第7章　现代生物进化理论
一、现代生物进化理论的由来
1.拉马克的进化学说
_________和___________是生物不断进化的原因,生物是由
低等到高等逐渐进化的。
2.达尔文的自然选择学说(连线)
用进废退
获得性遗传
二、现代生物进化理论的主要内容
1.种群是生物进化的基本单位
(1)基本概念:①种群:生活在一定区域的_________的全部个体。
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_________
数的比率。
(2)生物进化的实质:种群_________的改变。
同种生物
全部基因
等位基因
基因频率
2.突变和基因重组产生进化的原材料

(1)可遗传变异的来源

(2)生物突变的有利和有害不是绝对的,往往取决于生物的
_________。
(3)生物的变异是不定向的,只是提供了生物进化的_______,
不能决定生物进化的方向。
突变
基因重组
_________
染色体变异
基因突变
生存环境
原材料
3.自然选择决定生物进化的方向
(1)原因:不断淘汰_________的基因,积累有利变异的基因。
(2)结果:种群的基因频率发生_____改变。
4.隔离与物种的形成 (1)物种:能够在自然状态下相互交配并且产生_________的一
群生物。
不利变异
定向
可育后代
(2)隔离:
①两种类型:常见的有___________________。
②隔离实质:_____不能自由交流。
(3)物种形成的三个基本环节:_______________、自然选择及
_____。
(4)新物种形成的标志:出现_________。
地理隔离和生殖隔离
基因
突变和基因重组
隔离
生殖隔离
三、共同进化与生物多样性的形成
1.共同进化
不同物种之间、_______________之间在相互影响中不断进化和发展。
2.生物多样性
(1)内容:基因多样性、___________和生态系统多样性。
(2)形成原因:生物的进化。
生物与无机环境
物种多样性
1.(2010全国卷T4C)一般来说,频率高的基因所控制的性状更适应环境。( )
【分析】自然选择的结果是优胜劣汰,频率高的基因所控制的性状更适应环境。
2.(2011江苏T6A)自然选择决定了生物变异和进化的方向。
( )
【分析】生物变异是不定向的,自然选择决定了生物进化的方向,而不是生物变异的方向。
√
×
3.(2010山东T2A)物种的形成可以不经过隔离。( )
【分析】物种的形成可以不经过地理隔离,但一定经过生殖隔离。4.达尔文认为自然选择作用于种群,使种群发生进化。( )
【分析】达尔文认为生物进化的单位是个体,现代生物进化理论认为生物进化的单位是种群。
5.某种抗生素被长期使用药效下降,是由于病原体接触药物后,产生对药物有抗性变异。( )
【分析】生物的变异是不定向的,药物对病原体的变异进行选择,对药物有抗性的变异类型得以保留下来。
×
×
×
6.隔离产生后,自然选择对不同种群基因频率的改变所起的作用是有差别的。( )
【分析】隔离产生后,不同种群的生存环境不同,自然选择的方向也不同,通过选择保留、淘汰的变异类型不同,即自然选择对不同种群基因频率的改变所起的作用是有差别的。
7.基因频率改变,生物一定进化。( )
【分析】生物进化的实质是种群基因频率的改变,基因频率改变,生物一定进化。
√
√
8.共同进化都是通过物种之间的生存斗争实现的。( )
【分析】共同进化包括两个方面:生物与生物之间,以及生物与无机环境之间,生物之间可以通过生存斗争实现共同进化,也可以通过互助实现。
×
考点一 自然选择学说和现代生物进化理论的比较
【高考警示】
(1)突变不等同于基因突变:“突变”不是基因突变的简称,而是包括“基因突变”和“染色体变异”。
(2)环境选择变异:农田喷施农药杀灭害虫,在喷施农药之前,害虫中就存在抗农药的突变个体,喷施农药仅杀灭了不抗药的个体,抗药的个体存活下来,农药不能使害虫产生抗药性变异,只是对抗药性个体进行了选择。
【典例1】(2012·海南高考)关于现代生物进化理论的叙述,错误的是(　　)
A.基因的自发突变率虽然很低,但对进化非常重要
B.不同基因型的个体对环境的适应性可相同,也可不同
C.环境发生变化时,种群的基因频率可能改变,也可能不变
D.同一群落中的种群相互影响,因此进化的基本单位是群落
【解析】选D。基因自发突变率虽然低,却是生物变异的根本来源,提供生物进化的原材料,A项正确。生物的表现型是基因型与环境共同作用的结果,基因型不同的个体,对环境的适应性可相同,也可不同,B项正确。环境发生的变化如果影响到某些基因型,由于环境的选择作用,就会使种群的基因频率改变;如果环境发生的变化不影响种群中各基因型的适应性,基因频率也可能不变,C项正确。种群内个体之间才有基因交流,所以生物进化的基本单位是种群而非群落,D项错误。
【变式训练】根据现代生物进化理论,下列说法正确的是( )
A.自然选择决定了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.种群内某基因的频率随种群数量下降而减小
【解析】选C。A项,自然选择决定了生物进化的方向;B项,生物进化的实质是种群基因频率的改变;C项,种群基因频率受遗传和环境影响,基因频率的改变可能在世代间具有连续性,导致生物不断进化;D项,基因频率是某个基因占全部等位基因数的比率,所以虽然种群数量下降,但基因频率也可能增大。
考点二 物种的形成 
1.物种形成的三个环节
(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)隔离导致新物种的形成。
三者关系如下图所示:
2.隔离导致物种的形成
【高考警示】
物种形成与生物进化易错点
(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物种的形成:
①生物进化的实质是基因频率的改变,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。
②新物种一旦形成,则说明生物肯定进化了。
【典例2】下图表示某小岛上蜥蜴进化的基本过程。有关叙述中不正确的是(　　)
A.图中X、Y、Z分别表示的是突变和基因重组、自然选择及隔离
B.小岛上蜥蜴原种全部个体的总和称为种群,是生物进化的基本单位
C.地理隔离一旦形成,原来同属一个物种的蜥蜴很快就进化为不同的物种
D.小岛上蜥蜴新种全部个体所有基因的总和称为蜥蜴新种的基因库
【解析】选C。蜥蜴产生不同性状,原因可能是突变或基因重组,不同的性状中有利的保存而不利的被淘汰,属于自然选择的结果,新物种产生的必要条件是隔离,故A正确;生物进化的基本单位是种群,种群即一定区域内同种生物的所有个体,故B正确;由于地理隔离,不同环境内的生物进化方向可能有差异,但不一定出现生殖隔离,也就不一定形成新物种,故C错误;一个种群中全部个体所含有的全部基因叫做该种群的基因库,该小岛上全部的蜥蜴新种即为一个种群,故D正确。
【互动探究】
(1)X、Y、Z三个环节在物种形成过程中的作用各是什么?
提示:X为生物进化提供原材料,Y决定生物进化的方向,Z的出现标志物种的形成。
(2)蜥蜴原种和蜥蜴新种在一起,是否能进行基因交流?
提示:不能。蜥蜴原种和蜥蜴新种属于两个物种。
【变式训练】下列关于隔离的叙述正确的是(　　)
A.只有生殖隔离能阻止种群间的基因交流
B.所有物种的形成都要经过长期的地理隔离
C.长期的地理隔离必然导致生殖隔离
D.种群基因库的差异是产生生殖隔离的根本原因
【解析】选D。地理隔离和生殖隔离都可以阻止种群间的基因交流。物种形成多数需要经过长期的地理隔离,但多倍体的形成往往不需要经过地理隔离。长期的地理隔离会导致两个种群的基因频率相差较大,从而在性状上出现明显的差异,但不一定会导致生殖隔离,也可能出现亚种。
种群基因频率的计算方法
【典例】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基因频率分别是(　　)
A.55%、45%、45%、55%
B.42.5%、32.5%、45%、55%
C.55%、45%、55%、45%
D.42.5%、32.5%、55%、45%
【解析】选D。由

A的基因频率为 ×100%=55%，a的基因频率为45%。
【方法归纳】以一对等位基因为例计算种群中基因频率，主要分析四种类型的题目：
(1)已知基因型个体数，求基因频率：
某基因频率=(纯合子个数×2+杂合子个数)÷(总个数×2)
(2)已知基因型频率，求基因频率：
一个等位基因的频率=该等位基因纯合子的基因型频率+1/2杂合子的基因型频率
(3)计算常染色体遗传和伴性遗传基因频率:
用NAA、 分别表示该基因型的个体数,用PAA、 表示该基
因型的频率。用p、q表示A、a的基因频率
①常染色体遗传方式:
②伴X染色体遗传方式：
(4)遗传平衡定律(哈代—温伯格定律):
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:基因型AA的频率=p2,Aa的频率=2pq,aa的频率=q2。如果一个种群达到遗传平衡,其基因频率应保持不变。
【易错提醒】(1)根据公式计算基因频率和基因型频率,如果基因位于常染色体上,就不必考虑性别问题,特别是在理想条件下,符合哈代-温伯格定律,可以直接代入公式进行计算。
(2)只要群体不发生变化,不论自由交配或自交,基因频率都不发生改变;但自由交配的基因型频率不变,自交基因型频率会发生变化。
(3)在种群中一对等位基因频率之和等于1,基因型频率之和也等于1。
【变式训练】据调查,某小学的学生中,基因型的比例为
XBXB(42.32%)、XBXb(7.36%)、XbXb(0.32%)、XBY(46%)、
XbY(4%),则在该小学XB和Xb的基因频率分别为(　　)
A.6%、94% B.92%、8%
C.78%、22% D.69%、6%
【解析】选B。若按100人计算,XB=42.32×2+7.36+46=138,
Xb=7.36+0.32×2+4=12,XB和Xb两种基因中,XB的频率为38/[2×
(42.32+7.36+0.32)+46+4]=0.92即92%,Xb的频率为1-0.92=
0.08即8%。
1.根据现代生物进化理论判断,下列叙述正确的是(　　)
A.环境改变使生物产生定向变异
B.物种是生物进化的基本单位
C.生物多样性是共同进化的结果
D.隔离决定了生物进化的方向
【解析】选C。生物的变异是不定向的,环境改变对生物进行定向选择。种群是生物进化的基本单位。自然选择决定了生物进化的方向。
2.下列观点符合现代生物进化理论的是(　　)
A.共同进化仅指生物与无机环境之间的不断进化和发展
B.环境的变化可引起种群基因型频率发生定向改变
C.狮和虎可以交配并繁殖后代,表明它们之间不存在生殖隔离
D.野兔的保护色和鹰锐利的目光是它们在同一环境中共同进化的结果
【解析】选D。生物与生物之间、生物与无机环境之间均会互相选择,共同进化;自然环境在生物进化中起到定向选择的作用,使基因频率、基因型频率发生定向改变;狮和虎可以交配并繁殖后代,但后代不可育,它们之间存在生殖隔离;野兔的保护色和鹰锐利的目光是共同进化的结果。
3.下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.由图中可以看出,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2一定发生了基因频率的改变
C.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。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,若没有地理隔离,同一物种的不同种群仍可完成基因交流;生物进化的实质是种群基因频率发生改变,故种群1和种群2都发生了进化;种群基因频率的改变达到生殖隔离,则进化为不同的物种,故物种2与物种1相比一定发生了基因频率的改变;由地理隔离达到生殖隔离,是物种形成的常见形式,但不是惟一形式,物种形成的必要条件是生殖隔离。
4.某地一年生的某种植物群体,其基因型为aa,开白色花。有一年,洪水冲来了许多基因型为AA和Aa的种子,开红色花。不久群体基因型频率变为55%AA、40%Aa、5%aa。回答下列有关问题:
(1)该地所有的某种植物群体属于一个_______,其中全部的个体所含有的全部基因,叫做________。
(2)洪水冲来了许多基因型为AA和Aa的种子后,该群体的A和a基因频率分别为_______和_______。
(3)若这一地区没有给这种植物传粉的昆虫,所有植物一般都是自花传粉。在3代自交后,群体中AA、Aa、aa的基因型频率分别是_________、_______和_______。在这3年中,该植物种群是否发生了进化?_______,理由是_________________。
(4)若没发洪水前的群体,和洪水冲来的群体的个体之间由于花期不同,已不能正常受粉,说明这两个群体属于不同的______。原因是:___________。
(5)现代生物进化理论认为:___________是生物进化的基本单位,_________决定生物进化的方向,________是物种形成的三个基本环节。
【解析】(1)该地所有的某种植物群体属于一个种群,其中全部的个体所含有的全部基因,叫做基因库。
(2)A的基因频率=55%+1/2×40%=75%,a的基因频率=1-75%=25%。
(3)自交1代后AA占55%+40%×1/4=65%,Aa占40%×1/2=20%,aa占5%+40%×1/4=15%;自交2代后AA占65%+20%×1/4=70%,Aa占20%×1/2=10%,aa占15%+1/4×20%=20%;自交3代后AA占70%+10%×1/4=72.5%,Aa占10%×1/2=5%,aa占20%+10%×1/4=22.5%,基因频率A为72.5%+5%×1/2=75%,a为22.5%+5%×1/2=25%。因此基因频率没有发生变化,该植物种群没有发生进化。
(4)花期不同不能正常受粉,不能进行基因交流。
答案:(1)种群　基因库 (2)75%　25%
(3)72.5%　5%　22.5%　没有　因为该种群的基因频率没有发生变化
(4)物种　生殖隔离已经形成
(5)种群　自然选择　突变和基因重组、自然选择和隔离
5.(2012·江苏高考)下列关于生物进化的叙述,错误的是(　　)
A.生物的种间竞争是一种选择过程
B.化石是研究生物进化的重要依据
C.外来物种入侵能改变生物进化的速度和方向
D.突变的可遗传性阻碍生物进化
【解析】选D。A正确,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。B正确,化石为研究生物进化提供了最直接的证据。C正确,外来物种入侵会导致本地生物多样性的锐减,因此会影响生物进化的速度和方向。D错误,生物进化的实质是种群基因频率的定向改变,突变会导致基因频率的改变,因而有利于生物进化。
6.(2011·海南高考)某地区共同生活着具有捕食关系的甲、乙两种动物,两者的个体数长期保持稳定。下列叙述正确的是
(　　)
A.乙物种的灭绝必然导致甲物种的灭绝,反之亦然
B.在长期进化中,甲、乙两物种必然互为选择因素
C.甲物种基因的突变必然导致乙物种基因的突变,反之亦然
D.甲、乙个体数的长期稳定说明两个种群的基因频率没有改变
【解析】选B。A项,甲、乙为捕食关系,甲的食物来源不一定惟一,因此乙物种的灭绝不一定会导致甲物种的灭绝,同理乙物种也不会灭绝;B项,生物的进化是同步的,甲对乙进行选择,乙同样对甲进行选择;C项,基因突变是随机的,频率很低,甲对乙的突变没有影响;D项,生物的进化是随时在进行着的,基因频率是在不断变化的。