生态学上称为协同进化。
(2)捕食者的存在促进被捕食者种群发展的理由是捕食者所吃掉的大多是被捕食者中年老、病弱或年幼的个体，客观上起到了促进种群发展的作用。
(3)根据生态学家斯坦利的“收割理论”，食性广捕食者的存在有利于增加物种多样性，在这个过程中，捕食者使物种多样性增加的方式是捕食者往往捕食个体数量多的物种，为其他物种的形成腾出空间。
教材问题提示
(一)思考·讨论(教材第122页)
1．最早出现的生物是厌氧的单细胞生物，它们生活在原始海洋中。
2．植物先登陆，否则动物登陆后就会饿死。
3．当时陆地上还是一片荒芜，生物都生活在海洋中。
4．恐龙是在中生代后期绝灭的。物种绝灭对生物多样性的影响是复杂的。恐龙的绝灭有利于哺乳动物的繁盛。
(二)旁栏思考(教材第124页)
这是一道开放性问题，可结合所学的物理和化学知识各抒己见。(略)
新知探究(一)　协同进化
【拓展·深化】
(一)协同进化的实例
(1)某种兰花具有细长的花矩某种蛾类具有细长的吸管似的口器。
(2)斑马的奔跑速度加快猎豹的奔跑速度加快。
(3)生物影响环境、环境影响生物：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。
(二)对协同进化的理解
(1)不同物种之间的影响既包括种间互助，也包括种间竞争。任何一个物种都不是单独进化的。
(2)无机环境的选择作用可定向改变种群的基因频率，导致生物朝着一定方向进化；生物的进化反过来又会影响无机环境。
(3)协同进化是千姿百态的物种和多种多样的生态系统的形成原因。
[思考·讨论]
(1)协同进化只是生物之间共同进化吗？
提示：协同进化包括生物之间以及生物与无机环境之间共同进化和发展。
(2)物种之间的协同进化都是通过物种之间的生存斗争实现的吗？
提示：不是。物种之间的协同进化有通过种间互助实现的，如某种兰花和专门给它传粉的蛾；也有通过种间斗争实现的，如猎豹和斑马。
【典题·例析】
[例1]　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，下列不属于协同进化实例的是(　　)
A．猎豹捕食斑马
B．某种长有细长花矩的兰花和生有细长口器专门为它传粉的蛾
C．草原上狼的灭绝造成鹿的数量剧增
D．昆虫的保护色越来越逼真，而它们天敌的视觉也越来越发达
[解析]　猎豹捕食斑马是二者相互选择的结果，属于协同进化，A不符合题意；某种长有细长花矩的兰花和生有细长口器专门为它传粉的蛾是通过长期的协同进化形成的，B不符合题意；草原上狼的灭绝造成鹿的数量剧增不属于协同进化，在这种情况下鹿群由于缺乏捕食者的选择作用，很可能会退化，C符合题意；昆虫的保护色越来越逼真，能够避免被天敌捕食，而它们的天敌视觉也越来越发达，以方便捕食昆虫，这是双方在相互选择中协同进化，D不符合题意。
[答案]　C
[例2]　安第斯山区有数十种蝙蝠以花蜜为食，其中长舌蝠的舌长为体长的1.5倍，只有长舌蝠能从长筒花狭长的花冠筒底部取食花蜜，且为该植物的唯一传粉者。下列叙述错误的是(　　)
A．长筒花狭长的花冠筒是自然选择的结果
B．不同舌长的蝙蝠个体之间出现存活率和繁殖率的差异
C．蝙蝠微小的长舌变异经过长期自然选择积累为显著变异
D．上述实例说明自然选择是进化的唯一因素
[解析]　长筒花狭长的花冠筒是自然选择的结果，A正确；不同舌长的蝙蝠个体之间出现存活率和繁殖率的差异，B正确；蝙蝠微小的长舌变异经过长期自然选择积累为显著变异，C正确；上述实例说明自然选择是进化的主要因素，D错误。
[答案]　D
易错提醒—————————————————————————————————
有关协同进化的两个注意点
(1)生物与生物之间的协同进化，仅发生在不同物种之间，同种生物不存在协同进化。
(2)生物与无机环境间的协同进化，表现在生物能够适应一定的环境，也能影响环境。
—————————————————————————————————————
【应用·体验】
1．下列选项不支持协同进化观点的是(　　)
A．昆虫和体内共生菌的关系
B．有长着细长花距的兰花，就必有同样长着细长吸管似的口器的昆虫
C．除草剂杀死玉米田中的杂草，玉米长势良好
D．随着光合放氧生物蓝细菌的出现，地球上有了氧气，这为好氧生物的出现创造了前提条件
解析：选C　协同进化指不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展；A、B两项都属于物种之间的协同进化，D项属于生物与无机环境之间的协同进化；不同物种在进化过程中相互选择，协同进化，并非彼此孤立，杂草灭绝，玉米由于竞争者减少，长势良好，但这并不属于协同进化。故选C。
2.某种兰花有细长的花距(如图)，花距顶端贮存着花蜜，这种兰花的传粉需借助具有细长口器的蛾在吸食花蜜的过程中完成。下列叙述正确的是(　　)
A．蛾口器的特征决定兰花花距变异的方向
B．花距变长是兰花新物种形成的必要条件
C．蛾的口器与花距的相互适应是协同进化的结果
D．蛾的口器会因吸食花蜜而越变越长
解析：选C　兰花花距的变异是不定向的，蛾口器的特征和兰花花距起到相互选择的作用。物种形成的必要条件是生殖隔离。蛾的口器与花距的相互适应正是协同进化的结果。蛾的口器越来越长是自然选择的结果，而不是因吸食花蜜。故选C。
新知探究(二)　生物多样性的形成
【拓展·深化】
(一)生物多样性三个层次之间的联系
(1)遗传(基因)多样性：生物存在各种各样的变异，并且变异是不定向的，因而出现了遗传多样性。
(2)物种多样性：遗传的多样性决定了蛋白质的多样性，遗传多样性是形成物种多样性的根本原因，蛋白质多样性是形成物种多样性的直接原因。
(3)生态系统多样性：生态系统是由生物和非生物的环境共同组成的，所以物种的多样性和无机环境的多样性共同组成了生态系统的多样性。
(二)生物进化的历程
项目 进化历程 意义
细胞数目 单细胞→多细胞 为功能复杂化提供结构基础
细胞结构 原核细胞→真核细胞 结构和功能更加完善
代谢类型 厌氧型→需氧型 能量供应更加充足
生殖方式 无性生殖→有性生殖 实现基因重组，增强了变异的多样性，明显加快进化的速度
生态系统成分　　 只有分解者→出现生产者→出现消费者 ①光合自养生物的出现改变了原始大气成分，为需氧型生物的出现创造了条件②消费者的出现使生态系统结构更加复杂，对植物进化更加有利
生活环境 海洋→陆地 陆地复杂的环境为生物进化提供了广阔的舞台
【典题·例析】
[例1]　下列关于生物多样性及生物进化历程的叙述，错误的是(　　)
A．生物多样性包括基因多样性、物种多样性和生态系统多样性三个层次
B．生物多样性的形成原因是生存斗争
C．地球上生物进化的历程是由简单到复杂、由低等到高等、由水生到陆生
D．研究生物进化历程的主要证据是化石
[解析]　生物多样性的形成原因是协同进化。故选B。
[答案]　B
[例2]　下列关于生物进化的说法正确的组合是(　　)
①“收割理论”提出捕食者的存在有利于增加生物多样性　②生物之间的协同进化都是通过物种之间的生存斗争实现的　③有性生殖方式的出现，加快了生物进化的速度　④生物多样性的形成也就是新的物种不断形成的过程
A．①②③　B．③④　C．①③　D．②③④
[解析]　“收割理论”指出：捕食者往往捕食数量多的物种，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，因此捕食者的存在有利于增加物种的多样性，①正确；协同进化是指生物与生物之间，生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展，因此物种之间的生存斗争只是其中一种影响，②错误；有性生殖经过两性生殖细胞的结合，因而子代具有父母双方的遗传物质，其优点是后代产生更多的变异类型，使后代产生新的性状，生活力比较强，更有利于适应环境，有利于种族的繁衍，加快了生物进化的速度，③正确；生物多样性的内容包括：遗传(基因)的多样性、物种的多样性和生态系统的多样性，故生物多样性的形成不一定有新物种的产生，④错误。
[答案]　C
归纳拓展—————————————————————————————————
生物多样性的形成
(1)内容：遗传(基因)多样性、物种多样性、生态系统多样性。
(2)形成原因：协同进化。
(3)研究生物进化历程的主要依据：化石。
—————————————————————————————————————
【应用·体验】
1．已知物种甲的化石比物种乙的化石在地层中出现晚得多，由此可知(　　)
A．物种甲比物种乙数量多
B．物种甲比物种乙结构复杂
C．物种甲一定从物种乙进化而来
D．物种乙一定从物种甲进化而来
解析：选B　根据进化论，乙的化石在甲的化石之前出现，所以甲的化石是经过了物种竞争之后生存下来的，相对来说，甲的结构肯定比乙复杂，但是甲是否由乙进化而来，取决于它们的亲缘关系。故选B。
2．人类祖先的毛发颜色都是深色的，之后发生了多个基因突变，毛发颜色在一定程度上都变浅了：东亚人的直而浓密的黑头发与EDAR基因发生突变有关，所罗门群岛人群的金黄色头发与TYRPI基因发生突变有关，全球不到1%的“红发”人的出现与MCIR基因发生突变有关。下列有关叙述错误的是(　　)
A．题中所述可体现基因突变具有随机性的特点
B．全球不到1%的“红发”人是进化产生的新物种
C．人类头发颜色可能是基因与环境相互作用的结果
D．人类头发颜色多种多样体现了基因的多样性
解析：选B　基因突变的随机性可表现在细胞不同的DNA分子上，题干中各种毛发突变的基因各不相同，这体现了基因突变的随机性，A正确；全球不到1%的“红发”人与其他地区的人种属于同一物种，B错误；生物体的性状是由基因和环境因素共同决定的，C正确；生物多样性包括遗传(基因)多样性、物种多样性和生态系统多样性，人类头发颜色多种多样体现了基因的多样性，D正确。第6章 生物的进化
解读章首图文
培养学习志向·勇担社会责任
章引言的第一段从达尔文提出生物进化论开始，指出这一理论虽然轰动世界，但并未解决关于生物进化的所有问题。接着介绍达尔文在提出进化论之后研究兰花的进化，对兰花多种多样的适应性结构既惊叹好奇又困惑不解，并且指出在达尔文之后这个问题成为百年难解之谜，造成同学们的惊奇感和困顿感，以此烘托探幽入微的氛围。
引言第二段宛如一道冲破云雾的阳光，从19世纪达尔文的困境倏然穿越到21世纪中国科学家的创新发现：“2017年，我国科学家以深圳拟兰为重点研究对象，通过基因组的测序和功能分析，发现兰花有474个特有基因家族……”介绍我国科学家如何从基因水平解开兰花进化之谜，从而进一步激发同学们的好奇心，为接下来提出“生物的多样性和适应性是怎样形成的？这与基因的变化有关吗？”等问题作铺垫，同时也自然而然地反映我国科技新成就，提升同学们对国家和民族的自豪感。
引言第三段在上述情境基础上，提出了本章要研究的中心问题，并且指出关于生物进化的解释一直存在各种理论的交锋，正是在各种理论的交锋中，进化理论本身也在“进化”，以此来提升同学们对科学本质的认识。
章题图是“贝格尔”号舰在一片苍茫的海上航行的画面，寓意正如图中题诗所说，当年达尔文所乘的“贝格尔”号舰虽然远去，进化论的航程却还未终止；研究生物的进化既非易事，同时又有无穷魅力。
理清本章架构
初识概念体系·具备系统思维
第1、2节　生物有共同祖先的证据　自然选择与适应的形成
学有目标——课标要求必明 记在平时——核心语句必背
1.基于化石的直接证据，认同当今生物具有共同的祖先。2.运用比较解剖学、胚胎学、细胞生物学和分子生物学等间接证据，说明当今生物具有共同的祖先。3.举例说明适应的普遍性和相对性。4.运用达尔文的自然选择学说解释适应的形成，说明适应是自然选择的结果。5.评述达尔文的自然选择学说的贡献和局限性。 1.生物有共同祖先的证据有化石证据、比较解剖学证据、胚胎学证据、细胞和分子水平的证据等。2.拉马克进化学说的主要内容是：用进废退和获得性遗传。3.达尔文自然选择学说的主要内容是：过度繁殖、生存斗争、遗传变异和自然选择。4.达尔文自然选择学说揭示了生物界的统一性是由于所有的生物都有共同祖先，而生物的多样性和适应性是进化的结果。5.适应是普遍存在的，有相对性。适应是自然选择的结果。
【主干知识梳理】
一、达尔文的生物进化论
二、地层中陈列的证据——化石
1．化石的概念
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。化石是研究生物进化最直接、最重要的证据。
2．化石的作用
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．化石证据证实的问题
(1)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。
(2)大量化石证据还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。
三、当今生物体上进化的印迹——其他方面的证据
1．比较解剖学证据
研究比较脊椎动物的器官、系统的形态和结构，可以为这些生物是否有共同祖先寻找证据。
2．胚胎学证据
(1)胚胎学的概念：研究动植物胚胎的形成和发育过程的学科。
(2)脊椎动物在胚胎发育早期都有彼此相似的阶段，这个证据支持了人和其他脊椎动物有共同祖先的观点。
3．细胞和分子水平的证据
(1)当今生物有许多共同的特征，比如都有能进行代谢、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。
(2)不同生物的DNA和蛋白质等生物大分子的共同点，提示人们当今生物有着共同的原始祖先，其差异的大小则揭示了当今生物种类亲缘关系的远近，以及它们在进化史上出现的顺序。
四、自然选择与适应的形成
1．适应的普遍性和相对性
(1)适应的含义：生物的形态结构适合于完成一定的功能，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)适应具有普遍性和相对性。
2．适应是自然选择的结果
(1)拉马克的进化学说
①当今所有的生物都是由更古老的生物进化来的。
②各种生物的适应性特征并不是自古以来就如此的，而是在进化过程中逐渐形成的。
③适应的形成是由于用进废退和获得性遗传。
(2)达尔文的自然选择学说
①主要内容
②意义：揭示了生物界的统一性是由于所有的生物都有共同祖先，而生物的多样性和适应性是进化的结果。
(3)达尔文以后进化理论的发展
①关于遗传和变异的研究，已经从性状水平深入基因水平，人们逐渐认识到了遗传和变异的本质。
②关于适应以及物种的形成等问题的研究，已经从以生物个体为单位，发展到以种群为基本单位。
③形成了以自然选择为核心的现代生物进化理论。
【教材微点发掘】
1．下图表示三种脊椎动物的前肢和人的上肢骨骼比较的示意图(教材第102页图63)，据图回答有关问题：
(1)蝙蝠的翼、鲸的鳍、猫的前肢与人的上肢骨骼相比，在结构上有相似之处，而且排列顺序也基本一致，这说明了生物之间存在一定的亲缘关系，它们可能都是由共同的原始祖先进化而来的。
(2)这四种前(上)肢内部结构模式非常一致，但功能迥异，外形差别也很大，这说明了结构与功能相适应，也体现了生物适应环境的特点。
2．如图表示长期使用一种农药后，害虫种群密度的变化情况，请利用达尔文的进化论观点分析回答下列问题：
(1)a点使用农药之前，害虫种群中存在很多种变异类型，说明变异是不定向的。
(2)使用农药后，大量害虫被杀死，但是还有部分存活，这是自然选择的结果。
(3)分析bc段曲线上升的原因是使用农药后，抗药性弱的害虫被杀死，抗药性强的害虫存活下来，这样经过农药的长期选择，使得害虫抗药性逐渐加强。
(4)该过程中，农药诱发了害虫基因突变还是对害虫的变异进行了选择？
提示：农药对害虫的抗药性变异进行定向选择，使害虫的抗药性个体逐渐增加。
教材问题提示
第1节
(一)思考·讨论1(教材第101页)
1．图62所示资料支持达尔文的共同由来学说。不同地层的形成年代不同，越早形成的地层中首次出现的生物越低等，生物特征越简单；越晚形成的地层中首次出现的生物越高等，生物特征越复杂。
2．基于化石证据可判断赫氏近鸟龙既具有恐龙的特征，也具有鸟类的特征，属于恐龙与鸟类间的过渡类型，这说明鸟类很可能是由恐龙进化来的。
3．露西既有现代人类的特征，也有黑猩猩的特征，说明人和黑猩猩可能有共同的祖先，都起源于一类森林古猿。
(二)思考·讨论2(教材第102页)
1．都有肱骨、桡骨、尺骨、腕骨、掌骨和指骨，其种类有一致性。
2．排列顺序一致。
3．这四种前(上)肢骨骼有相同的起源，说明它们可能是由共同的祖先进化来的。在漫长的进化过程中，因为适应不同的环境，逐渐出现了形态和功能的不同。
4．不同类群动物的骨骼结构具有许多共同点(具体比较略)，支持现有的脊椎动物有着共同原始祖先的观点。
(三)思考·讨论3(教材第103页)
1．都有细胞壁、细胞膜、细胞质、核糖体和DNA。地球上现存的古细菌与最古老的古细菌有相同的细胞结构模式，说明二者有共同的祖先。
2．都有呼吸作用，代谢中的酶类非常相似，都有相同的能量“货币”——ATP，绿色植物能进行光合作用，等等。
3．说明人和猩猩、长臂猿、黑猩猩等类人猿可能有共同的祖先。
4．人和其他生物的细胞中普遍含有细胞色素c，说明这些生物都有共同的祖先。细胞色素c的氨基酸序列差异的大小揭示了不同生物之间亲缘关系的远近，差异越小，表明亲缘关系越近。
第2节
(一)思考·讨论1(教材第106页)
1．枯叶蝶的天敌有捕食性鸟类、步甲、土蜂、胡蜂、猎蝽、青蛙、蟾蜍等。枯叶蝶不能完全免于天敌的捕食。
2．有局限性。例如，如果降雪延迟，已经换成一身白色羽毛的雷鸟反而容易被天敌发现。
3．适应性特征来自遗传，即来源于可遗传的有利变异的逐代积累，是对之前的环境适应的结果。由于环境总是处于不断变化之中，遗传的稳定性与环境不断变化之间的矛盾是适应相对性的根本原因。
(二)批判性思维1(教材第107页)
例如，人用眼过度，视力反而下降。健美运动员的后代，如果不进行专业训练，也不会拥有健美运动员那样发达的肌肉和健壮的体格。
(三)思考·讨论2(教材第108页)
1．容易吃到高处的树叶，留下后代的机会多。
2．逐渐增加。
3．能。
4．在一定环境的选择作用下，可遗传的有利变异会赋予某些个体生存和繁殖的优势，经过代代繁殖，群体中这样的个体就会越来越多，有利变异通过逐代积累而成为显著的适应性特征。
(四)批判性思维2(教材第108页)
这种观点有一定的道理。不过，“适者生存”的原意也包含有更多的机会繁殖后代，不改也是可以的。
(五)思考·讨论3(教材第109页)
1．在西方国家，当时“神创论”和“物种不变论”占统治地位，人们普遍认为所有的物种都是神创造的，自古以来既没有物种的绝灭，也没有新物种的产生。
达尔文认为所有的生物都是由原始的共同祖先进化来的，生物界通过自然选择不断进化，这一观点否定了“神创论”，不能为当时的宗教观念所容，因此，遭到许多人的攻击、谩骂和讥讽。
2．激励国人奋发图强，使中华民族能够立于世界民族之林。
3．马克思在这封信中所说的“我们的观点”是指辩证唯物主义观点。
4．人类与其他生物有着共同的祖先。人类是大自然的一员，而不是凌驾于其他物种之上的“主宰”。
新知探究(一)　生物有共同祖先的证据
【探究·深化】
[问题驱动]　
如图1分别为人和其他脊椎动物不同时期胚胎的比较，图2是人的上肢和其他动物的前肢骨骼的比较。请思考下列问题：
(1)根据图1可以看出，人和其他脊椎动物在胚胎发育初期，不仅外形像鱼，而且在结构上都有鳃裂和尾，这说明了什么？到了胚胎发育晚期，除鱼之外，人和其他脊椎动物的鳃裂都消失了，人的尾也消失了，这又说明了什么？
提示：人和其他脊椎动物的胚胎发育初期在结构组成方面相同，这说明这些生物是由共同原始祖先进化而来的；胚胎发育晚期，人和其他脊椎动物在形态方面不一样，又说明这些生物在不同的环境中向着不同方向进化。
(2)根据图2观察，人的上肢、猫的前肢、鲸的胸鳍和蝙蝠的翼手，它们在结构组成方面相同吗，这说明了什么？它们在形态方面一样吗，这又说明了什么？
提示：在结构组成方面相同，这说明这些生物都起源于一个共同的原始祖先，并且它们的共同原始祖先生活在水中。在形态方面不一样，这说明在进化过程中，为适应不同的生活环境，几种生物的器官逐渐出现了形态和功能上的不同。
[重难点拨]　
1．化石在研究生物进化中的应用
2．当今生物体上进化的印迹——其他方面的证据
项目 证据 结论
比较解剖学证据 蝙蝠的翼、鲸的鳍、猫的前肢、人的上肢所在部位和结构组成相似 它们的起源相同，都是由共同的原始祖先进化而来的
胚胎学证据 脊椎动物和鱼在发育早期都有鳃裂和尾，随着发育的进行，除鱼以外，其他动物和人的鳃裂都消失了，人的尾消失了 脊椎动物和人都是由共同的祖先进化而来的，它们之间存在着或远或近的亲缘关系；原始祖先生活在水中
细胞水平的证据 生物都有能进行代谢、生长和增殖的细胞，细胞有共同的物质基础和结构基础 支持生物由共同的祖先进化而来
分子水平的证据 不同生物的DNA和蛋白质等生物大分子既有共同点，又有差异 生物有共同的祖先；生物不同种类之间亲缘关系的远近
【典题·例析】
[例1]　在没有被破坏的地层中，有关化石分布情况的叙述，错误的是(　　)
A．古老地层中的生物化石简单、低等
B．在极古老的地层中也可找到高等生物化石
C．新近地层中的生物化石复杂、高等
D．新近地层中也可找到低等生物化石
[解析]　大量化石证据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。因此，在没有被破坏的地层中化石的分布规律是在古老地层中生物化石简单、低等，不会存在高等生物化石；在新近地层中生物化石复杂、高等，但也能找到低等生物化石。故选B。
[答案]　B
[例2]　下列有关进化证据的叙述，错误的是(　　)
①从始祖马到现代马的进化过程中，古生物化石提供了最直接的证据
②从鲸、龟、蝙蝠等动物的前肢骨骼的适应性分化中，依稀可见痕迹器官的存在
③从鱼类、鸟类、哺乳类动物的早期胚胎中均有鳃裂这一事实中，得到比较解剖学上的证据
④从比较真核细胞内的细胞色素c中氨基酸序列的差异性大小，推测生物之间的亲缘关系远近
A．①②　　　　　　　 B．②③
C．①④ D．③④
[解析]　生物化石是进化过程中最直接的证据，①正确；鲸、龟、蝙蝠等动物的前肢骨骼属于同源器官，不是痕迹器官，②错误；鱼类、鸟类、哺乳类动物的早期胚胎中均有鳃裂是胚胎学证据，而不是比较解剖学证据，③错误；比较真核细胞内的细胞色素c中氨基酸序列的差异性大小，可以推测生物之间的亲缘关系，④正确。故选B。
[答案]　B
归纳拓展—————————————————————————————————
辨析化石的种类
(1)遗体化石：指古生物遗体本身几乎全部或部分保存下来的化石。
(2)遗迹化石：是古生物活动或存在过的痕迹的化石，其中最主要的是足迹。
(3)遗物化石：是指古代动物的粪便、卵(蛋)以及人类祖先使用的工具等。
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【应用·体验】
1．(2023·广东高考)下列叙述中，能支持将线粒体用于生物进化研究的是(　　)
A．线粒体基因遗传时遵循孟德尔定律
B．线粒体DNA复制时可能发生突变
C．线粒体存在于各地质年代生物细胞中
D．线粒体通过有丝分裂的方式进行增殖
解析：选B　孟德尔定律适用于进行有性生殖的真核生物细胞核基因控制的性状遗传，线粒体基因遗传时不遵循孟德尔定律，A不符合题意；线粒体DNA在复制过程中可能发生基因突变，若该突变基因能遗传给下一代，则可以为生物进化提供原材料，B符合题意；真核生物出现前，生物细胞中不存在线粒体，C不符合题意；有丝分裂为真核细胞的分裂方式，线粒体是细胞器，不能通过有丝分裂的方式进行增殖，D不符合题意。
2．(2023·浙江6月选考)不同物种体内会存在相同功能的蛋白质，编码该类蛋白质的DNA序列以大致恒定的速率发生变异。猩猩、大猩猩、黑猩猩和人体内编码某种蛋白质的同源DNA序列比对结果如下表，表中数据表示DNA序列比对碱基相同的百分率。
对比分组 大猩猩 黑猩猩 人
猩猩 96.61% 96.58% 96.70%
大猩猩 98.18% 98.31%
黑猩猩 98.44%
下列叙述错误的是(　　)
A．表中数据为生物进化提供了分子水平的证据
B．猩猩出现的时间早于大猩猩、黑猩猩
C．人类、黑猩猩、大猩猩和猩猩具有共同的祖先
D．黑猩猩和大猩猩的亲缘关系比黑猩猩与猩猩的亲缘关系远
解析：选D　同源DNA序列的比对是在分子水平上进行的研究，为生物进化提供了分子水平的证据，A正确；根据题干可知，不同物种体内会存在相同功能的蛋白质，编码该类蛋白质的DNA序列以大致恒定的速率发生变异，人在进化中出现时间是最晚的，而猩猩的碱基和人类相同的百分率是最小的，说明猩猩出现的时间早于大猩猩、黑猩猩，B正确；多重证据表明，当今生物具有共同的祖先，C正确；黑猩猩和大猩猩的碱基相同率是98.18%，黑猩猩与猩猩的碱基相同率是96.58%，因此黑猩猩和大猩猩的亲缘关系比黑猩猩与猩猩的亲缘关系近，D错误。
新知探究(二)　自然选择与适应的形成
【探究·深化】
[问题驱动]　
下图是长颈鹿的进化过程图，据图分析：
(1)请利用拉马克的观点解释长颈鹿脖子长的原因。
提示：长颈鹿主要以树叶为食，要想获得足够的食物就需天天伸长脖子去取食高处的树叶，由于“用进废退”，从而形成了现在的长颈鹿。
(2)结合变异知识，思考：环境引起的性状改变一定能遗传给后代吗？
提示：不一定。只有环境改变导致了遗传物质改变进而引起的性状改变，才能遗传给后代。
(3)与拉马克相比，达尔文认为生物进化的关键是什么？
提示：他改变了拉马克过分强调用进废退即“生物内在的自我改进的力量”的观点，而是强调自然选择的作用。
(4)雄鹿往往用鹿角作为争夺配偶的武器。按照达尔文的观点，试讨论并解释现在雄鹿鹿角发达的原因。
提示：按照达尔文的观点，雄鹿的鹿角存在着发达和不发达的变异，雄鹿之间为争夺配偶要进行生存斗争，生存斗争过程中，有发达鹿角的个体能够得到配偶并把这种变异遗传给后代，没有发达鹿角的个体因争夺不到配偶，其变异就不会遗传给后代。经过一代代的进化，使现在的雄鹿鹿角较为发达。
[重难点拨]　
1．适应的普遍性和相对性
2．对达尔文的自然选择学说的理解
(1)内容：过度繁殖、生存斗争、遗传变异和适者生存。
(2)关系图解
①过度繁殖为自然选择提供了更多的选择材料，加剧了生存斗争。
②生物进化是通过生存斗争来实现的，生存斗争是生物进化的动力。
③生物的变异是不定向的，具有有利变异的个体在生存斗争中易取得胜利而得以生存，有利变异通过遗传得以累积和加强，产生适应环境的新类型。
④适者生存是自然选择的结果。
3．达尔文自然选择学说与拉马克进化学说的比较
达尔文的自然选择学说 拉马克的进化学说
区别 变异 变异是不定向的，本来就有，环境和生物的意愿都不能决定生物变异的方向 变异是定向的，环境和动物的意愿均可决定变异的方向
适应环境 有利变异→适者生存；不利变异→不适者被淘汰 环境和动物的意愿决定的变异都适应环境
进化方向 自然选择决定 生物自身决定
联系 承认生物非神所造，而是由更古老的生物进化而来，即由简单→复杂、由低等→高等进化，且都是渐变的结果
【典题·例析】
[例1]　用达尔文自然选择学说的观点进行判断，下列叙述正确的是(　　)
A．长颈鹿经常伸长脖子和前肢去吃树上的叶子，因此颈和前肢变得很长
B．北极熊生活在冰天雪地的环境中，它们的身体就产生了定向的白色变异
C．野兔的保护色和鹰锐利的目光是它们长期相互选择的结果
D．在长期有毒农药的作用下，农田害虫产生抗药性
[解析]　A项所述属于用进废退、获得性遗传，是拉马克进化学说的观点，A错误；变异是不定向的，自然选择是定向的，B错误；野兔的保护色和鹰锐利的目光是它们在长期的生存斗争和相互选择中形成的，C正确；害虫的抗药性是农药对害虫的不定向变异选择的结果，而不是农药长期作用的结果，D错误。
[答案]　C
[例2]　下列事实中对达尔文的进化理论具有挑战性的是(　　)
A．在经常刮大风的海岛上，生活着大批无翅的昆虫
B．人类长期使用杀虫剂，不但没有消灭害虫，反而使害虫的抗药性越来越强
C．某地区寒武纪地层中，突然出现大量新物种的化石，而这些物种的形成大约只用了200万年，这在几十亿年生物进化史上只能说是“一瞬间”
D．通过分子生物学研究，特别是人类基因组计划的实施，发现人与其他哺乳动物之间相同的基因非常多，不同的基因只是少数
[解析]　自然选择学说认为生物进化是个渐变的过程，而寒武纪的生物大爆发恰恰是自然选择学说无法解释的。
[答案]　C
易错提醒—————————————————————————————————
有关变异和选择的两个注意点
(1)环境因素的作用会提高突变的频率，但任何情况下变异都是不定向的，所以环境不能起到定向诱导变异的作用，它的作用是对不定向的变异进行定向选择。
(2)在运用达尔文自然选择学说分析问题时，要注意“变异在前，选择在后”的思路。
—————————————————————————————————————
【应用·体验】
1．当某种新药问世时，可有效治疗病毒性感冒。几年后疗效逐渐降低，因为感冒病毒具有了抗药性。根据达尔文的观点，其根本原因可能是(　　)
A．病毒接触药物后，慢慢地产生了抗药性
B．病毒为了适应环境，产生了抗药性变异
C．抗药性个体的出现是选择的结果
D．后来的药量用得过多，产生了抗药性变异
解析：选C　病毒抗药性的出现是由于感冒药的“选择”作用，淘汰了不抗药的个体，而抗药个体得以存活。
2．下列不属于拉马克进化观点的是(　　)
A．洞穴里的鱼因长期生活在黑暗条件下，眼睛失去原有的作用而退化了
B．南美大食蚁兽的舌头之所以又细又长，是由于长期舔食蚂蚁的结果
C．长颈鹿的脖子之所以很长，是由于其长期觅食高处树叶的结果
D．猎豹的速度之所以很快，是与瞪羚等动物长期相互选择的结果
解析：选D　洞穴里的鱼由于长期生活在黑暗条件下，眼睛萎缩、退化，强调环境的变化是物种产生变化的原因，生活在特定环境中的生物为了适应环境，某些器官由于不用而退化，并且传递给下一代，这是拉马克的“用进废退、获得性遗传”观点；南美大食蚁兽的舌头经常伸进洞穴里舔食蚂蚁，其舌头变得又细又长，长颈鹿经常努力伸长颈和前肢去吃树上的叶子，因此颈和前肢都变得很长，也都是拉马克的“用进废退”的进化观点；生活在草原上的瞪羚和猎豹都能迅速奔跑，体现了不同物种之间长期相互选择的结果，这是现代生物进化理论的观点，不是拉马克的进化观点。故选D。
科学视野——通过线粒体DNA和Y染色体研究人类的起源
关于人的起源，存在两种尖锐对立的假说：非洲起源说和多地域说。前者认为目前所有的人都来自20万年～10万年前走出非洲的直立人，这些直立人迁徙至世界各地，取代了当地由更早的非洲直立人迁徙而来形成的古人。后者则认为现代人是由扩散到不同地域的直立人平行进化的结果。目前支持证据较多的为非洲起源说。
基于线粒体DNA的遗传学研究支持了非洲起源说。线粒体只在母系中传承，没有机会重组，所以对线粒体DNA(mtDNA)的研究可以追踪人类母系的历史。研究显示，欧洲人、亚洲人和美洲人都是在10万～5万年前由非洲的种群经由亚洲西南部(中东地区)所繁衍下来的。同时，根据mtDNA建立的族谱显示，人类族谱最早可以追溯至15万年前，换句话说，即使现存亲缘关系最远的人，在15万年前也有共同的祖先。
如果能够追踪父系的路径，并且得到与母系路径相似的结论，那将是研究人类进化十分有利的证据。Y染色体是基因组中男性特有的成分。根据人类性别决定的机制，任何Y染色体都是“独一无二的”，绝对不会有另一个Y染色体可以与它有遗传物质的交流。通过对Y染色体的研究，科学家也发现人类族谱的根源在非洲，而且再度证明了人类族谱很短，只有15万年。
对mtDNA与Y染色体的研究显示，15万年前，人类族群可能经历了一场剧烈的遗传变化。那时有许多具有不同mtDNA和Y染色体的人，但是今天的人却都是其中“一个mtDNA”和“一个Y染色体”的后代。也就是说，含有其他序列的人都绝灭了，这些族群很可能经历了瘟疫或气候改变等事件。在这一事件发生后，我们的祖先离开非洲，走上了占领全球的漫长旅程。
【素养评价】
1．生物学家通过比较不同生物RNA、DNA的核苷酸序列来说明它们之间的亲缘关系，这属于证明生物进化的(　　)
A．胚胎学证据　　　　　　 B．比较解剖学证据
C．细胞和分子水平的证据 D．古生物化石证据
解析：选C　生物学家通过比较不同生物RNA、DNA的核苷酸序列来说明他们之间的亲缘关系，属于证明生物进化的细胞和分子水平方面的证据。故选C。
2.如图是根据线粒体基因构建的几种哺乳动物进化树，下列叙述正确的是(　　)
A．线粒体基因通常遵循父系遗传
B．牛与猪的亲缘关系比蓝鲸与河马远
C．自然选择决定了线粒体基因改变的方向
D．基因突变是导致线粒体基因多样性的重要原因
解析：选D　线粒体基因通常遵循母系遗传，A错误；从图可看出，牛与猪的亲缘关系比蓝鲸与河马近，B错误；自然选择决定了生物进化的方向，且是定向的，而线粒体基因的改变是不定向的，C错误；基因突变是导致线粒体基因多样性的重要原因，D正确。
3．连续内共生理论以一个全新的视角诠释了细胞进化的历程，认为细菌被吞噬到宿主细胞的细胞质，经过长时间的演变，成为宿主细胞的不可分割的一部分，解释了线粒体和叶绿体的起源。回答下列问题：
(1)与需氧细菌比较，原始真核细胞的表面积与体积比________。
(2)真核细胞与原核细胞核糖体沉降系数显著不同，表现在前者是80S，后者是70S；真核细胞与原核细胞遗传物质的存在方式显著不同，表现在前者是__________________________________________，后者是环状裸露的DNA。科学实验证明线粒体和叶绿体中的核糖体和遗传物质印证了连续内共生假说，但基因结构有无内含子不能印证该假说。据此推测线粒体和叶绿体中的核糖体的沉降系数为________S；线粒体基因表达__________(填“需要”或“不需要”)对DNA转录出的前体mRNA进行剪切与拼接。
(3)以达尔文自然选择学说为基础的现代生物进化理论认为各种各样的生物是在____________的作用下不断发展变化的，真核生物的____________大大加快了生物进化的速度。
(4)据图示连续内共生学说，光合作用真核生物比需氧真核生物出现得________(填“早”或“晚”)。
解析：(1)由示意图可以看出，原始真核细胞的体积比需氧细菌的体积大，所以原始真核细胞的相对表面积即表面积与体积比小。(2)真核生物的遗传物质是DNA，为规则的双螺旋链状结构，并且与蛋白质结合形成染色体(染色质)；原核生物的遗传物质是裸露的环状DNA分子，没有与蛋白质结合形成染色质。科学实验证明线粒体和叶绿体中的核糖体和遗传物质印证了连续内共生假说，即叶绿体和线粒体内的核糖体和原核生物相似，沉降系数应该为70S；基因结构有无内含子没有能印证连续内共生假说，说明线粒体和叶绿体的基因结构和真核细胞类似，所以线粒体基因的表达过程中需要对DNA转录出的前体mRNA进行剪切与拼接。(3)生物的多样性是在自然选择的作用下不断发展变化的，真核生物的有性生殖大大加快了生物进化的速度。(4)根据图示可知，光合作用真核生物是由需氧真核生物与光合作用蓝细菌进化而来的，所以光合作用真核生物比需氧真核生物出现得晚。
答案：(1)小　(2)链状DNA与蛋白质结合成染色体(染色质)　70　需要　(3)自然选择　有性生殖　(4)晚
[课时跟踪检测]
[理解·巩固·落实]
1．判断下列叙述的正误，对的打“√”，错的打“×”。
(1)人类与其他生物有共同的祖先，各类生物之间存在或远或近的亲缘关系。(√)
(2)生物化石在地层里的出现是有一定顺序的，这能够说明生物是不断进化的。(√)
(3)不同的生物含有的蛋白质都是不同的。(×)
(4)通过比较不同生物特定的DNA、蛋白质等物质的相似程度，可确定它们的亲缘关系远近。(√)
(5)达尔文认识到遗传和变异的本质并作出了科学的解释。(×)
(6)达尔文认为自然选择作用于种群，使种群发生进化。(×)
2．下列关于生物进化证据的说法，错误的是(　　)
A．生物的遗物或生活痕迹可形成化石
B．亲缘关系越近的生物，细胞代谢方面的共同特征就越多
C．DNA中的碱基序列相似程度越大，生物的亲缘关系可能越近
D．蝙蝠的翼与人的手是同源器官，说明两者存在亲缘关系
解析：选D　蝙蝠的翼与人的上肢是同源器官，而不是人的手。故选D。
3．人体内残留了哺乳动物体内相当发达的阑尾，这可作为生物进化中的证据，这属于(　　)
A．化石证据　　　　　 B．比较解剖学证据
C．胚胎学证据 D．生物遗传方面的证据
解析：选B　生物进化的证据主要有化石证据、比较解剖学证据、胚胎学证据。化石是指通过自然作用保存在岩层中的古代生物的遗体、遗物或生活痕迹等；比较解剖学是对各类脊椎动物的器官、系统的形态和结构，进行解剖和比较研究的学科；胚胎学是研究动植物的胚胎形成和发育过程的科学。人体内残留了哺乳动物体内相当发达的阑尾，属于比较解剖学证据。故选B。
4．适应相对性的根本原因是(　　)
A．自然选择是定向的
B．环境条件的不断变化
C．变异是不定向的
D．现存生物对环境的适应是绝对的
解析：选B　由于环境条件的不断变化使适应具有相对性。故选B。
5．下列有关遗传问题的叙述，哪一项是达尔文所未能认识到的(　　)
A．遗传是生物界普遍存在的现象
B．遗传的实质是遗传信息的传递
C．遗传是指生物亲子代之间性状的相似性
D．遗传可以使微小的有利变异逐代积累
解析：选B　由于受到当时科学发展水平的限制，对于遗传和变异的本质，达尔文还不能作出科学的解释。故选B。
6.如图表示未被破坏的甲、乙、丙三个沉积岩层，其中甲岩层更接近地表，A、B是分布在甲、乙两个岩层中的生物化石，下列关于此图的解读，观点正确的是(　　)
A．生物A是由生物B进化而来的
B．生物A的个体数量比生物B多
C．生物A和生物B起源于相同的年代
D．生物A的结构一般比生物B的结构复杂
解析：选D　生物A比生物B高等，但并不能说明生物A是由生物B进化而来的，A错误；生物A的个体数量和生物B的个体数量无法比较，B错误；生物A和生物B起源于不同的年代，生物A比生物B要晚，C错误；生物A比生物B出现得晚，所以生物A的结构比生物B的结构复杂，D正确。
7．炭疽杆菌生命力之顽强，堪称细菌之最。根据达尔文生物进化理论，炭疽杆菌的顽强生命力的形成，是由于(　　)
A．进化过程中环境对炭疽杆菌的定向选择
B．不良环境引起炭疽杆菌发生的不定向变异
C．进化过程中炭疽杆菌产生的定向变异
D．进化过程中炭疽杆菌通过DNA复制，使变异逐代积累
解析：选A　由于进化过程中环境对炭疽杆菌的定向选择，导致炭疽杆菌形成顽强的生命力，A符合题意；变异不是由环境引起的，环境只能对变异进行选择，B不符合题意；变异是不定向的，C不符合题意；达尔文生物进化理论局限于性状水平，对于遗传和变异的本质，还不能作出科学的解释，D不符合题意。
8．在我国云南澄江发现的动物化石群约处于5.3亿年前的寒武纪早期，该化石群有100多种60多个类群，大多已灭绝。其动物结构与现存动物结构差异很大，在此前的地层中找不到其祖先。如此多的动物种类在寒武纪早期“突然”出现的事实与达尔文进化观点相矛盾的是(　　)
A．生物是由其祖先经漫长的地质年代逐渐进化而来的
B．现代生物之间有或近或远的亲缘关系
C．生物的变异是不定向的
D．生物是从简单到复杂，从低等到高等进化的
解析：选A　达尔文的共同由来学说认为生物是由其祖先经漫长的地质年代逐渐进化而来的，而如此多的动物种类在寒武纪早期“突然”出现的事实与这种观点明显相矛盾。故选A。
9．孔雀鱼雄鱼的鱼身具有艳丽的斑点，斑点数量多的雄鱼有更多的机会繁殖后代，但也更容易受到天敌的捕食。关于种群中雄鱼的平均斑点数量，下列推测正确的是(　　)
A．若缺少天敌，斑点数量可能增加
B．自然条件下，斑点数量多是不利变异
C．天敌存在与否决定斑点数量相关基因的变异方向
D．在自然界中，由斑点数量多的雄鱼产生的后代占据种群个体优势
解析：选A　缺少天敌的环境中，孔雀鱼的斑点数量可能逐渐增多，原因是孔雀鱼群体中斑点数量多的雄性个体体色艳丽易吸引雌性个体，从而获得更多的交配机会，A正确；若缺少天敌，斑点数量多的雄鱼有更多的机会繁殖后代，是一种有利变异，但自然条件下，斑点数量多，更容易受到天敌的捕食，故又是一种不利的变异，B错误；生物的变异是不定向的，故天敌存在与否不能决定斑点数量相关基因的变异方向，C错误；由题干信息可知，斑点数量多的雄鱼有更多机会繁殖后代，但也容易受到天敌的捕食，而斑点少的雄鱼繁殖后代的机会少，但不易被天敌捕食，所以在自然环境中，由斑点数量多的雄鱼产生的后代不一定占据种群个体优势，D错误。
10.如图表示环境变化后，害虫种群密度的变化情况，下列有关叙述错误的是(　　)
A．a点种群中存在很多种变异类型
B．a→b的变化是环境作用的结果
C．b→c是适应环境的类型逐代积累的结果
D．环境使害虫产生了适应环境的变化
解析：选D　变异具有不定向性，使得种群中存在很多种变异类型，A正确；环境变化后，适应环境能力强的变异的个体生存下来，而不能适应环境或适应环境能力弱的变异的个体被淘汰，a→b的变化是环境作用的结果，B正确；环境变化后，把适应环境能力弱的个体淘汰，适应环境能力强的害虫保留，经过长期选择，使得害虫适应环境的个体越来越多，因此b→c是适应环境的类型逐代积累的结果，C正确；变异是不定向的，且变异发生在自然选择之前，先有了各种类型的变异，才能自然选择出适应环境的变异，D错误。
11．通过测定并比较各种生物的细胞色素c的化学结构，发现其序列很相似，但也有差别。如表所示是几种生物与人的细胞色素c的氨基酸数目的差别，这种结构上的差异程度又恰好与它们的亲缘关系远近相对应。请据表回答下列问题：
生物种类 黑猩猩 猕猴 兔 鸡 龟 蛇 小麦 酵母菌
氨基酸差异数 0 1 9 13 15 23 35 44
(1)从表中数据可以发现，生物的细胞色素c的氨基酸组成和生物的亲缘关系是：亲缘关系越近，细胞色素c的氨基酸组成差异________。
(2)表中生物与人的亲缘关系最近的是________。从表中数据看，人和________的亲缘关系最远，因为两者的_____________________________________________________________。
(3)你在推断它们的亲缘关系远近时，采用的最主要的方法是________。
(4)表中属于哺乳类的是________________。鸟类和哺乳类都是由__________动物进化而来的。
(5)上述对生物细胞色素c的氨基酸组成的比较，是从____________方面为生物的进化提供了证据。
解析：(1)通过题表数据的比较可知，亲缘关系越近的生物，细胞色素c的氨基酸组成差异越小。(2)黑猩猩与人类细胞色素c的氨基酸差异数最小，二者的亲缘关系最近；酵母菌与人类的细胞色素c的氨基酸差异数最大，与人类亲缘关系最远。(3)比较法是通过观察、分析，找出研究对象的相同点和不同点，它是认识事物的一种基本方法，是研究动物行为的主要方法。(4)表中的哺乳动物有黑猩猩、猕猴、兔。鸟类和哺乳动物都是由古代爬行动物进化而来的。(5)生物细胞色素c的氨基酸组成的比较，是在分子水平上进行分析比较，揭示生物进化的现象和本质。
答案：(1)越小　(2)黑猩猩　酵母菌　细胞色素c的氨基酸组成差异最大　(3)比较法　(4)黑猩猩、猕猴、兔　古代爬行　(5)分子生物学
12．中国国宝大熊猫在进化过程中曾经分布比较广泛，也曾形成一些旁支，如葛氏郊熊猫，但如今有许多种类已经灭绝。大熊猫最初是吃肉的，现在以竹子作为食物的主要来源，但牙齿和消化道还保持原样，仍然属于食肉目。请依据达尔文的自然选择学说回答以下问题：
(1)由肉食转为素食，表明在原始熊猫种群中存在许多的________，从而为自然选择提供原材料。大熊猫仍保持食肉的结构特征，这说明在进化过程中，生物的性状可以________。
(2)大熊猫的祖先曾经广泛分布，数量众多，这表明生物种群都有__________的能力。当环境发生改变后，生物之间、生物与环境之间会发生激烈的________________，经过________________，最终大熊猫选择了以竹子为食物来源，繁衍至今，这表明进化的结果是____________。
(3)科学家经过研究发现在大熊猫的消化道内有一种特有的微生物，可帮助大熊猫消化竹子，这是生物与生物之间________的结果。
解析：(1)由肉食转为素食，表明在原始熊猫种群中存在许多的变异，从而为自然选择提供原材料。大熊猫仍保持食肉的结构特征，这说明在进化过程中，生物的性状可以遗传。(2)大熊猫的祖先曾经广泛分布，数量众多，这表明生物种群都有过度繁殖的能力。当环境发生改变后，生物之间、生物与环境之间会发生激烈的生存斗争，经过自然选择，最终大熊猫选择了以竹子为食物来源，繁衍至今，这表明进化的结果是适者生存。(3)大熊猫的消化道内有一种特有的微生物，可帮助大熊猫消化竹子，这是生物与生物之间相互选择的结果。
答案：(1)变异　遗传　(2)过度繁殖　生存斗争
自然选择　适者生存　(3)相互选择
[迁移·应用·发展]
13．某小岛上有一种啄木鸟，其喙长分布如图甲，而其唯一的食物是一种生活在树干中的虫，其深度分布如图乙。下列关于子一代鸟喙的可能长度的说法，合理的是(　　)
A．都比父母的长，因为鸟需要适应它们的环境
B．都比父母的长，因为较长的鸟喙是生存所必需的
C．不一定比父母的长，仅一代的时间还不足以进化出较长的鸟喙
D．不一定比父母的长，因为虫在树干中的深度并不是都很深
解析：选C　根据图乙可知，树干6～8 cm的深度中虫的数量最多，4 cm以下的深度中虫的数量极少，根据图甲可知，鸟喙的长度在1～5 cm，只有更长的喙才更易啄到食物，因此可预测该种啄木鸟经过长期进化鸟喙会越来越长。但是生物的进化是一个长期的过程，有利的变异需要逐代积累，仅一代的时间不足以进化出较长的鸟喙，且由于变异是不定向的，子代的喙不一定比父母的喙长。故选C。
14．物种中的每一个基因都有一段来自其祖先的传承历史，我们能够基于基因的DNA序列比对数据来推断相应物种之间的进化关系。同源基因是具有共同的进化起源，序列结构和功能相似的基因，如图所示。图中祖先物种的基因α发生基因重复后，
产生了两个基因，分别是基因α和β，随后这两个基因在序列上会有不同的演变。由共同祖先基因分化而来的基因为直系同源基因；而起源于祖先基因重复事件的那些基因为旁系同源基因。下列说法错误的是(　　)
A．图中α1和α2为直系同源基因，α1和β1为旁系同源基因
B．基因重复是一种突变，在整个进化过程中是不定向的
C．一般情况下，物种之间基因的DNA序列的相似程度越高，其亲缘关系就越近
D．达尔文的自然选择学说认为研究生物的进化则是研究种群基因组成的变化
解析：选D　由共同祖先基因分化而来的基因为直系同源基因，α1和α2为直系同源基因；起源于祖先基因重复事件的那些基因为旁系同源基因，α1和β1为旁系同源基因，A正确；由题干信息可知，基因重复后基因的序列发生改变，是一种突变，突变是不定向的，B正确；一般情况下，物种之间基因的DNA序列的相似程度越高，其亲缘关系就越近，C正确；达尔文自然选择学说没有对遗传和变异的本质进行合理解释，D错误。
15．螺旋蛆蝇是家畜的毁灭性寄生物，在实验室里对两组个体数相同的螺旋蛆蝇进行不同的处理：一组使用杀虫剂，另一组使用电离辐射促使雄性不育。实验结果如图所示，请回答下列有关问题：
(1)用杀虫剂处理，可使种群中的个体数在短时间内迅速减少，但从处理后的第2世代的个体数又逐渐回升了，其原因是螺旋蛆蝇中存在着____________类型，而杀虫剂起了____________，选择出了耐药个体，经过逐代______，耐药变异特性得以逐代积累加强，就逐渐形成了耐药新品种，而使杀虫剂失效。
(2)用电离辐射促使雄性不育的方法，在遗传学上叫____________，用这种方法最终能达到理想效果，但需要较长时间，其原因是______________很低，需要在几代中反复进行，才能使________________的数量逐渐增多。
(3)实验结果表明，使用______________________的方法消灭螺旋蛆蝇的效果较好。
解析：(1)在自然界中，生物个体既能保持亲本的遗传性状，又会出现变异，出现有利变异的个体能够适应环境，从而被保留下来，并将这些变异遗传下去，出现不利变异的个体则容易被淘汰。经过长期的自然选择，微小的有利变异得到积累而成为显著的有利变异，从而产生了适应特定环境的生物新类型。则用杀虫剂处理后从第2世代螺旋蛆蝇的个体数又逐渐回升，其原因是螺旋蛆蝇中存在着耐药变异类型，而杀虫剂起了选择作用，经过逐代选择，耐药变异特性得以逐代积累，逐渐形成耐药新品种。(2)用电离辐射促使雄性不育的方法在遗传学上叫人工诱变，人工诱变能够提高变异的频率，创造人类需要的变异类型，但人工诱变产生的有利变异个体往往不多，需要在几代中反复进行，才能使有利变异个体的数量逐渐增多。(3)分析题图可知，用电离辐射促使雄性不育的实验组导致种群个体数低，不反弹，消灭螺旋蛆蝇的效果较好。
答案：(1)耐药变异　选择作用　选择　(2)人工诱变　有利变异突变率　有利变异个体(或雄性不育个体)　(3)电离辐射促使雄性不育

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