2023年高中生物竞赛课件：达尔文学说与微进化+

第25章达尔文学说与微进化25.1进化理论的创立：历史和证据25.2生物的微进化25.3自然选择要求【掌握】

1.达尔文学说的核心理论——自然选择学说的基本内容。

2.进化、自然选择、基因库、基因频率、群体、群体的遗传结构、微观进化等基本概念。

3.群体的哈迪-温伯格平衡及其必需条件。【理解】

微观进化的5大影响因素及自然选择的3种主要模式。【了解】

进化理论创立的历史和证据。【重点、难点】

达尔文进化理论；生物的微进化。25.1

进化理论的创立：历史和证据25.1.1进化理论的主要创立者之一——拉马克

拉马克：1744-1829，提出用进废退进化论，认为这是生物产生变异的原因，又是生物适应环境的结果，主要观点如下：

1.现今存在的生物是由其他物种变化而来；

2.用进废退；

3.获得性遗传：表观遗传；

4.定向变异：生物的变异一定是沿着适应环境的方向改变的。《动物学哲学》作者

——拉马克25.1

进化理论的创立：历史和证据25.1.1进化理论的主要创立者之一——拉马克用进废退：生物体的器官经常使用就会变得发达，而不经常使用就会逐渐退化25.1

进化理论的创立：历史和证据获得性遗传：生物后天获得的性状是可以遗传的

1809年，其著作《动物学哲学》出版发表25.1.1进化理论的主要创立者之一——拉马克25.1

进化理论的创立：历史和证据25.1.1进化理论的主要创立者之一——华莱士

阿尔弗雷德·拉塞尔·华莱士：1823-1913，英国博物学家、探险家、地理学家、人类学家与生物学家，独立提出自然选择理论，于1858年与达尔文同时提出进化理论。25.1

进化理论的创立：历史和证据25.1.1进化理论的主要创立者之一——达尔文

查尔斯·罗伯特·达尔文：1809~1882，英国博物学家。1831年参加贝格尔号航海考察，历时5年时间，在动植物和地质方面进行了大量的观察和采集，形成了生物进化的概念。1859年出版《物种起源》。25.1

进化理论的创立：历史和证据25.1.1进化理论的主要创立者之一——达尔文完成了两个理论突破：

1.共同由来学说

2.自然选择学说25.1

进化理论的创立：历史和证据25.1.2多重证据支持共同由来学说1.加拉帕戈斯地雀与共同由来学说25.1

进化理论的创立：历史和证据25.1.2多重证据支持共同由来学说共同由来学说：那些相似又互有区别的物种来自一个共同的祖先，它们有一个共同由来，之间有或近或远的亲缘关系。由于所处地理环境的不同和食物资源以及中间关系不同，形成了互有差异的物种。1.加拉帕戈斯地雀与共同由来学说25.1

进化理论的创立：历史和证据25.1.2多重证据支持共同由来学说1.加拉帕戈斯地雀与共同由来学说25.1

进化理论的创立：历史和证据25.1.2多重证据支持共同由来学说生物地理学（同类生物）从加拉帕戈斯群岛上地雀的异同提出了共同由来学说：所有生物有一个单一的起源，即有一个共同的祖先。1.加拉帕戈斯地雀与共同由来学说25.1

进化理论的创立：历史和证据25.1.2多重证据支持共同由来学说2.形态学的比较研究为共同由来学说提供重要证据（比较解剖学)25.1

进化理论的创立：历史和证据人类和其他类人猿没有尾巴，但都有退化的尾骨比较解剖学证据：比较解剖学是研究比较脊椎动物的器官、系统的形态和结构的科学。比较解剖学可以为这些生物是否有共同祖先寻找证据。比较解剖学为生物进化提供的最重要的证据是同源器官25.1

进化理论的创立：历史和证据25.1.2多重证据支持共同由来学说2.形态学的比较研究为共同由来学说提供重要证据（胚胎学）8种脊椎动物早期胚胎比较胚胎学证据：

胚胎学是指研究动植物胚胎的形成和发育过程的学科。比较不同动物以及人的胚胎发育过程，也可以看到进化的印迹。脊椎动物在胚胎发育早期都有彼此相似的阶段。推断：脊椎动物之间具有一定的亲缘关系；人和其他脊椎动物有共同祖先。人和其他脊椎动物在胚胎发育初期，不仅外形像鱼，在结构上都有鳃裂和尾。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。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。当生物不再需要某种结构的功能时，这种结构就会退化。体现了生物对环境的一种适应，说明了生物是不断进化的。25.1

进化理论的创立：历史和证据25.1.2多重证据支持共同由来学说3.化石记录为共同由来学说和生物进化提供了最直接、最重要的证据南美草原发现的雕齿兽化石与现存生物犰狳[qiúyú]进行比较，发现它们都有相似的甲壳。25.1

进化理论的创立：历史和证据25.1.2多重证据支持共同由来学说3.化石记录为共同由来学说和生物进化提供了最直接、最重要的证据马科谱系：第一个搞清楚的化石生物谱系，它为进化论提供了有力的古生物学方面的证据。已经发现大量化石证据证实：

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。

生物的进化顺序：

简单→复杂

低等→高等

水生→陆生

综上所述，化石记录和来自生物地理学、比较解剖学及胚胎学等方面的研究都给生物进化论提供了有力的支持，这些证据相互补充、相互印证，并构成完整的证据链，为共同由来学说奠定了坚实的基础。25.1

进化理论的创立：历史和证据25.1.3人工选择效应是自然选择的佐证25.1

进化理论的创立：历史和证据25.1.3人工选择效应是自然选择的佐证鲫鱼金鱼各种金鱼各种金鱼与鲫鱼形态差别很大，但其染色体数目（2n=100）却是一样的。并且不同的金鱼与野生的鲫鱼之间均不存在生殖隔离。自然选择与人工选择

自然界的生物也普遍存在轻微变异和个体差异。经过长时间的反复选择，在自然界也会出现类似人工选择的效应，微小变异积累成显著变异，使其更加适应环境。

可遗传变异和繁殖过剩是自然选择学说的重要事实根据。

自然选择是生物进化的一个重要因素。25.1

进化理论的创立：历史和证据25.2

生物的微进化微进化：在物种范围内，随时间的推移，群体遗传结构发生的变化。这可能是新物种产生的前兆，如人类的进化。宏进化：研究物种和物种以上分类群的演变历程，如动物的进化。25.2.1群体是生物微进化的基本单位25.2

生物的微进化群体（population）：一群能够相互繁育的个体组成群体。群体是生殖的基本单位，也是微进化的基本单位。在一个生物群体中，个体之间既存在着一定的相似性（相同的染色体组型），又存在差异（多种等位基因的存在使基因重组、交换、突变）。等位基因（allele）：位于一对同源染色体的相同位置上控制着相对性状的一对基因。它是出现在染色体某特定座位上的两个或多个基因中的一个。25.2.1群体是生物微进化的基本单位25.2

生物的微进化

在自然群体中存在大量变异，而且这些变异可进行重组，方式有：

1.减数分裂过程中同源染色体的独立分配；

2.减数分裂中非姐妹染色单体的交换；

3.精子和卵子的随机结合。25.2.1群体是生物微进化的基本单位25.2

生物的微进化一个种群中全部个体的基因的总和称为基因库（genepool）；一个基因座位上的不同等位基因在群体中的频率称为等位基因频率群体中各种等位基因的频率和它们在各种基因型中的数量分布构成了群体的遗传结构。25.2.2理想群体的哈迪-温伯格平衡25.2

生物的微进化哈迪-温伯格平衡：在理想群体中，从上一个世代到下一个世代遗传结构不会改变。不管经过多少代，等位基因的频率保持不变，群体若处于这种状态，则称为哈迪-温伯格平衡。例如：p为第一代群体中等位基因A的频率，q为等位基因a的频率，则p2

+2pq+q2=1，分别代表AA、2Aa、aa基因型的频率；第二代群体中等位基因A的频率p’=p25.2.2理想群体的哈迪-温伯格平衡25.2

生物的微进化理想群体的条件：1.群体足够大2.和其他群体完全隔离，它们之间没有基因交流3.没有突变发生4.个体之间随机交配5.没有自然选择等位基因频率稳定25.2.3

5种因素导致群体遗传结构的变化25.2

生物的微进化1.遗传漂变：基因频率在小群体里随机增减的现象由于小群体与其它群体相隔离，不能充分随机交配，因而在小群体内基因不能达到完全自由分离和组合，使基因频率容易产生偏差；一般群体愈小就愈易发生遗传漂变作用；遗传漂变的作用：可以将那些中性或有利的性状在群体中继续保留下来，而不被消灭；例：人的血型基因频率的差异25.2.3

5种因素导致群体遗传结构的变化25.2

生物的微进化2.基因流：同一物种的不同群体之间的隔离往往是不完全的，存在程度不同的基因流动，即基因流。基因流动可能会通过动物种群的迁徙或植物花粉的随风飘散等过程完成。25.2.3

5种因素导致群体遗传结构的变化25.2

生物的微进化基因流：可发生在同种或不同种的生物种群之间。25.2.3

5种因素导致群体遗传结构的变化25.2

生物的微进化3.突变：包括点突变、染色体畸变突变加上基因漂变或自然选择，使突变基因可以迅速增大它在群体中的频率，例如：生物抗性（耐药性）的形成。25.2.3

5种因素导致群体遗传结构的变化25.2

生物的微进化4.雌雄配子间的非随机交配美貌诱惑甜言蜜语暴力攻击不离不弃25.2.3

5种因素导致群体遗传结构的变化25.2

生物的微进化5.自然选择是导致基因库变化的最重要因素25.2.4

近交、远交和杂种优势25.2

生物的微进化近交：两个亲缘关系密切的个体之间的交配。近交的主要遗传效应是群体中纯合基因型增多。近交衰退：有亲缘关系的亲本进行交配，可使原本是杂交繁殖的生物增加纯合性，从而提高基因的稳定性，但往往伴同出现后代减少、后代弱小或后代不育的现象。发生近交衰退的原因：1.有害的隐性基因暴露；2.基因库多样性的降低。25.2.4近交、远交和杂种优势25.2

生物的微进化近交的极端形式是自体受精，即自交，如水稻、小麦。生物采取多种方式避免近交衰退自交不亲和：有完全花并可以形成正常雌、雄配子，但缺乏自花授粉结实能力的一种自交不育性。如：甘蓝、黑麦、白菜型油菜、向日葵、甜菜、白菜和甘薯25.2.4近交、远交和杂种优势25.2

生物的微进化远交又称杂交：亲缘关系较远的个体互相交配远交的遗传效应是增加群体的杂合性，有利于保护基因库的多样性。杂种优势：杂交子代在生长、生活力、繁殖能力、抗逆性、产量和品质等方面均优于双亲均值的现象。杂种优势是提高农作物产量和质量的主要途径之一。25.2.4近交、远交和杂种优势25.2

生物的微进化自交系双杂交玉米：自交系1自交系2×杂种1/2自交系3自交系4×杂种3/4×杂种1/2/3/425.2.4近交、远交和杂种优势25.2

生物的微进化三系法杂交水稻：雄性不育系：雌雄同株植物中，雄蕊发育不正常，不能产生有功能的花粉，但它的雌蕊发育正常，能接受正常花粉而受精结实，并能将雄性不育性遗传给后代的植物品系。雄性不育保持系：当作为父本与不育系杂交时，能使F1保持雄性不育性的植物品系，可将雄性不育基因传递下去。雄性不育恢复系：能使不育系恢复正常结实的品系（种）。25.2.4近交、远交和杂种优势25.2

生物的微进化三系法培育水稻杂交品种25.3自然选择英国曼彻斯特工业区椒花蛾的黑化25.3.1

自然选择就是有差别的存活和生殖25.3自然选择25.3.1自然选择就是有差别的存活和生殖发生自然选择的条件:

1.种群内存在不同基因型的个体

2.不同基因型的表型性状影响个体的存活率或生殖率

3.不同基因型个体世代之间的增长率产生了差异，导致群体的基因频率发生变化自然选择的前提：

生物本身提供的无穷的变异，这变异是不定的和随机的。自然选择是这些随机变异的非随机保存和淘汰。为描述生物在存活率和生殖率的差别程度，引入了适合度的概念25.3自然选择25.3.1自然选择就是有差别的存活和生殖25.3自然选择25.3.1自然选择就是有差别的存活和生殖合适度：一个生物能存活并把它的基因传给下一代的能力，

一般把具有最高适合度的基因型的相对适合度定为1；选择系数：不同个体在同一种环境条件下被淘汰的百分率选择系数=1-适合度25.3自然选择25.3.2

一因多效和选择压选择压：在2个相对性状之间，一个性状被选择而生存下来的优势。或者说，在2个基因频率之间，一个比另一个更能生存下来的优势。例如雄鸭的羽毛正选择压：对生物体的生存和生殖有利的基因效应负选择压：对生物体的生存和生殖不利的基因效应在自然界，选择压的增加和减弱是交替发生的25.3自然选择25.3.3

自然选择的靶子是整个生物体自然选择的靶子是整个生物体，它通过作用于表型而选取或剔除基因型。每个生物体都有若干与其环境条件和生存方式相适应的机制，每种机制往往由多种表型整合而成，例如小麦抗FHB；任何一种基因型的适合度都会在一定程度上依赖于其他基因，例如海洋鬣[liè]鳞蜥。25.3自然选择25.3.4

自然选择有3个主要模式1.稳定性选择：中间类型适合度高3.分裂选择：两个极端类型适合度高，中间类型适合度低2.定向选择：向着更加适应环境的方向进化25.3自然选择25.3.5

平行进化彰显自然选择的巨大作用平行进化（趋同进化）：两个亲缘关系较远的物种因有相近的进化方向而分别独立地进化出相似的外观和行为。如：袋食蚁兽（有袋类）和食蚁兽（胎盘类），鲸鱼（哺乳类）和鱼类不同由来的动物生活在相似的环境条件下，自然选择的作用使它们形成相似的适应性。25.3自然选择25.3.6

自然选择与复杂器官的演化眼杯：涡虫的眼25.3自然选择2