第五章 生物的进化
知识系统构建
必背要语
1.种群的描述是：生活在一定区域的同种生物的全部个体。 2.基因库的描述是：一个种群中全部个体所含有的全部基因。 3.种群在生物进化上的地位是：生物进化的基本单位。 4.突变和基因重组在进化上的作用是：生物进化的原材料。
5.生物朝一定方向不断进化的原因是：在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变。
6.物种的表述为：能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物。 7.隔离在物种形成中的作用是：物种形成的必要条件。
规律方法整合
整合一 现代生物进化理论与达尔文的自然选择学说的比较
项目 达尔文的自然选择学说 现代生物进化理论 (1)遗传和变异是自然选择的内因； (2)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； (3)变异是不定向的，而自然选择是基本 观点 定向的，定向的自然选择决定着生物进化的方向； (4)生存斗争是自然选择的过程； (5)适者生存是自然选择的结果； (6)自然选择的过程是一个长期、缓慢、连续的过程 没有阐明遗传和变异的本质以及自不同点 然选择的作用机理，着重研究生物个体的进化 共同点 (1)种群是生物进化的基本单位，生物进化的实质是种群基因频率的改变； (2)突变和基因重组、自然选择及隔离是物种形成的三个基本环节； (3)突变和基因重组提供了生物进化的原材料； (4)自然选择使种群的基因频率定向改变并决定生物进化的方向； (5)隔离是物种形成的必要条件 从分子水平上阐明了自然选择对遗传变异的作用机理，强调群体进化，认为种群是生物进化的基本单位 都能解释生物进化的原因和生物多样性、适应性 例1 现代生物进化理论对达尔文自然选择学说进行了修改，下列哪项不是修改的内容( )
A.进化的基本单位是种群，而不是生物个体
B.自然选择是因为生物存在过度繁殖而导致生存斗争来实现的 C.生物进化的实质在于种群基因频率的改变
D.现代生物进化理论将自然选择学说与遗传变异有关理论结合起来 答案 B
解析 达尔文的自然选择学说认为生物个体是生物进化的基本单位，而现代生物进化理论认为种群是生物进化的基本单位；达尔文的自然选择学说没有阐明遗传和变异的本质，而现代生物进化理论认为生物进化的实质是种群基因频率发生变化的过程。 整合二 两种物种形成过程的比较
项目 所需时间 物种 形成 的常 见方异地的物种形成 经过漫长的时间和许多世代的逐渐演变 同地的物种形成 较短时间 通过个体的突变，远缘杂交及染色体加倍等方式，在自然选择的作用下逐渐形成了新物种 常见的方式是一个分布区很广的物种通过地理隔离等先形成亚种，然后发展产生生殖隔离，形成两个或多个物种 式 举例 联系
注意 生物进化理论认为：突变和基因重组、自然选择、隔离是生物进化和物种形成中的重要环节，其中突变和基因重组是生物进化的原材料，自然选择决定生物进化的方向，隔离是物种形成的必要条件。
例2 荷兰遗传学家研究一种月见草的遗传时，发现了一株月见草细胞中的染色体数目由原来的2n＝24 (条)变成4n＝48 (条)，成为四倍体植株。该四倍体植株与二倍体植株( ) A.属于两个物种，因为二者之间杂交不能产生可育的后代 B.属于两个物种，因为二者之间不能杂交产生后代 C.属于同一物种，因为二者的染色体是同源的 D.属于同一物种，因为二者之间可以杂交产生后代 答案 A
解析 月见草的四倍体(4n＝48)是可育的，能够交配并产生可育后代，所以为一个新的物种，但二倍体与四倍体杂交后产生的三倍体是不育的，所以二倍体与四倍体存在生殖隔离。 整合三 种群基因型频率和基因频率的计算 1.已知各种基因型的个体数，计算基因频率 该基因总数某基因频率＝×100%
该基因及其等位基因总数2AA＋AaA＝×100% 2?AA＋Aa＋aa?Aa＋2aaa＝×100% 2?AA＋Aa＋aa?
(A、a为基因，AA、Aa、aa为三种基因型个体数) 2.已知基因型频率计算基因频率
设有N个个体的种群，AA、Aa、aa的个体数分别为n1、n2、n3，A、a的基因频率分别用PA、Pa表示，AA、Aa、aa的基因型频率分别用PAA、PAa、Paa表示，则： 2n1＋n2?n11n2?1PA＝＝?＋×?＝PAA＋PAa
2N2?N2N?2n3＋n2?n31n2?1Pa＝＝?＋×?＝Paa＋PAa
2N2?N2N?由以上公式可以得出下列结论：
某等位基因的频率＝该等位基因纯合子的频率＋1/2杂合子的频率。
加拉帕戈斯群岛上多种地雀的形成 自然状态下多倍体植物的形成，多倍体育种等 物种的形成都是以生殖隔离的形成为标志 3.伴性遗传中基因频率的计算
p＝2NXAXA?NXAXa?NXAY2(NXAXA?NXAXa?NXaXa)?(NXAY?NXaY)2NXaXa?NXAXa?NXaY?100% q＝2(NXaXa?NXAXa?NXAXA)?(NXaY?NXAY)A
a
?100%
(p为X频率，q为X频率)
4.利用遗传平衡定律计算基因型频率
(1)前提条件：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＝p； 基因型Aa的频率＝2pq； 基因型aa的频率＝q。
5.自交和自由交配时基因(型)频率变化规律
(1)自交：种群个体自交时，纯合子增多，杂合子减少，基因型频率发生改变。自交过程不改变基因频率。
(2)自由交配：在无基因突变、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不变。
例3 某小麦种群中TT个体占20%，Tt个体占60%，tt个体占20%，由于某种病害导致tt个体全部死亡，则病害发生前后该种群中T的基因频率分别是( ) %、50% 、50% 答案 B
解析 由题意可知，病害发生前T的基因频率为(20×2＋60)÷200＝50%；由于某种病害导致tt个体全部死亡，病害发生后T的基因频率为(20×2＋60)÷(200－20×2)＝%。
例4 某植物种群中，AA个体占16%，aa个体占36%，该种群随机授粉产生的后代中AA个体百分比、A基因频率和自交产生的后代中AA个体百分比、A基因频率依次是( ) A.增大，不变；不变，不变 B.不变，增大；增大，不变 C.不变，不变；增大，不变 D.不变，不变；不变，增大 答案 C
解析 由题意知，种群中A的基因频率为40%，a的基因频率为60%，随机授粉产生的后代中
%、% %、100%
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AA个体的百分比：40%×40%＝16%，aa：60%×60%＝36%，Aa：48%，A的基因频率：16%＋48%×1/2＝40%。自交产生的后代中AA个体百分比：16%＋48%×1/4＝28%，aa：36%＋48%×1/4＝48%，Aa：1/2×48%＝24%，A的基因频率：28%＋1/2×24%＝40%。
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1.达尔文的自然选择学说和现代生物进化理论分别认为进化的基本单位是( ) A.个体、个体 C.种群、种群 答案 B
解析 现代生物进化理论以达尔文的自然选择学说为核心，是自然选择学说的改进和发展。达尔文认为进化的基本单位是个体，现代生物进化理论认为进化的基本单位是种群。
2.根据达尔文自然选择学说图解(如图)，下列对现代生物进化理论的补充、完善等内容中，不正确的是( )
B.个体、种群 D.种群、个体
A.现代生物进化理论是在研究种群中基因频率变化的基础上发展起来的 B.种群是生物进化的基本单位
C.物种形成包括突变和基因重组、自然选择、隔离三个基本环节 D.种群中每个个体都含有种群基因库的全部基因 答案 D
解析 种群是生物进化的基本单位。突变和基因重组为生物进化提供原材料，隔离使分化的种群之间失去自由交流基因的机会，是形成新物种的必要条件，包括地理隔离和生殖隔离。从实质上看生物进化是种群基因频率变化的结果，种群基因库是种群中全部生物个体的全部基因的总和，每个个体只有种群基因库的一部分基因。
3.在20世纪30年代，对生物进化过程中遗传和变异的研究，已经从( ) A.性状水平深入到分子水平 B.分子水平深入到量子水平 C.性状水平深入到细胞水平 D.显微水平深入到亚显微水平 答案 A
解析 随着生物科学的发展，对生物进化过程中遗传和变异的研究已经从性状水平深入到基
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