三维设计 生物学 必修2(人教版适用) 教用 第6章 生物的进化

第6章生物的进化eq\a\vs4\al()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。eq\a\vs4\al()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。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](2025·甘肃高考)我国古生物化石种类繁多。其中，在甘肃和政县发现的以铲齿象、和政羊与三趾马为代表的古脊椎动物化石群具有极高的研究价值。下列叙述错误的是()A．铲齿象、和政羊与三趾马化石可以为研究哺乳动物的进化提供直接证据B．根据铲齿象特有的下颌和牙齿形态特征，可以推断它的食性和生活环境C．通过自然作用保存在地层中的和政羊、三趾马等动物的粪便不属于化石D．不借助化石而通过现生生物的比较分析也可以推断生物进化的部分历史[解析]化石是研究生物进化的直接证据，铲齿象、和政羊与三趾马化石属于哺乳动物化石，能够为研究哺乳动物的进化提供直接证据，A正确；生物的形态结构与其食性和生活环境相适应，根据铲齿象特有的下颌和牙齿形态特征，可以推断它的食性和生活环境，B正确；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，动物的粪便属于遗物，通过自然作用保存在地层中的和政羊、三趾马等动物的粪便属于化石，C错误；不借助化石，通过对现生生物的比较分析，比如比较不同生物的基因序列、形态结构等，也可以推断生物进化的部分历史，D正确。[答案]C[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．②③C．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。—————————————————————————————————————【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．我国科学家在辽宁省建昌县发现了完整的赫氏近鸟龙化石，其身体骨架与恐龙非常接近，但其骨架周围有清晰的羽毛印痕，显示其后肢和尾部都有飞羽；后肢发达，显示其善跑不善飞。有关赫氏近鸟龙化石的认识，错误的是()A．该化石的发现为鸟类起源于爬行类提供了最直接的证据B．测定化石中238U和206Pb的比例可推测赫氏近鸟龙生存的年代C．在赫氏近鸟龙生存的年代，鸟类、哺乳类已成为地球上占优势的动物类群D．据牙齿特征可推测赫氏近鸟龙饮食情况，据骨骼特征可推测其运动方式解析：选C化石为研究生物进化提供了最直接、最重要的证据，即该化石的发现为鸟类起源于爬行类提供了最直接的证据，A正确；由于238U衰变为206Pb的半衰期为45亿年，因此测定化石中238U和206Pb的比例可推测赫氏近鸟龙生存的年代，B正确；赫氏近鸟龙化石为鸟类起源于恐龙提供了最直接、最重要的证据，即鸟类、哺乳类应在赫氏近鸟龙生存的年代之后出现，C错误；生物体都有适应性的特征，故根据牙齿特征可推测赫氏近鸟龙饮食情况，据骨骼特征可推测其运动方式，D正确。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学说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。[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．(2024·浙江6月选考)在酵母菌、植物、昆虫等不同生物类群中，rDNA(编码核糖体RNA的基因)的碱基序列大部分是相同的。这一事实为“这些不同生物类群具有共同祖先”的观点提供了()A．化石证据 B．比较解剖学证据C．胚胎学证据 D．分子水平证据解析：选D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的亲缘关系的远近，以及它们在进化史上出现的顺序。在酵母菌、植物、昆虫等不同生物类群中，rDNA(编码核糖体RNA的基因)的碱基序列大部分是相同的，属于分子水平的证据，D符合题意。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0191315233544(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6～8cm的深度中虫的数量最多，4cm以下的深度中虫的数量极少，根据图甲可知，鸟喙的长度在1～5cm，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eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(生活在一定区域,同种生物,全部个体))(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eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(基因重组,\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(基因突变,染色体变异))统称为突变))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eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(随机性,不定向性))(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eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(条件\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(自然状态下,相互交配)),结果：产生可育后代))(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。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eq\f(该基因数[A或a],该基因及其等位基因总数A＋a)×100%2．AA或Aa或aa的基因型频率为eq\f(该基因型个体数[AA或Aa、aa],该种群个体总数)×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＝eq\f(该基因总数,该基因及其等位基因总数)×100%A＝eq\f(2AA＋Aa,2AA＋Aa＋aa)×100%a＝eq\f(Aa＋2aa,2AA＋Aa＋aa)×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＝eq\f(Xb,XB＋Xb)＝eq\f(2NXbXb＋NXBXb＋NXbY,2NXX＋NXY)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20000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20000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0.04×20000＝800(只)，基因型为Vv的果蝇有2×0.2×0.8×20000＝6400(只)，基因型为VV的果蝇有0.8×0.8×20000＝12800(只)。再引入20000只纯合长翅果蝇后，v基因频率＝(800×2＋6400)/(40000×2)＝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](2024·湖北高考)某二倍体动物的性别决定方式为ZW型，雌性和雄性个体数的比例为1∶1。该动物种群处于遗传平衡，雌性个体中有1/10患甲病(由Z染色体上h基因决定)。下列叙述正确的是()A．该种群有11%的个体患该病B．该种群h基因的频率是10%C．只考虑该对基因，种群繁殖一代后基因型共有6种D．若某病毒使该种群患甲病雄性个体减少10%，H基因频率不变[解析]由题干“该动物种群处于遗传平衡，雌性个体中有1/10患甲病(由Z染色体上h基因决定)”可知，雌性中h基因的频率为10%，故雄性中h基因的频率也为10%，雄性中ZhZh＝10%×10%＝1%，由于雌性和雄性个体数的比例为1∶1，整个种群有(10%＋1%)÷2＝5.5%的个体患该病，A错误；该种群h基因的频率与雌性个体中ZhW的基因型频率相等，均为10%，B正确；只考虑该对基因，则种群繁殖一代后存在ZHZH、ZHZh、ZhZh、ZHW、ZhW共五种基因型，C错误；若某病毒使该种群患甲病雄性个体减少10%，导致ZhZh个体减少，h基因数量减少，h基因频率会降低，而h基因频率和H基因频率之和为100%，故H基因频率会升高，D错误。[答案]B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](2025·安徽高考)粗糙玉蜀螺是一种分布于海岸边的小海螺，其天冬氨酸转氨酶活性受一对等位基因Aat100和Aat120控制。至1987年，这对等位基因的频率在该种群世代间保持相对稳定(低潮带Aat120基因频率为0.4)。1988年，该螺分布区发生了一次有毒藻类爆发增殖，藻类分泌的藻毒素使低潮带个体大量死亡，而高潮带个体受影响较小，此后高潮带个体向低潮带扩散。1993年，种群又恢复到1987年的相对稳定状态。Aat120基因频率变化如图所示。下列叙述正确的是()A．1987年，含Aat120基因的个体在低潮带比高潮带具有更强的适应能力B．在自然选择作用下，1993年后低潮带Aat100基因频率将持续上升C．1988～1993年，影响低潮带种群基因频率变化的主要因素是个体迁移D．1993年，含Aat100基因的个体在低潮带种群中所占比例为84%[解析]根据题图信息可推知，1987年，含Aat120基因的个体在高潮带比低潮带具有更强的适应能力，A错误。1993年，种群又恢复到1987年的相对稳定状态，在自然选择作用下，理论上Aat100基因频率不会持续上升，B错误。根据题意可知，1988年，有毒藻类爆发增殖，藻类分泌的藻毒素使低潮带个体大量死亡，而高潮带个体受影响较小，高潮带个体迁入低潮带，导致低潮带Aat120基因频率升高，之后由于含Aat100基因的个体在低潮带有更强的适应能力，在自然选择的作用下，1993年，种群又恢复到1987年的相对稳定状态，C错误。1993年，Aat120基因频率为0.4，含Aat100基因的个体在低潮带种群中所占比例为1－0.4×0.4＝84%，D正确。[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BF＋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](2025·广东高考)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[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的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，A正确；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，B正确；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，基因频率发生改变，最终形成生殖隔离，加速了新物种的形成，C正确；由题图可知，果蝇种群A和果蝇种群B有少量交配行为，说明mFAS基因突变带来的双重效应不足以导致生殖隔离，生殖隔离需多因素协同作用，如基因库的长期积累、地理隔离、自然选择等，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。—————————————————————————————————————【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.(2024·甘肃高考)青藏高原隆升引起的生态地理隔离促进了物种的形成。该地区某植物不同区域的两个种群，进化过程中出现了花期等性状的分化，种群甲花期结束约20天后，种群乙才开始开花，研究发现两者间人工授粉不能形成有活力的种子。下列叙述错误的是()A．花期隔离标志着两个种群间已出现了物种的分化B．花期隔离进一步增大了种群甲和乙的基因库差异C．地理隔离和花期隔离限制了两种群间的基因交流D．物种形成过程实质上是种间生殖隔离建立的过程解析：选A花期隔离会导致种群间个体不能进行交配，但不一定导致生殖隔离，即花期隔离不能标志两个种群间已出现了物种的分化，A错误；花期隔离使得两个种群间不能进行交配，进一步增大了种群甲和乙的基因库差异，B正确；地理隔离和花期隔离都能导致不同种群间的个体在自然条件下不能进行交配，都限制了两种群间的基因交流，C正确；生殖隔离是物种形成的标志，故物种形成过程实质上是种间生殖隔离建立的过程，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)①b②不定向的前③选择④有抗药性基因的个体占极少数[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)自然选择决定了生物变异和进化的方向。(×)(2)生物进化的原材料来源于基因突变和基因重组。(×)(3)自然选择过程中，直接受选择的是表型。(√)(4)两个鱼塘中的鲫鱼属于同一物种，也是一个种群。(×)(5)种群基因库间的差异是产生生殖隔离的根本原因。(√)2．(2024·广东高考)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解析：选C根据题意可知，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，A不符合题意；基因突变具有普遍性和不定向性，现代非洲和欧洲人群中可能存在m基因，B不符合题意；自然选择导致基因频率发生定向改变，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，C符合题意；m与东亚人有更多汗腺等典型体征有关，m的基因频率从末次盛冰期后开始明显升高，末次盛冰期后气温逐渐升高，因此推测MM、Mm和mm个体的汗腺密度依次上升，D不符合题意。3．下列关于物种的叙述，错误的是()A．同一物种的个体可以组成一个或多个种群B．新物种形成意味着生物能以新的方式利用环境条件C．突变、基因重组和生殖隔离是新物种形成的三个基本环节D．新物种的形成不一定经过地理隔离解析：选C同一物种的个体由于地理隔离可以组成一个或多个种群，A正确；形成新物种表示生物的性状和适应环境的能力有所改变，即会以新的方式来利用环境条件，B正确；新物种形成的三个基本环节是突变和基因重组、自然选择、生殖隔离，C错误；多数物种的形成需要经过地理隔离，但少数物种，如多倍体的形成可以不经过地理隔离，D正确。4．根据现代生物进化理论，下列说法正确的是()A．自然选择直接作用的对象是个体的表型B．种群是生物进化的基本单位，个体是繁殖的基本单位C．物种是生物进化的基本单位D．生物的变异不利于生物的进化解析：选A自然选择直接作用的对象是个体的表型，进而导致基因频率的改变，A正确；种群是生物进化的基本单位，也是繁殖的基本单位，B错误；种群是生物进化的基本单位，C错误；突变和基因重组为生物进化提供原材料，D错误。5．隔离是物种形成的必要条件。下列关于隔离的叙述，不合理的是()①两个种群间不能进行基因交流，说明有生殖隔离②新物种的形成必须经过生殖隔离③形成新物种的过程中，基因频率不一定发生变化④环境能使生物发生进化，而生物不会使环境发生进化⑤三倍体西瓜是一个新物种A．①②③④ B．②③④⑤C．①③④⑤ D．①②③⑤解析：选C地理隔离也会使两个种群不能进行基因交流，①不合理；新物种形成的标志是出现生殖隔离，②合理；新物种形成，说明生物发生了进化，基因频率一定发生改变，③不合理；光合生物的出现使环境中增加了氧气，环境也发生了进化，④不合理；三倍体西瓜由于减数分裂时联会紊乱，所以不能产生后代，不是一个新物种，⑤不合理。6．蜗牛的有条纹(A)对无条纹(a)为显性。在一个地区的蜗牛种群内，有条纹(AA)个体占55%，无条纹个体占15%。若蜗牛间进行自由交配得到F1，则A基因的频率和F1中Aa基因型的频率分别是()A．30%,21% B．30%,42%C．70%,21% D．70%,42%解析：选D基因型为AA的有条纹个体占55%，无条纹(aa)个体占15%，则基因型为Aa的有条纹个体占30%，并且在自由交配的过程中种群基因频率不变，因此A基因的频率＝55%＋1/2×30%＝70%，a基因的频率＝1－70%＝30%，F1中Aa基因型的频率＝2×70%×30%＝42%。7．如图表示某种小鼠的进化过程，X、Y、Z表示新物种形成的基本环节。下列说法正确的是()A．小鼠性状的改变，一定会引起该种群的进化B．X表示基因突变和染色体变异，为生物进化提供原材料C．Y使该种群基因频率发生定向改变，决定生物进化的方向D．Z表示生殖隔离，但新物种的形成可以不通过Z环节解析：选C小鼠性状的改变不一定导致基因频率的变化，故不一定会引起该种群的进化，A错误；X表示可遗传的变异，可遗传的变异除了基因突变和染色体变异外，还有基因重组，B错误；Y表示自然选择，在生物进化过程中，自然选择使种群的基因频率发生定向改变，决定生物进化的方向，C正确；Z表示生殖隔离，新物种的形成必须经过生殖隔离，D错误。8．桦尺蛾的体色受一对等位基因控制，其中黑色(S)对浅色(s)为显性。将某桦尺蛾种群分成两组，分别迁移到甲、乙两个区域，甲地是煤炭工业重镇，乙地是闭塞的山区，数年后抽样调查，结果如表所示。下列有关说法错误的是()区域SS/%Ss/%ss/%甲80182乙2890A．甲地S基因的频率为89%，乙地S基因的频率为6%B．甲地的大部分s基因突变为S基因，故S基因的频率升高C．从上述材料得知生物进化的方向是由自然选择决定的D．据生物进化理论可知生物进化的实质是种群基因频率的变化解析：选B由表中的数据可知，甲地的桦尺蛾种群内S基因的频率＝80%＋1/2×18%＝89%，s基因的频率＝1－89%＝11%；而乙地的桦尺蛾种群内S基因的频率＝(2×2＋8)/(100×2)×100%＝6%，s基因的频率＝1－6%＝94%。可见甲地控制黑色的S基因的频率较高，而乙地控制浅色的s基因的频率较高，这与两地的生活环境有关。生物进化的实质是自然选择使生物的基因频率发生改变。故选B。9．(2025·陕晋宁青高考)专食性绢蝶幼虫以半荷包紫堇叶片为食，成体绢蝶偏好在绿叶型半荷包紫堇植株附近产卵。生长于某冰川地域的半荷包紫堇因bHLH35基因突变使叶片呈现类似岩石的灰色，不易被成体绢蝶识别。冰川消融导致裸露岩石增多、分布范围扩大，则该地区()A．半荷包紫堇突变的bHLH35基因频率会逐渐增加B．半荷包紫堇bHLH35基因突变会引起绢蝶的变异C．灰叶型半荷包紫堇的出现标志着新物种的形成D．冰川消融导致绢蝶受到的选择压力减小解析：选A该地区半荷包紫堇因bHLH35基因突变使叶片呈现类似岩石的灰色，不易被成体绢蝶识别并产卵，而未发生该突变的半荷包紫堇易被成体绢蝶识别并产卵，由于其幼虫的取食效应，导致半荷包紫堇突变的bHLH35基因频率逐渐增加，A符合题意；半荷包紫堇bHLH35基因突变会对绢蝶进行选择，但不会引起绢蝶的变异，B不符合题意；隔离是物种形成的必要条件，根据题意分析可得灰叶型半荷包紫堇的出现标志着该物种发生了进化，但不一定形成了新物种，C不符合题意；冰川消融导致更多的半荷包紫堇不易被识别和取食，从而导致绢蝶受到的选择压力增大，D不符合题意。10．不同基因型的褐鼠对灭鼠灵药物的抗性及对维生素K的依赖性(即需要从外界环境中获取维生素K才能维持正常的生命活动)的表型如表。若对维生素K含量不足环境中的褐鼠种群长期连续使用灭鼠灵进行处理，则褐鼠种群()基因型rrRrRR对灭鼠灵的抗性敏感抗性抗性对维生素K的依赖性无中度高度A．基因r的频率最终下降至0B．抗性个体的基因型及比例为RR∶Rr＝1∶1C．RR基因型个体数量增加，rr基因型个体数量减少D．绝大多数抗性个体的基因型为Rr解析：选D由于环境中维生素K含量不足，所以对维生素K依赖度较高的RR基因型个体数量减少，长期使用灭鼠灵导致rr基因型个体数量大量减少，所以Rr基因型个体的数量最多，RR和rr两种基因型频率都不为0。故选D。11．回答下列有关生物进化的问题：(1)图1表示某小岛上蜥蜴进化的基本过程，X、Y、Z表示生物进化