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第35讲　生物的进化
[课标要求]
1.尝试通过化石记录、比较解剖学和胚胎学等事实,说明当今生物具有共同的祖先。
2.尝试通过细胞生物学和分子生物学等知识,说明当今生物在新陈代谢、DNA的结构与功能等方面具有许多共同特征。
3.举例说明种群内的某些可遗传变异将赋予个体在特定环境中的生存和繁殖优势。
4.阐明具有优势性状的个体在种群中所占比例将会增加。
5.说明自然选择促进生物更好地适应特定的生存环境。
6.概述现代生物进化理论以自然选择学说为核心,为地球上的生命进化史提供了科学的解释。
7.举例说明变异、选择和隔离可导致新物种形成。
8.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。
9.活动:探讨耐药菌的出现与抗生素滥用的关系。
考点一
生物有共同祖先的证据、
自然选择与适应的形成
1.达尔文的生物进化论的主要组成
(1)共同由来学说:指出地球上所有的生物都是由原始的 进化来的。
(2)自然选择学说:揭示了生物进化的机制,解释了 的形成和 形成的原因。
基础知识·整合
共同祖先
适应
物种
2.生物有共同祖先的证据
(1)生物进化的直接证据——化石。
简单
复杂
低等
高等
水生
陆生
(2)生物进化的其他证据。
①比较解剖学证据:研究比较脊椎动物的器官、系统的 ,可以为这些生物是否有共同祖先寻找证据。
②胚胎学证据。
a.概念:胚胎学是指研究动植物胚胎的 和发育过程的学科。
b.研究内容:比较不同动物以及人的 。
形态和结构
形成
胚胎发育过程
③细胞和分子水平的证据。
a.细胞水平证据: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 等,这是对生物有
这一论点的有力支持。
b.分子水平证据:不同生物的DNA和蛋白质等生物大分子的 ,提示人们当今生物有着共同的原始祖先,其 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。
结构基础
共同祖先
共同点
差异
3.适应的普遍性和相对性
功能
环境
适应环境
4.适应是自然选择的结果
(1)拉马克的进化学说。
用进废退
获得性遗传
物种不变论
(2)达尔文自然选择学说。
可遗传的有利变异
环境的定
向选择
生物进化
统一性
多样性
适应性
深挖教材
1.判断正误
【提示】 较晚近的地层中也有较简单、较低等的生物化石。
(1)(必修2 P100正文)达尔文的共同由来学说揭示了生物界的统一性。(　　)
(2)(必修2 P101图6-2)较晚近的地层中,没有较简单、较低等的生物化石。
(　　)
√
×
(3)(必修2 P104正文)亲缘关系越近的生物,其蛋白质或核酸分子的相似性越高。(　　)
(4)(必修2 P108正文)群体中出现可遗传的有利变异和环境的定向选择是适应形成的必要条件。(　　)
(5)(必修2 P109正文)从以种群为单位,发展到以生物个体为基本单位,形成了以自然选择学说为核心的现代生物进化理论。(　　)
√
√
×
【提示】 现代生物进化理论认为种群是生物进化的基本单位。
2.规范表达
(1)(必修2 P102图6-3)蝙蝠的翼、鲸的鳍、猫的前肢、人的上肢骨骼组成及其排列顺序都是一致的,但它们的外形及功能差别很大,原因是
。
(2)(必修2 P103思考·讨论拓展)DNA分子杂交技术可鉴定生物间亲缘关系,依据不同生物的DNA形成游离的单链区数目可判断生物之间的亲缘关系的理由在于
。
这些生物具
有共同的原始祖先,由于它们生活的环境不同,在自然选择的作用下,这些器官在进化过程中,逐渐出现了形态和功能上的不同
游离的单链区数目越少(越多),DNA中相同的碱基序列越多(越少),生
物的亲缘关系越近(越远)
能力1　结合生物有共同祖先的证据,培养生命观念
1.(2025·福建卷,4)我国科学家通过对福建发现的侏罗纪鸟类化石的研究,确认了目前全球最古老的鸟类并命名为“政和八闽鸟”。下列叙述正确的是
(　　)
A.该化石为研究鸟类进化提供了最直接的证据
B.政和八闽鸟为躲避爬行类的捕食进化出了翅膀
C.该发现证明政和八闽鸟是现代所有鸟类的原始祖先
D.与现代鸟类同源DNA化学组成比对可确认化石的分类地位
A
关键能力·提升
【解析】 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,是研究生物进化最直接、最重要的证据;政和八闽鸟出现翅膀是其对生活环境的适应,是自然选择的结果;政和八闽鸟是目前全球最古老的鸟类,但该发现无法证明现代所有鸟类都是政和八闽鸟进化而来的;政和八闽鸟和现代鸟类的DNA均由4种脱氧核苷酸组成,其化学组成相同,因此不能通过同源DNA化学组成比对的方法确认化石的分类地位。
能力2　通过分析自然选择与适应的形成,培养理解能力
2.用达尔文进化学说的观点来判断下列叙述,正确的是(　　)
A.在长期有毒农药的诱导下,农田害虫产生了抗药性
B.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
C.北极熊生活在冰天雪地的环境里,它们定向产生了适应白色环境的变异
D.野兔保护性的体色和鹰锐利的目光,是它们长期互相选择的结果
D
【解析】 农田害虫群体中本身存在着或强或弱抗药性的变异,在有毒农药长期的自然选择作用下,农田害虫的抗药性得到了积累加强;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是拉马克用进废退、获得性遗传的观点的体现;变异是不定向的,环境对变异起选择作用,北极熊的体色是与环境一致的白色,是长期自然选择的结果。
考点二
现代生物进化理论
1.种群和种群基因库
(1)种群:生活在一定区域的 生物 个体的集合。
(2)基因库:一个种群中全部个体所含有的 。
(3)基因频率:在一个种群基因库中,某个基因占全部 的比值。
基础知识·整合
同种
全部
全部基因
等位基因数
2.种群基因频率的变化
基因突变
染色体变异
原材料
生存环境
3.自然选择对种群基因频率变化的影响
生物进化的实质就是 的定向改变。
不利变异
有利变异
表型
基因
定向
一定的方向
种群基因频率
4.隔离在物种形成中的作用
(1)物种的概念:能够在自然状态下相互交配并且产生 的一群生物称为一个物种。
(2)隔离。
可育后代
相互交配
可育后代
同种
基因交流
(3)新物种形成的一般过程。
结论: 是物种形成的必要条件。
突变和基因重组
基因交流
基因库
隔离
5.协同进化
(1)概念:指 之间、 之间在相互影响中不断进化和发展。
(2)原因:生物与生物之间的相互选择和生物与 之间的相互影响。
不同物种
生物与无机环境
无机环境
(3)协同进化的实例。
协同进化类型 包含类型 实例
之间 种间互助 某种兰花和专门给它传粉的蛾
捕食 猎豹和斑马
寄生 黏液瘤病毒和兔子
种间竞争 作物与杂草
生物与无机环境之间 生物影响环境,环境影响生物 地球早期无氧环境→ 生物→光合生物出现→空气中有 →出现好氧生物
不同物种
厌氧
氧气
6.生物多样性的形成
(1)生物多样性各层次间的关系。
生物多样性主要包括 多样性、 多样性和 多样性三个层次。三个层次之间的关系可以用如图的形式描述:
遗传(基因)
物种
生态系统
遗传
物种
生态系统
(2)生物多样性形成的原因分析。
不定向
定向
7.现代生物进化理论的主要内容
(1)适应是自然选择的结果。
(2) 是生物进化的基本单位。
(3) 提供进化的原材料, 导致种群基因频率的定向改变,进而通过 形成新的物种。
(4)生物进化的过程实际上是 、 协同进化的过程。
(5)生物多样性是 的结果。
种群
突变和基因重组
自然选择
隔离
生物与生物
生物与无机环境
协同进化
8.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 。在实验室连续培养细菌时,如果向培养基中添加抗生素,
有可能存活下来。
耐药性
耐药菌
(2)方法步骤。
相互垂直
涂布器
不含抗生素
抗生素纸片
12~16h
抑菌圈的直径
抑菌圈边缘
(3)衡量本实验结果的指标: 。
(4)预期实验结果:抑菌圈的直径随着传代次数增加而 ;抑菌圈的逐代缩小说明细菌对抗生素的抗性逐代 。
抑菌圈直径的大小
减小
增强
深挖教材
1.判断正误
(1)(必修2 P112正文)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。(　　)
【提示】 只有可遗传的变异才能为生物进化提供原材料。
×
(2)(必修2 P114概念检测)生物进化的实质是种群基因型频率的改变。(　　)
×
【提示】 生物进化的实质是种群基因频率的改变。
(3)(必修2 P114概念检测)基因频率变化由突变和基因重组引起,也受环境的影响。(　　)
(4)(必修2 P114正文)自然选择通过作用于个体而影响种群的基因频率。
(　　)
(5)(必修2 P115探究·实践)抗生素的滥用会使细菌产生抗药性,原因是抗生素诱发细菌产生基因突变,使细菌中出现抗药性强的个体。(　　)
√
√
×
【提示】 基因突变不是抗生素诱发细菌产生的,使用抗生素之前,已经存在抗药性细菌,抗生素只起选择作用。
【提示】 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。
(6)(必修2 P119正文)捕食者的存在促进了被捕食者种群的发展。(　　)
(7)(必修2 P123正文)生物进化的过程实际上是生物与无机环境协同进化的过程。(　　)
×
√
【提示】 生物多样性包括基因多样性、物种多样性、生态系统多样性,故生物多样性形成不一定是新物种形成。
(8)(必修2 P124概念检测)生物多样性的形成是指新的物种不断形成的过程。
(　　)
×
2.规范表达
(1)(必修2 P111思考·讨论)在种群足够大、没有突变发生、种群之间不存在个体的迁移或基因交流、没有自然选择的情况下,自交和自由交配对基因频率和基因型频率分别有什么影响
。
(2)(必修2 P119楷体字)“收割理论”认为:捕食者往往捕食个体数量 的物种,这样就会避免 ,为其他物种的形成腾出空间。捕食者的存在有利于 。
自交多代,后代基因频率不变,基因型频率
改变。自由交配的种群,基因频率和基因型频率均不变
多
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
增加物种多样性
1.归纳物种形成的三大模式
重难知识·透析
2.物种形成与生物进化的比较
内容 物种形成 生物进化
标志 出现生殖隔离 基因频率改变
变化后生物与原生
物关系 属于不同物种 可能属于同一物种
二者关系 ①生物进化的实质是种群基因频率的定向改变,这种改变可大可小,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,进化是量变,物种形成是质变;
②新物种的形成一般是长期进化的结果
能力3　通过种群基因频率变化与生物进化的关系,培养进化与适应观
3.(2024·广东卷,11)EDAR基因的一个碱基替换与东亚人有更多汗腺等典型体征有关。用M、m分别表示突变前后的EDAR基因,研究发现,m的频率从末次盛冰期后开始明显升高。下列推测合理的是(　　)
A.m的出现是自然选择的结果
B.m不存在于现代非洲和欧洲人群中
C.m的频率升高是末次盛冰期后环境选择的结果
D.MM、Mm和mm个体的汗腺密度依次下降
C
关键能力·提升
【解析】 根据题意,EDAR基因的一个碱基替换导致M突变为m,因此m的出现是基因突变的结果;根据题意,EDAR基因的一个碱基替换与东亚人有更多汗腺等典型体征有关,因此无法判断m是否存在于现代非洲和欧洲人群中;自然选择导致基因频率发生定向改变,根据题意,m的频率从末次盛冰期后开始明显升高,因此m的频率升高是末次盛冰期后环境选择的结果;根据题意,突变后的m表现出的性状使人有更多的汗腺等典型体征,因此推测MM、Mm和mm个体的汗腺密度依次上升。
4.(2022·广东卷,14)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
D
【解析】 草食动物和白车轴草的种间关系为捕食,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;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;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;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。
能力4　围绕隔离与物种形成的关系,考查理解能力
5.(2025·广东卷,12)果蝇外骨骼角质中表皮烃的含量不仅影响果蝇的环境适应能力,也影响果蝇的交配对象选择(如图)。表皮烃的合成受mFAS基因控制。下列叙述错误的是(　　)
A.突变和自然选择驱动果蝇物种A和物种B的形成
B.自然选择使具有低表皮烃性状的果蝇适应潮湿环境
C.果蝇种群A和种群B交配减少加速了新物种的形成
D.mFAS基因突变带来的双重效应足以导致生殖隔离
D
【解析】 突变产生生物进化的原材料,自然选择使种群的基因频率发生定向改变并决定生物进化的方向,故突变和自然选择驱动果蝇物种A和物种B的形成;在潮湿环境中,低表皮烃个体因更高的存活率和繁殖力,其基因频率在种群中逐渐上升,即自然选择使具有低表皮烃性状的果蝇适应潮湿环境;果蝇种群A和种群B交配减少,导致种群间的基因交流减少,基因频率更容易随自然选择发生改变,最终形成生殖隔离,加速了新物种的形成;发生基因突变后,两种表型的果蝇仍能进行交配和基因交流,在经过长时间的自然选择后,才无交配行为,形成生殖隔离,故mFAS基因突变带来的双重效应不足以导致生殖隔离。
能力5　结合协同进化与生物多样性形成的关系,培养进化观
6.(2025·北京卷,8)蝴蝶幼虫取食植物叶片,萝藦类植物进化出产生CA的能力,CA抑制动物细胞膜上N酶的活性,对动物产生毒性,从而阻止大部分蝴蝶幼虫取食。斑蝶类蝴蝶因N酶发生了一个氨基酸替换而对CA不敏感,其幼虫可以取食萝藦。下列叙述错误的是(　　)
A.斑蝶类蝴蝶对CA的适应主要源自基因突变和选择
B.斑蝶类蝴蝶取食萝藦可减少与其他蝴蝶竞争食物
C.N酶基因突变导致斑蝶类蝴蝶与其他蝴蝶发生生殖隔离
D.萝藦类植物和斑蝶类蝴蝶的进化是一个协同进化的实例
C
【解析】 斑蝶类蝴蝶的N酶发生氨基酸替换属于基因突变,自然选择保留有利变异,使斑蝶类蝴蝶对CA适应;斑蝶类蝴蝶通过取食其他大部分蝴蝶无法取食的萝藦,进而减少与其他蝴蝶的食物竞争;生殖隔离需物种间无法交配或后代不育,仅N酶基因突变不能导致斑蝶类蝴蝶与其他蝴蝶发生生殖隔离;
萝藦与斑蝶类蝴蝶相互影响、共同进化,体现协同进化。
能力6　围绕抗生素对细菌的选择作用,考查实验与探究能力
7.(2025·深圳月考)某同学为探究阿莫西林(一种常用的青霉素类抗生素)对细菌的选择作用,将菌液加到培养基上涂布均匀后,下列叙述错误的是(　　)
A.①处滤纸片上不含抗生素,起对照作用
B.从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌继续培养
C.连续培养几代后,②、③、④号位抑菌圈的平均直径将会变大
D.抑菌圈边缘的细菌中,抗药性细菌的占比可能会高于抑菌圈外的
C
【解析】 据图可知,①处滤纸片周围没有抑菌圈,则说明①处滤纸片无抑制细菌的作用,是对照组;抑菌圈边缘上的细菌具有抗药性,实验中需要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌,接种到空白培养基上继续培养,重复实验中抗生素的选择步骤;阿莫西林对细菌起选择作用,随着培养次数增多,耐药菌的比例增大,因此在连续培养几代后,抑菌圈的平均直径变小;阿莫西林对细菌起选择作用,能杀死抑菌圈边缘中抗药性低的细菌,故抑菌圈边缘细菌的抗药性高于抑菌圈外细菌的抗药性。

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