資源簡介

第4節　協同進化與生物多樣性的形成
課標要求
概述現代生物進化理論以自然選擇學說為核心，為地球上的生命進化史提供了科學的解釋。
核心素養
1．舉例說明協同進化。(生命觀念)
2．概述生物多樣性及其形成的過程。(生命觀念、科學思維)
3．舉例說明現代生物進化理論的發展。(生命觀念)
一、協同進化
基礎知識·雙基夯實
1．含義：指_不同物種__之間、_生物與無機環境__之間在相互影響中不斷進化和發展。
2．不同物種之間的協同進化
3．生物與環境之間的協同進化
4．協同進化的原因：不同物種之間的相互選擇和生物與無機環境之間的相互影響。
5．結果：通過漫長的_協同進化__過程，地球上不僅出現了千姿百態的_物種__，豐富多彩的基因庫，而且形成了多種多樣的_生態系統__。
活|學|巧|練
1.協同進化僅僅只發生在生物和生物之間。( × )
2．協同進化都是通過物種之間的生存斗爭實現的。( × )
3．協同進化的現象再一次體現了生物和環境之間存在相互影響的關系。( √ )
合|作|探|究
資料1　動物學家對非洲大草原奧蘭治河兩岸的羚羊進行了長期研究。他發現，東岸羚羊種群的繁殖能力比西岸的強，奔跑速度也比西岸的快。為何兩岸的羚羊差異如此之大？經過觀察研究，動物學家推測東岸羚羊種群表現得更強健，是因為它們附近有捕食者種群。
資料2　地球上的原始大氣中是沒有氧氣的，因此，最早出現的生物都是厭氧(進行無氧呼吸)的；最早的光合生物的出現，使得原始大氣中有了氧氣，這就為好氧生物的出現創造了前提條件。氧氣的產生也促使臭氧及臭氧層的形成，臭氧層吸收了大量紫外線，為陸生生物的出現創造了條件。
閱讀上述兩則資料，回答問題：
(1)資料1中，在東岸羚羊種群中生存下來的是什么類型的個體？為什么？
(2)資料1中，捕食者的存在是否對羚羊有害無益？為什么？
(3)資料1中，捕食者是不是就“高枕無憂”呢？為什么？
(4)資料2中，生物的進化與無機環境的變化是否也有關系呢？
提示：(1)東岸羚羊種群中生存下來的是肌肉發達、動作敏捷的個體，因為動作敏捷、跑得快的羚羊不容易被捕食而存活下來。
(2)不是，捕食者所吃掉的大多是被捕食者中年老、病弱或年幼的個體，客觀上起到了促進種群發展的作用。
(3)不是，一般來說，只有動作敏捷、跑得快的捕食者個體才能獲得食物，從而生存下來，繁育更多的后代。
(4)是的，生物與無機環境之間也存在協同進化。
歸|納|提|升
1.對協同進化概念的理解
(1)生物與生物之間的協同進化發生在不同物種之間，同種生物之間不存在協同進化。
(2)無機環境的選擇作用可定向改變種群的基因頻率，導致生物朝著一定的方向進化；生物的進化反過來又會影響無機環境。
知識鏈接　“收割理論”
(1)捕食者往往捕食個體數量多的物種。
(2)避免出現一種或少數幾種生物在生態系統中占絕對優勢的局面，為其他物種的形成騰出空間。捕食者的存在有利于增加物種多樣性。
2．協同進化的意義：生物多樣性是協同進化的結果。
典例1 下列屬于協同進化實例的有( C )
①通過捕食關系，獵豹跑得越來越快，羚羊跑得也越來越快
②某種蘭花和專門給它傳粉的蛾
③隨著光合生物的出現地球上的原始大氣中有了氧氣，這為好氧生物的出現提供了條件
A．1個 B．2個
C．3個 D．都不是
解析： 不同物種之間、生物與無機環境之間在相互影響中不斷進化和發展，這就是協同進化，①②③均屬于協同進化的實例。
變式訓練 無花果的隱頭花序花托的頂端有一個很小的開孔，專有的、高度特化的榕小蜂雌蜂進入小孔后在花上產卵，雌蜂在花序上爬行時能進行傳粉，無花果隱頭花序是榕小蜂幼體唯一的棲息場所和食物來源。相關分析正確的是( B )
A．榕小蜂特殊的生殖行為決定了無花果的變異方向
B．兩者的依存關系是相互選擇協同進化的結果
C．花序的特化是無花果新物種形成的必要條件
D．兩種生物所發生的可遺傳的變異決定了進化的方向
解析： 變異是不定向的，榕小蜂特殊的生殖行為只是起了選擇作用，A錯誤；榕小蜂和無花果之間的依存關系是相互選擇協同進化的結果，B正確；花序的特化并未產生生殖隔離，故不是新物種形成的必要條件，C錯誤；自然選擇決定生物進化的方向，D錯誤。
二、生物多樣性的形成
基礎知識·雙基夯實
1．生物多樣性的形成
(1)主要內容：_遺傳多樣性__(基因多樣性)、物種多樣性和_生態系統多樣性__。生物多樣性的形成經歷了漫長的_進化歷程__。
(2)研究生物進化歷程的主要依據：_化石__。
(3)生物進化歷程中的關鍵事件
a．最初地球上的生物主要是海洋中種數不多的原核生物——細菌(包括藍細菌)。這一時期的生態系統是只有_生產者和分解者__的兩極生態系統。
b．有性生殖的出現，生物實現了_基因重組__，增強了其變異的_多樣性__，生物進化的速度明顯_加快__，多細胞植物和動物的種類不斷_增多__。
c．寒武紀大爆發：海洋中有大量的無脊椎動物物種爆發式地迅速形成。大量的動物構成了生態系統的第三極——_消費者__，使生態系統具有更加復雜的結構。
d．生物的登陸改變著陸地環境，陸地上復雜的環境又為生物的進化提供了廣闊的舞臺。
e．在進化過程中，許多物種由于_不適應環境__的變化而絕滅。例如恐龍絕滅?？铸埖慕^滅為_哺乳類__的興盛騰出了空間，使生物進化翻開了嶄新的一頁。
2．生物進化理論在發展
(1)以自然選擇學說為核心的現代生物進化理論對自然界的生命史作出了科學的解釋：_適應__是自然選擇的結果；_種群__是生物進化的基本單位；_突變和基因重組__提供進化的原材料，_自然選擇__導致種群基因頻率的_定向__改變，進而通過_隔離__形成新的物種；生物進化的過程實際上是_生物與生物__、_生物與無機環境__協同進化的過程；_生物多樣性__是協同進化的結果。
(2)中性突變學說：大量的基因突變是_中性的__，自然選擇對這些基因突變不起作用，因此有人主張，決定生物進化方向的是_中性突變__的逐漸積累，而不是_自然選擇__。
(3)間斷平衡學說：根據許多物種是在 短時間內　迅速形成的現象，有人提出物種形成并不都是_漸變__的過程，而是物種_長期穩定__與_迅速形成新種__交替出現的過程。
活|學|巧|練
1.捕食者的存在有利于增加物種多樣性。( √ )
2．生物多樣性的根本原因是物種多樣性。( × )
3．生物多樣性包括遺傳多樣性、種群多樣性和生態系統多樣性三個層次。( × )
4．現代生物進化理論是科學的，所以達爾文的自然選擇學說已經過時了。( × )
5．現代生物進化理論認為變異是不定向的，由自然選擇導致種群基因頻率的定向改變。( √ )
6．中性突變理論認為決定生物進化方向的是中性突變的逐漸積累。( √ )
合|作|探|究
仔細觀察課本P120～P121的圖6－13生物進化的歷程示意圖?；卮鹣铝袉栴}：
1．最早出現的是哪一類生物？它們生活在什么環境中？
提示：最早出現的生物是厭氧的單細胞生物，它們生活在原始海洋中。
2．陸生植物和陸生動物的出現誰先誰后？前者為后者提供了什么條件？
提示：植物先登陸；前者為后者提供氧氣、食物條件。
3．寒武紀時地球上的生態系統有什么特點？
提示：海洋中大量無脊椎動物物種爆發式地迅速形成，大量動物構成了生態系統的第三極——消費者，使生態系統具有更加復雜的結構。
4．恐龍大約是什么時候絕滅的？物種絕滅對生物多樣性會產生怎樣的影響？
提示：恐龍是在白堊紀末全部絕滅的。物種絕滅對生物多樣性的影響是復雜的，恐龍的絕滅有利于哺乳動物的興盛。
歸|納|提|升
1.生物多樣性的形成
(1)內容：生物多樣性主要包括遺傳多樣性(基因多樣性)、物種多樣性和生態系統多樣性。
(2)形成原因：生物的進化。
(3)三個層次之間的聯系
2．生物進化歷程
(1)研究生物進化歷程的主要依據：化石。
(2) 進化
歷程
典例2 生物多樣性是協同進化的結果。下列與進化和生物多樣性有關的表述正確的是( A )
A．一個物種的形成或絕滅會影響到若干其他物種的進化
B．物種之間的協同進化都是通過物種之間的競爭實現的
C．地球上的生態系統從古至今都是由生產者、消費者和分解者組成的
D．生物多樣性的形成是指新的物種不斷形成的過程
解析： 一個物種的形成或絕滅會影響到若干其他物種的進化，A正確；物種之間的協同進化是通過物種之間的生存斗爭或種間互助實現的，B錯誤；真核生物出現之前的漫長歲月中，生態系統是只有生產者和分解者的兩極生態系統，C錯誤；生物多樣性主要包括基因多樣性、物種多樣性、生態系統多樣性，D錯誤。
變式訓練 下列關于協同進化與生物多樣性的敘述中不正確的是( D )
A．協同進化導致了生物多樣性的形成
B．捕食者的存在對被捕食者種群是有益的
C．野兔的保護色和鷹銳利的目光是它們協同進化的結果
D．生物多樣性的形成即新物種的形成
解析： 協同進化導致了生物多樣性的形成，A正確；捕食者的存在對被捕食者種群是有益的，因為捕食者把被捕食群體中的老、弱、病、幼體捕獲了，留下來的是種群內更加優良的個體，從而有利于被捕食者種群的繁衍，B正確；野兔與鷹之間是捕食關系，二者在相互選擇中實現了協同進化，據此可知，野兔的保護色和鷹銳利的目光是它們協同進化的結果，C正確；生物多樣性包括三個層次的內容，基因多樣性、物種多樣性和生態系統多樣性，因此生物多樣性的形成不單指新物種的形成，D錯誤。
協同進化的類型
協同進化的類型 包含類型 舉例
不同物種之間 互利共生 豆科植物與根瘤菌
捕食 獵豹和斑馬
寄生 黏液瘤病毒和兔子
競爭 作物與雜草
生物與無機環境之間 生物影響環境、環境影響生物 地球最早是無氧環境→厭氧生物→光合生物出現→空氣中有了氧氣→出現好氧生物
典例3 協同進化不會發生在( B )
A．獵豹和斑馬之間
B．淺色樺尺蛾和深色樺尺蛾之間
C．好氧型生物和環境之間
D．雜草和水稻之間
解析： 協同進化發生在不同物種之間、生物與無機環境之間，A、C、D三項不符合題意，淺色樺尺蛾和深色樺尺蛾屬于同一物種，故選B項。
1．協同進化是生物進化中一種常見的現象，下列敘述錯誤的是( D )
A．有細長花距的蘭花和有細長的吸管似口器的蛾，兩者相互選擇協同進化
B．獵豹與羚羊的“軍備競賽”是協同進化的結果
C．物種之間的協同進化主要通過生存斗爭實現
D．協同進化就是生物與無機環境之間在相互影響中不斷進化和發展
解析： 協同進化包括生物與生物之間、生物與無機環境之間的相互影響。
2．下列關于生物進化的敘述，正確的是( B )
A．進化過程中霉菌比細菌出現得早
B．進化過程中藍細菌比好氧細菌出現得早
C．有性生殖生物比無性生殖生物進化得慢
D．哺乳動物必定生活在陸地上
解析： 霉菌是真核生物，細菌是原核生物，真核生物的出現晚于原核生物，A錯誤；生物通過有性生殖，實現了基因重組，增加了生物變異的多樣性，推動了生物進化，故有性生殖生物比無性生殖生物進化得快，C錯誤；哺乳動物不一定生活在陸地上，如鯨是哺乳動物，但生活在水中，D錯誤。
3．下列關于現代生物進化理論的敘述，正確的是( B )
A．生物進化的過程實際上是生物與生物之間協同進化的過程
B．生物多樣性是協同進化的結果
C．能為生物進化提供原材料的是有利變異
D．個體是生物進化的基本單位
解析： 生物進化的過程實際上是生物與生物、生物與無機環境協同進化的過程，A錯誤；可遺傳變異無論是有利變異還是不利變異，都能為生物進化提供原材料，C錯誤；種群是生物進化的基本單位，D錯誤。
學|霸|記|憶
1.不同物種之間、生物與無機環境之間在相互影響中不斷進化和發展，這就是協同進化。生物多樣性包括遺傳多樣性(基因多樣性)、物種多樣性和生態系統多樣性三個方面。
2．現代生物進化理論的主要內容有：(1)適應是自然選擇的結果；(2)種群是生物進化的基本單位；(3)突變和基因重組提供進化的原材料，自然選擇導致種群基因頻率的定向改變，進而通過隔離形成新的物種；(4)生物進化的過程實際上是生物與生物之間、生物與無機環境之間協同進化的過程；(5)生物多樣性是協同進化的結果。第1節　生物有共同祖先的證據
課標要求
1．嘗試通過化石記錄、比較解剖學和胚胎學等事實，說明當今生物具有共同的祖先。
2．嘗試通過細胞生物學和分子生物學等知識，說明當今生物在新陳代謝、DNA的結構與功能等方面具有許多共同特征。
核心素養
1．基于化石的直接證據，認同當今生物具有共同的祖先。(生命觀念、科學思維)
2．比較解剖學、胚胎學、細胞生物學和分子生物學等間接證據，舉例說明當今生物具有許多共同特征。(生命觀念、科學思維)
一、地層中陳列的證據——化石
基礎知識·雙基夯實
1．達爾文的生物進化論
2．化石
(1)概念：化石是指通過自然作用保存在地層中的古代生物的_遺體__、_遺物__或_生活痕跡__等。
(2)作用：利用化石可以確定地球上曾經生活過的生物的_種類__及其_形態__、_結構__、_行為__等特征。因此，化石是研究生物進化_最直接__、_最重要__的證據。
(3)分布：大部分化石發現于_沉積巖__的地層中。
(4)結論：大量化石證據，證實了生物是由_原始的共同祖先__經過漫長的地質年代逐漸進化而來的，而且還揭示出生物由_簡單到復雜__、由_低等到高等__、由_水生到陸生__的進化順序。
活|學|巧|練
1.生物的遺物或生活痕跡也可能形成化石。( √ )
2．通過化石可以了解已經絕滅的生物的形態結構特點，推測其行為特點。( √ )
3．較晚形成的地層中，沒有較簡單、較低等的生物化石。( × )
合|作|探|究
分析教材P101圖6－2及思考·討論，回答下列問題：
1．生物化石在地質層中的分布有何規律？支持達爾文的共同由來學說嗎？
提示：不同地層的形成年代不同，越早形成的地層中首次出現的生物越低等，生物特征越簡單；越晚形成的地層中首次出現的生物越高等，生物特征越復雜；根據圖6－2可判斷地球上所有的生物都是由原始的共同祖先進化來的。支持。
2．赫氏近鳥龍化石與恐龍和鳥類身體結構的比較，可以作出怎樣的推測？
提示：基于化石證據可判斷赫氏近鳥龍既具有恐龍的特征，也具有鳥類的特征，屬于恐龍和鳥類的過渡類型，這說明鳥類很可能是由恐龍進化來的。
3．少女露西的骨骼化石與黑猩猩和人類骨骼結構的比較，支持人猿共祖說嗎？
提示：支持，露西既有人類的特征，也有黑猩猩的特征，說明人類與黑猩猩可能有共同的祖先。
歸|納|提|升
1.化石的形成
在漫長的地質年代里，地球上曾經生活過無數的生物，這些生物死亡之后會留下遺體或是生活過的痕跡，這些生物遺體中的有機物被分解殆盡，堅硬的部分如外殼、骨骼等與包圍在周圍的沉積物一起經過石化變成了石頭，這些石化了的生物遺體、遺跡就稱為化石。
2．化石的種類
(1)遺體化石：是指古生物遺體本身幾乎全部或部分保存下來的化石。
(2)遺跡化石：是指古生物活動或存在過的痕跡化石，其中最主要的是足跡。
(3)遺物化石：是指古代動物的糞便、卵(蛋)以及人類祖先使用的工具等。
3．化石作用的分析和總結
(1)利用化石可以確定地球上曾經生活過的生物的種類及其形態、結構、行為等特征。例如，從動物的牙齒化石推測它們的飲食情況；從動物的骨骼化石推測其體型大小和運動方式；從植物化石推測它們的形態、結構和分類地位等。
(2)利用化石在地層中出現的位置可以揭示它們的相對年代。不同地層的形成年代不同，越早形成的地層中首次出現的生物越低等，生物結構越簡單；越晚形成的地層中首次出現的生物越高等，生物結構越復雜。
(3)證實了生物是由原始的共同祖先經過漫長的地質年代逐漸進化而來的。
(4)縱觀各個地層的化石記錄，呈現出生物體結構復雜性增加的總趨勢。
(5)揭示了生物由簡單到復雜、由低等到高等、由水生到陸生的進化順序。
典例1 生物的遺體、遺物或生活痕跡，由于某種原因被埋藏在地層中，經過若干萬年的復雜變化形成化石。下列關于化石的敘述，正確的是( C )
A．所有的古生物都能形成化石
B．在越古老地層中形成化石的生物越高等
C．化石是研究生物進化的重要證據
D．在越淺的地層中形成化石的生物越低等
解析： 并不是所有的古生物都能形成化石，A錯誤；越古老的地層，成為化石的生物越簡單、越低等，B錯誤；化石是研究地球上生物進化的最直接、最重要的證據，C正確；越淺的地層中，形成化石的生物越復雜、越高等，D錯誤。
變式訓練 一個古生物學家研究巖石層中的化石層，鑒定出一個物種。他認為這個物種在一個較長的歷史年代中沒有發生什么變化。他作出這個判斷的依據是( C )
A．該物種的化石出現在較老的巖石層中
B．該物種的化石出現在較新的巖石層中
C．該物種的化石出現在較老和較新的巖石層中
D．該物種的化石在巖石層中從未出現過
解析： 化石是研究生物進化的最直接、最重要的證據，化石在地層中的出現具有一定順序，越是古老的地層中形成化石的生物結構越簡單，越是晚期地層中形成化石的生物結構越復雜。該物種的化石出現在較老的和較新的巖石層中，說明該物種在較長的年代中都沒有發生什么變化。
二、當今生物體上進化的印跡——其他方面的證據
基礎知識·雙基夯實
1．比較解剖學證據
研究比較脊椎動物的器官、系統的_形態和結構__，可以為這些生物是否有共同祖先尋找證據。
2．胚胎學證據
(1)胚胎學的概念：研究動植物_胚胎的形成__和_發育過程__的學科。
(2)脊椎動物在胚胎發育早期都有彼此相似的階段，這個證據支持了人和其他脊椎動物有_共同祖先__的觀點。
3．細胞和分子水平的證據
(1)當今生物有許多共同的特征，如都有能進行_代謝、生長和增殖__的細胞，細胞有共同的_物質基礎和結構基礎__等，這是對生物有_共同祖先__這一論點的有力支持。
(2)不同生物的_DNA和蛋白質__等生物大分子的共同點，提示人們當今生物有著_共同的原始祖先__，其差異的大小則揭示了當今生物種類_親緣關系的遠近__，以及它們在_進化史上__出現的順序。
活|學|巧|練
1.親緣關系越近的生物，其蛋白質或核酸分子的相似性越高。( √ )
2．組成人和黑猩猩的細胞色素c氨基酸序列的差異最小，由此說明人和黑猩猩的親緣關系最近。( √ )
3．比較解剖學發現，不同種類的哺乳動物的前肢形態結構差別很大，說明這些動物沒有共同祖先。( × )
4．通過對比不同物種的基因序列，可推斷不同物種的親緣關系。( √ )
5．有共同祖先的生物個體在形態結構上沒有差異。( × )
合|作|探|究
1.閱讀教材P102的比較解剖學證據，根據圖6－3進行觀察與思考：
(1)蝙蝠的翼、鯨的鰭、貓的前肢和人的上肢骨骼在結構組成方面相同嗎？這說明了什么？
(2)蝙蝠的翼、鯨的鰭、貓的前肢和人的上肢在形態方面相同嗎？這說明了什么？
提示：(1)這4種前(上)肢骨骼在結構組成方面是相同的，都由肱骨、橈骨、尺骨、腕骨、掌骨和指骨組成，并且排列順序也一致。說明這4種生物是由共同的原始祖先進化而來的。
(2)人的上肢和其他動物的前肢，在形態方面有很大的差異。這是這些生物生活在不同的環境中，向著不同的方向進化，適應各自生活環境的結果，說明了結構與功能相適應，體現了生物與環境相適應的特點。
2．運用圖中提供的各種動物DNA的堿基順序與人類相比的數據以及你已有的知識，回答下面的問題：
(1)哪一種靈長類動物與人類的親緣關系最密切？為什么？
(2)解釋為什么黑猩猩、人類和大猩猩能夠產生有著相同氨基酸順序的酶和蛋白質類激素？
提示：(1)黑猩猩。因為黑猩猩與人類的DNA的堿基順序有99.01%相同，比另外兩種動物都高，且與人類開始分歧進化的時間比另外兩種動物都短。
(2)因為黑猩猩、人類和大猩猩DNA的堿基順序的差異不大于2%，而基因控制合成蛋白質，所以黑猩猩、人類和大猩猩能夠產生有著相同氨基酸順序的酶和蛋白質類激素。
歸|納|提|升
1.生物進化其他方面證據的歸納總結
項目 證據 結論
比較解剖學證據 蝙蝠的翼、鯨的鰭、貓的前肢、人的上肢所在部位和結構組成相似 它們的起源相同，都是由共同的原始祖先進化而來的
胚胎學證據 人和魚的胚胎在發育早期出現鰓裂和尾，隨著發育的進行，人的鰓裂和尾消失了，而成年的魚仍然保留了鰓和尾；脊椎動物在胚胎發育早期都有彼此相似的階段 脊椎動物和人都是由共同的祖先進化而來的，它們之間存在著或遠或近的親緣關系；原始祖先生活在水中
細胞水平的證據 除病毒外，生物都有能進行代謝、生長和增殖的細胞，細胞有共同的物質基礎和結構基礎 支持生物由共同的祖先進化而來
分子水平的證據 不同生物的DNA和蛋白質既有共同點，又有差異 生物有共同的祖先；差異的大小揭示了生物種類親緣關系的遠近，以及它們在進化史上出現的順序
2.不同生物在細胞和分子水平上的相同或相似之處的總結
(1)細胞水平：不同的細胞都有細胞膜、細胞質、核糖體等結構。
(2)分子水平
①不同的細胞絕大多數生命活動所需的能量都是由ATP直接提供。
②生物的遺傳物質都是核酸。
③生物都共用一套遺傳密碼子。
④遺傳信息的傳遞都遵循中心法則，傳遞的過程中都遵循堿基互補配對原則。
典例2 下列關于證明生物進化證據的論述，正確的是( D )
A．化石是保存在地層中的古地質年代的動植物的遺體，是研究生物進化的直接證據
B．蝙蝠的翼和人的手的結構的相似性可以說明兩種生物是由共同祖先演化而來的
C．比較人和其他脊椎動物的胚胎發育過程可知人和其他脊椎動物之間存在血緣關系
D．現存的不同生物之間親緣關系越近，其DNA序列和蛋白質中氨基酸序列相似度越高
解析： 化石是指通過自然作用保存在地層中的古代生物的遺體、遺物或生活痕跡，化石是研究生物進化的直接證據，A錯誤；蝙蝠的翼和人的上肢是同源器官，可以說明兩種生物是由共同祖先進化而來的，B錯誤；比較人和其他脊椎動物的胚胎發育過程可知人和其他脊椎動物之間存在親緣關系，C錯誤；現存的不同生物之間親緣關系越近，其DNA序列和蛋白質中氨基酸序列相似度越高，D正確。
變式訓練 (2023·山東威海期末)化石、比較解剖學、胚胎學、分子生物學等在研究生物進化過程中起了重要的作用。下列有關生物進化的敘述，錯誤的是( B )
A．已經發現的大量化石證據支持達爾文的共同由來學說
B．鯨的鰭和蝙蝠的翼在外部形態、功能上不同，說明它們是由不同的祖先演化而來的
C．人和魚的胚胎發育經歷了有鰓裂及有尾的階段，可以用人和魚有共同祖先來解釋
D．親緣關系越近的生物，在細胞代謝、DNA的結構與功能等方面共同特征越多
解析： 鯨的鰭和蝙蝠的翼在外部形態、功能上不同，但它們的內部結構卻基本一致，說明它們屬于同源器官，由共同的原始祖先進化而來，B錯誤。
從細胞水平找到生物進化的證據
1．無論原核生物還是真核生物，它們的細胞都有相似的基本結構。
2．細胞進行生命活動所需要的能量幾乎全部來自細胞呼吸；有氧呼吸和無氧呼吸的第一階段基本相同，都是在細胞質基質中進行的，都能產生ATP。
3．原核細胞中的藍細菌和真核細胞中的葉肉細胞都有與光合作用有關的色素和酶等，它們都能進行光合作用，把光能轉化為化學能，將無機物轉化為貯藏能量的有機物。
典例3 下列不能作為支持生物有共同祖先的證據的是( D )
A．所有生物共用一套遺傳密碼
B．所有生物都由ATP供能
C．各種生物的細胞具有基本相同的結構
D．所有生物的生命活動都是靠能量驅動的
解析： 從細胞和分子水平看，當今生物有許多共同的特征，比如都有能進行代謝、生長和增殖的細胞，細胞有共同的物質基礎和結構基礎等，這是對生物有共同祖先這一論點的有力支持。所有生物的生命活動都是靠能量驅動的，這不能說明所有生物有共同祖先。
1．(2023·天津質檢)生物進化的證據是多方面的，其中能作為直接證據的是( A )
A．化石證據 B．胚胎學證據
C．比較解剖學證據 D．分子生物學證據
解析： 研究生物進化最直接、最主要的證據是化石。
2．(2023·山東濟寧月考)下列關于生物化石的敘述，正確的是( B )
A．生物化石都是由生物體的堅硬部分形成的
B．生物化石為研究生物進化提供了最直接、最可靠的證據
C．在越古老的地層里，形成化石的生物越復雜、高等
D．在地質年代較晚期的地層里不可能找到低等生物的化石
解析： 化石是指通過自然作用保存在地層中的古代生物的遺體、遺物或生活痕跡等，因此，生物化石不都是由生物體的堅硬部分形成的，A錯誤。一般來說，在越古老的地層中，形成化石的生物越簡單、低等，C錯誤。有些低等的生物能適應環境在地球上生存下來，因此，在地質年代較晚期的地層里也可能找到低等生物的化石，D錯誤。
3．地球上現存生物來自共同祖先，有關細胞和分子水平的證據的說法錯誤的是( D )
A．大多數現存生物的遺傳物質都是DNA
B．親緣關系越近的生物，其DNA序列相似性越高
C．人類與猩猩、恒河猴以及兔的血紅蛋白基因中的堿基序列有一定的相似性
D．不同生物細胞色素c的氨基酸序列存在較大差異
解析： 細胞生物的遺傳物質都是DNA，細胞生物在生物分類中占大部分，故大多數現存生物的遺傳物質都是DNA，A正確；親緣關系越近的生物，其DNA序列相似性越高，B正確；人類與猩猩、恒河猴以及兔的血紅蛋白基因表達出來的血紅蛋白都具有相同的功能，可得出人類與猩猩、恒河猴以及兔的血紅蛋白基因中的堿基序列有一定的相似性，C正確；不同生物細胞色素c的氨基酸序列不一定存在較大差異，如人和黑猩猩的細胞色素c的氨基酸序列差別不大，D錯誤。
學|霸|記|憶
1.達爾文的生物進化論主要由兩大學說組成：共同由來學說和自然選擇學說。
2．化石為研究生物進化提供了直接的證據，比較解剖學和胚胎學以及細胞和分子水平的研究，都給生物進化論提供了有力的支持。第3節　種群基因組成的變化與物種的形成
第1課時　種群基因組成的變化
課標要求
1．舉例說明種群內的某些可遺傳變異將賦予個體在特定環境中的生存和繁殖優勢。
2．闡明具有優勢性狀的個體在種群中所占比例將會增加。
3．說明自然選擇促進生物更好地適應特定的生存環境。
核心素養
1．闡述種群、種群基因庫、基因頻率等概念的內涵。(生命觀念)
2．運用數學方法討論種群基因頻率的變化。(生命觀念、科學思維)
一、種群和種群基因庫
基礎知識·雙基夯實
1．種群是生物進化的基本單位
自然選擇直接作用的是生物的個體，而且是個體的_表型__，但個體的_表型__也會隨著個體的死亡而消失，決定表型的_基因__卻可以隨著生殖而世代延續，并且在群體中擴散，因此，研究生物的進化，除了研究個體和表型外，還必須研究群體_基因組成__的變化。
2．種群和種群基因庫
(1)種群概念：生活在一定區域的_同種__生物全部個體的集合。
(2)種群特點
a．種群中的個體并不是機械地集合在一起。
b．一個種群其實就是一個_繁殖__的單位，雌雄個體可以通過繁殖將各自的_基因__遺傳給后代。
c．種群在繁衍過程中，個體有新老交替，_基因__卻代代相傳。
(3)基因庫和基因頻率
a．基因庫：一個種群中全部個體所含有的_全部基因__，叫作這個種群的基因庫。
b．基因頻率
Ⅰ.概念：在一個種群基因庫中，某個基因占_全部等位基因數__的比值。
Ⅱ.計算公式：某基因的基因頻率＝×100%。
活|學|巧|練
1.一個種群中某基因占所有基因數的比值叫作基因頻率。( × )
2．在環境條件保持穩定的前提條件下，種群的基因頻率不會發生變化。( × )
3．若親子代間基因頻率不變，基因型頻率也一定不變。( × )
4．種群是生物進化的基本單位，自然選擇的直接選擇對象是個體的表型。( √ )
合|作|探|究
1.從遺傳學上看，金魚都是鯽魚的“變種”。生活在同一個池塘中不同類型的金魚可以雜交，產生表型差異較大的各種金魚。
(1)生活在同一個池塘中的全部金魚構成了一個種群。為什么生物進化的基本單位是種群而不是個體？
(2)這個種群中的金魚所含有的基因相同嗎？該種群的全部個體所含有的全部基因叫作什么？
提示：(1)種群中的個體并不是機械地集合在一起的。一個種群其實就是一個繁殖單位，雌雄個體可以通過繁殖將各自的基因遺傳給后代。
(2)不完全相同；基因庫。
2．某昆蟲種群中決定翅色為綠色的基因為A，決定翅色為褐色的基因為a，抽樣調查100個個體，測得基因型為AA、Aa、aa的個體數分別為30、60、10個。假設該昆蟲種群非常大，所有的雌雄個體間都能自由交配并產生后代，沒有遷入和遷出，不同體色的個體生存和繁殖的機會是均等的，基因A和a都不產生突變。根據孟德爾的分離定律計算并回答問題：
(1)根據上述完成下表：
親代基因型的比值 AA(30%) Aa(60%) aa(10%)
配子的比值 A( 30%　) A( 30%　)a( 30%　) a( 10%　)
子一代基因型頻率 AA( 36%　) Aa( 48%　) aa( 16%　)
子一代基因頻率 A( 60%　) a( 40%　)
子二代基因型頻率 AA( 36%　) Aa( 48%　) aa( 16%　)
子二代基因頻率 A( 60%　) a( 40%　)
(2)子三代以及若干代以后，種群的基因頻率會同子一代一樣嗎？
(3)要使種群的基因頻率不發生改變，此種群應具備哪些條件？
(4)同時具備(3)題條件的種群存在嗎？這說明了什么？
提示：(2)子三代以及若干代以后，種群的基因頻率與子一代一樣。
(3)要使種群基因頻率世代不變，要滿足以下條件：①種群非常大；②種群中所有的雌雄個體間都能自由交配并產生后代；③沒有基因突變；④沒有遷入和遷出；⑤沒有自然選擇(不同個體生存和繁殖的機會是相等的)。
(4)不存在。自然界種群的基因頻率一定發生改變。
歸|納|提|升
自交和自由交配時基因頻率和基因型頻率的變化規律
交配方式 基因頻率 基因型頻率
自交 不改變 改變，且純合子增多，雜合子減少
自由交配 處于遺傳平衡 不改變 不改變
不處于遺傳平衡 改變 改變
[易錯警示](1)影響基因頻率的因素不只是環境，還有突變、生物的遷移等。
(2)基因頻率不改變，基因型頻率不一定保持不變。如雜合子Aa自交后代，基因頻率不變，而基因型頻率改變。
典例1 已知一批豌豆種子中AA和Aa個體的數目之比為1∶2，在自然狀態下種植，若不同植株結實率相同，每一代都淘汰aa的植株，則F2中AA∶Aa為( C )
A．3∶2 B．5∶4
C．7∶2 D．19∶8
解析： 這批豌豆中，AA占1/3，Aa占2/3，其中1/3AA自交后代不發生性狀分離，基因型均為AA；2/3Aa自交后代發生性狀分離，后代為2/3×(1/4AA、1/2Aa、1/4aa)，F1中，AA、Aa、aa的數量之比為(1/3＋2/3×1/4)∶(2/3×1/2)∶(2/3×1/4)＝3∶2∶1，淘汰aa的植株后，AA占3/5、Aa占2/5，其中3/5AA自交后代不發生性狀分離，基因型均為AA；2/5Aa自交后代發生性狀分離，后代為2/5×(1/4AA、1/2Aa、1/4aa)，F2中，AA、Aa、aa的數量之比為(3/5＋2/5×1/4)∶(2/5×1/2)∶(2/5×1/4)＝7∶2∶1。
變式訓練 (2023·湖北省高一期末)現有一個由AA、Aa、aa三種基因型個體組成的動物種群，已知該種群中具有繁殖能力的個體之間通過隨機交配進行繁殖，而aa個體不具有繁殖能力。該種群繁殖一代，若子代中AA∶Aa∶aa＝9∶6∶1，則親代中AA、Aa和aa的數量比可能為( B )
A．4∶3∶4 B．5∶5∶1
C．6∶2∶3 D．4∶1∶4
解析： 設親代具有繁殖能力的個體中AA的比例為x，則Aa的比例為1－x，產生的配子A的比例為x＋(1－x)/2＝(1＋x)/2，a配子的比例為(1－x)/2，隨機交配的后代中，AA所占的比例為[(1＋x)/2]2＝9/16，可求得x＝1/2，即該種群具有繁殖能力的個體中AA和Aa所占比例均為1/2，但親本中aa的數量無法計算，故選項B符合題意。
二、種群基因頻率的變化及自然選擇對種群基因頻率變化的影響
基礎知識·雙基夯實
1．種群基因頻率的變化
(1)可遺傳變異的來源
(2)可遺傳變異的形成、特點和作用
a．形成：_基因突變__產生新的等位基因；通過有性生殖過程中的基因重組，可以形成多種多樣的_基因型__。
b．特點：隨機的、_不定向的__。
c．作用：只是提供生物進化的_原材料__，不能決定生物進化的方向。
(3)突變的有利和有害是相對的，是由_生存環境__決定的。
2．自然選擇對種群基因頻率變化的影響
(1)原因：在自然選擇的作用下，具有有利變異的個體有更多的機會產生后代，種群中相應基因的頻率會_不斷提高__；相反，具有不利變異的個體留下后代的機會少，種群中相應基因的頻率會_下降__。
(2)結果：在自然選擇的作用下，_種群的基因頻率__會發生定向改變，導致生物朝著一定的方向不斷進化。
活|學|巧|練
1.從根本上講，沒有突變，就沒有生物的進化。( √ )
2．突變具有低頻性，不能為生物進化提供原材料。( × )
3．有害突變不能成為生物進化的原材料。( × )
4．所有變異都不能決定生物進化的方向，但都能提供進化的原材料。( × )
合|作|探|究
樺尺蛾的體色受一對等位基因S和s控制，黑色(S)對淺色是顯性的。
樺尺蛾種群的基因型頻率分別為SS 10%，Ss 20%，ss 70%。S基因的頻率為20%。在樹干變黑這一環境條件下(假如樹干變黑不利于淺色樺尺蛾的生存)，使得種群中淺色個體每年減少，黑色個體每年增加。
(1)請分析S、s基因產生的原因，并分析可遺傳變異在生物進化中的意義。
(2)根據基因型頻率計算每年基因頻率，將結果寫在下表中(結果取整數)。
計算項目 第1年占比 第2年占比 第3年占比
基因型頻率 SS 10% 11.5% 13%
Ss 20% 23% 26%
ss 70% 65.5% 61%
基因頻率 S 20% ① 23%　 ③ 26%　
s 80% ② 77%　 ④ 74%　
結論：自然選擇會使種群基因頻率發生_定向__改變。
(3)根據上面的數據分析，樹干變黑的環境對樺尺蛾淺色個體的出生率有影響嗎？樹干變黑的環境對樺尺蛾體色基因頻率產生了什么影響？
(4)自然選擇在基因頻率改變的過程中有什么作用？
提示：(1)S和s基因是通過基因突變產生的?；蛲蛔優樯镞M化提供了原材料，基因重組和染色體變異也是生物變異的重要來源。可遺傳變異產生了大量的不定向的變異，為生物的進化提供了原材料。
(3)有影響。許多淺色個體可能在沒有交配、產卵前就已被天敵捕食。樹干變黑的環境使控制淺色的s基因頻率逐漸下降，S基因頻率逐漸提高。
(4)自然選擇使種群的基因頻率發生定向改變，自然選擇決定了生物的進化方向。
歸|納|提|升
有關基因頻率與進化的分析和總結
(1)影響種群基因頻率變化的因素
①外因：自然選擇。
②內因：基因突變和部分染色體變異如缺失和重復等能直接引起基因頻率的變化，基因重組只改變了基因型頻率，在自然選擇的作用下淘汰部分個體后可引起基因頻率的變化。
(2)自然選擇決定生物進化的方向
(3)進化的實質是種群基因頻率的改變。
(4)進化中的定向與不定向
①變異是不定向的。
②自然選擇是定向的。
③種群基因頻率的變化是定向的。
④生物進化的方向是定向的。
典例2 (2023·山東濰坊高一期末)某果蠅種群中的個體自由交配，在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ時間段都經歷多代繁殖過程，定期隨機抽取100個個體，測得基因型為AA、aa的個體數量變化曲線如圖所示。下列相關敘述錯誤的是( B )
A．在Ⅰ時間段內A的基因頻率是40%
B．在Ⅱ時間段內出現的變化是基因突變造成的
C．在Ⅰ→Ⅲ時間段內該果蠅種群發生了進化
D．同一基因型個體在不同時期適應環境的能力是不同的
解析： 分析題圖可知，在Ⅰ時間段，AA＝20個，aa＝40個，Aa＝40個，該階段a的基因頻率＝(40×2＋40)÷200×100%＝60%，A的基因頻率＝(20×2＋40)÷200×100%＝40%，A正確；在Ⅱ時間段內出現的變化是自然選擇造成的，B錯誤；在Ⅲ時間段AA＝40個，aa＝20個，Aa＝40個，該時間段a的基因頻率＝(20×2＋40)÷200×100%＝40%，A的基因頻率＝(40×2＋40)÷200×100%＝60%。生物進化的實質是種群基因頻率的改變，在Ⅰ→Ⅲ時間段，A和a的基因頻率發生了改變，說明種群發生了進化，C正確；通過曲線圖的變化可知，同一基因型個體在不同時期適應環境的能力是不同的，D正確。
變式訓練 鐮狀細胞貧血由基因突變引起，其致病基因為隱性基因(用a表示)。只有隱性純合子才會發病，攜帶者不發病且對瘧疾的抵抗力高于正常人。在非洲某些瘧疾流行的地區，攜帶者比例在20%左右；現在美洲黑人中攜帶者的比例已降到了8%。下列敘述錯誤的是( A )
A．非洲瘧疾流行地區a基因的基因頻率大約為30%
B．美洲黑人中a基因頻率的下降是自然選擇的結果
C．非洲瘧疾流行地區，鐮狀細胞貧血致病基因攜帶者的比例可能會增加
D．在一定外界條件下，突變基因的有害性與有利性是可以轉化的
解析： 根據題干信息無法計算出非洲瘧疾流行地區a基因的基因頻率，A項錯誤；基因頻率的改變是自然選擇的結果，B項正確；非洲瘧疾流行地區，鐮狀細胞貧血致病基因攜帶者不發病，且對瘧疾的抵抗力更高，更適應環境，所以其所占比例可能會增加，C項正確；在一定外界條件下，突變基因的有害性與有利性是可以轉化的，D項正確。
三、探究抗生素對細菌的選擇作用
基礎知識·雙基夯實
1．原理：一般情況下，一定濃度的抗生素會殺死細菌，但變異的細菌可能產生_耐藥性__。在實驗室連續培養細菌時，如果向培養基中添加抗生素，耐藥菌有可能存活下來。
2．目的要求：通過觀察細菌在含有抗生素的培養基上的生長狀況，探究抗生素對細菌的_選擇作用__。
3．方法步驟
(1)用記號筆在培養皿的底部畫2條相互垂直的直線，將培養皿分為4個區域，分別標記為①～④。
(2)取少量細菌的培養液，用_無菌的涂布器__均勻地涂抹在培養基平板上。
(3)用無菌的鑷子先夾取1張_不含抗生素__的紙片放在①號區域的中央，再分別夾取1張_抗生素__紙片放在②～④號區域的中央，蓋上皿蓋。
(4)將培養皿倒置于37 ℃的恒溫箱中培養12～16 h。
(5)觀察培養基上細菌的生長狀況。紙片附近是否出現了抑菌圈？如果有，測量和記錄每個實驗組中_抑菌圈的直徑__，并取平均值。
(6)從_抑菌圈邊緣__的菌落上挑取細菌，接種到已滅菌的液體培養基中培養，然后重復步驟(2)～(5)。如此重復幾代，記錄每一代培養物抑菌圈的直徑。
注意：實驗結束后，應將耐藥菌、培養基、紙片等進行_高溫滅菌__處理。
4．結果：在培養基上_有__(填“有”或“無”)細菌生長，在放有抗生素紙片的區域_無__(填“有”或“無”)細菌生長。連續培養幾代后，抑菌圈的直徑會_變小__。
5．結論：抗生素對細菌具有_定向選擇__作用。
活|學|巧|練
1.細菌在抗生素的誘導作用下產生了抗藥性基因。( × )
2．本實驗所使用的涂布器、培養皿等都要進行滅菌處理。( √ )
合|作|探|究
1.為什么要從抑菌圈邊緣的菌落上挑取細菌？
提示：抗生素能夠殺死細菌，抑菌圈邊緣抗生素濃度較低，可能存在具有耐藥性的細菌，因此要從抑菌圈邊緣的菌落上挑取細菌。
2．在本實驗的培養條件下，耐藥菌所產生的變異是有利還是有害的？你怎么理解變異是有利還是有害的？
提示：有利的，變異的有利或有害取決于生物所處的環境條件，在本實驗的環境條件下，耐藥性強的細菌的存活率高，故為有利變異。有利于細菌的變異對人類可能是有害的，面對不同的主體，應辯證地看待變異的有利或有害。
3．濫用抗生素的現象十分普遍。例如，有人生病時覺得去醫院很麻煩，就直接吃抗生素；有的禽畜養殖者將抗生素添加到動物飼料中。你認為這些做法會有什么后果？
提示：濫用抗生素會使病菌的抗藥基因不斷積累，具有抗藥性的細菌不斷增多，導致抗生素藥物失效。
歸|納|提|升
(1)抗生素不是誘變因子，因此細菌耐藥性變異的產生與抗生素無關。
(2)細菌產生耐藥性變異的過程屬于基因突變，而基因突變具有不定向性。
(3)濾紙片上的抗生素殺死了其周圍的細菌，使其不能形成菌落而出現抑菌圈。
(4)耐藥菌產生的機理
典例3 (2023·青島高一期末)利用“抗生素紙片擴散法”觀察某細菌在含有抗生素的培養基上的生長狀況，可探究抗生素對細菌的選擇作用。下列關于該實驗的說法，錯誤的是( B )
A．實驗中應將不含抗生素的紙片和抗生素紙片分別放置在培養基的不同區域
B．實驗結果顯示在抗生素紙片的區域出現抑菌圈，不能支持基因突變是普遍存在的
C．從抑菌圈邊緣的菌落上挑取細菌繼續培養，連續選擇幾代后抑菌圈的直徑會變小
D．在本實驗條件下，細菌產生的耐藥性變異是有利變異
解析： 為研究抗生素對細菌的選擇作用，實驗中采用了不含抗生素的紙片作為對照，并將不含抗生素的紙片和抗生素紙片分別放置在培養基的不同區域，A正確；抗生素紙片區域出現抑菌圈，支持基因突變具有普遍性，B錯誤；抑菌圈邊緣的菌落對該抗生素不敏感，從抑菌圈邊緣的菌落上挑取細菌繼續培養，連續選擇幾代后抑菌圈的直徑會變小，C正確；在本實驗中，能夠耐藥的細菌生存下來，不能耐藥的細菌不能生長繁殖，因此在抗生素的選擇下，細菌產生的耐藥性變異是有利變異，D正確。
變式訓練 為探究兩種抗生素對某細菌的抑菌效果，設計如下圖所示實驗方案，在無菌固體培養基表面上涂布被檢測的細菌，放置甲、乙和丙三個圓形濾紙片(抗生素可在培養基擴散，濾紙片周圍出現抑菌圈的大小能反映其抑菌效果)，下列說法錯誤的是( D )
A．抑菌最有效的是抗生素b
B．浸泡濾紙片的抗生素a、b濃度應相同
C．丙濾紙片起到對照作用
D．此方法可檢測抗生素對病毒的抑制效果
解析： 分析題圖可知，浸泡過抗生素b的濾紙片周圍的抑菌圈最大，說明抗生素b的抑菌效果最好，A項正確；該實驗中兩種抗生素的濃度應相同，目的是保證單一變量，B項正確；浸泡過無菌水的丙組應為空白對照組，C項正確；抗生素可抑制細菌生長，但不能抑制病毒的繁殖，且病毒并不能在固體培養基上生長繁殖，故不能用此方法檢測抗生素對病毒的抑制效果，D項錯誤。故選D項。
一、種群中基因頻率的計算規律
通過定義法(個體數)計算基因頻率
(1)若某基因在常染色體上或X、Y染色體同源區段上，則基因頻率＝×100%。
(2)若某基因只出現在X染色體上，則基因頻率＝×100%。
典例4 在一次紅綠色盲的調查中，共調查男女各200名，調查發現，女性紅綠色盲基因的攜帶者有15人，患者有5人，男性患者有11人。那么這個群體中紅綠色盲基因的頻率是( B )
A．4.5%　 B．6%　
C．9%　 D．7.8%
解析： 因為女性的性染色體組成為XX，男性為XY，紅綠色盲基因(用b表示)及其等位基因(用B表示)只位于X染色體上，所以基因b共有15×1＋5×2＋11×1＝36(個)，因此紅綠色盲基因的頻率＝×100%＝6%。
二、根據基因型頻率計算基因頻率的方法(針對位于常染色體上或X、Y染色體同源區段上的基因)
A的基因頻率＝AA的基因型頻率＋Aa的基因型頻率；a的基因頻率＝aa的基因型頻率＋Aa的基因型頻率。
典例5 某小麥種群中TT個體占20%，Tt個體占60%，tt個體占20%，由于某種病害導致tt個體全部死亡，則病害發生前后該種群中T的基因頻率分別是( B )
A．50%、50% B．50%、62.5%
C．62.5%、50% D．50%、100%
解析： 由題意可知，病害發生前的各種基因型頻率是TT＝20%、Tt＝60%、tt＝20%，所以病害發生前T的基因頻率＝20%＋×60%＝50%；病害發生后，tt個體全部死亡，TT的基因型頻率為20%÷(20%＋60%)＝25%，Tt的基因型頻率為60%÷(20%＋60%)＝75%，所以病害發生后T的基因頻率＝25%＋×75%＝62.5%。
三、運用男性基因型頻率計算該地區X染色體上基因頻率(以紅綠色盲為例)
紅綠色盲為伴X染色體隱性遺傳病，色盲基因b位于X染色體上，男性中色盲占x%，則此地區Xb(男性中的＝女性中的＝人群中的)的基因頻率也為x%，此地區女性中色盲率則為(x%)2。
典例6 (2023·湖南婁底質檢)在一個種群中(雌∶雄＝1∶1)，XBXB的個體占20%，XbXb的個體占10%，XbY的個體占20%，則XB和Xb的基因頻率分別是( A )
A．60%,40% B．80%,20%
C．40%,60% D．70%,30%
解析： 因為這個種群中雌∶雄＝1∶1，XBXB的個體占20%，XbXb的個體占10%，所以XBXb的個體占20%；XbY的個體占20%，XBY應占30%，XB的基因頻率＝(20%×2＋20%＋30%)÷(50%×2＋50%)＝60%，所以Xb的基因頻率為40%，A正確，B、C、D錯誤。
四、根據遺傳平衡定律計算基因頻率和基因型頻率
1．前提：在理想種群中。
(1)種群足夠大。
(2)所有雌、雄個體之間自由交配并產生后代。
(3)沒有遷入和遷出。
(4)沒有自然選擇。
(5)沒有基因突變。
2．計算公式：當等位基因只有兩個(設為A、a)時，設p表示A的基因頻率，q表示a的基因頻率，則：
基因型AA的頻率＝p2；
基因型Aa的頻率＝2pq；
基因型aa的頻率＝q2；
(p＋q)2＝p2＋2pq＋q2＝1。
若已知某種純合子的基因型頻率，即可直接開方求出相應基因的頻率。如在進行有性生殖的理想種群中，某種群隱性性狀(aa)的頻率為0.01，則a基因的頻率為＝0.1。
3．自交與自由交配后代的基因頻率、基因型頻率的變化分析
(1)某種群的所有個體自交，若沒有進行選擇，則自交后代的基因頻率不變，基因型頻率會改變，并且雜合子的基因型頻率降低，純合子的基因型頻率升高。
(2)某種群的所有個體隨機交配，在無基因突變、各種基因型的個體生活力相同時，處于遺傳平衡的種群自由交配遵循遺傳平衡定律，上下代之間種群的基因頻率及基因型頻率不改變。
典例7 在某植物種群中，AA個體占16%，aa個體占36%，該種群隨機交配產生的后代中AA個體百分比、A基因頻率和自交產生的后代中AA個體百分比、A基因頻率的變化依次為( C )
A．增大，不變；不變，不變
B．不變，增大；增大，不變
C．不變，不變；增大，不變
D．不變，不變；不變，增大
解析： 該種群中，A基因頻率＝16%＋×(1－16%－36%)＝40%，a基因頻率為60%。根據遺傳平衡定律可知，隨機交配后，基因頻率及基因型頻率不變。而自交的結果為16%AA16%AA,48%Aa 48%＝12%AA∶24%Aa∶12%aa；因此自交產生的后代中AA基因型頻率＝16%＋12%＝28%，A基因頻率＝28%＋×24%＝40%。
1．現代生物進化理論認為，突變和基因重組產生生物進化的原材料，下列哪種變異現象不屬于此類突變的范疇？( A )
A．黃色×黃色→黃色、綠色
B．紅眼果蠅中出現了白眼
C．貓叫綜合征
D．無子西瓜
解析： 現代生物進化理論中的突變是廣義的突變，包括基因突變和染色體變異兩個方面。黃色×黃色出現綠色性狀的變異屬于性狀分離，不屬于此類突變的范疇。紅眼果蠅中出現白眼的變異屬于基因突變，貓叫綜合征屬于染色體結構變異，無子西瓜屬于染色體數目變異，故選A項。
2．(2023·河北省石家莊市高一下學期期末)人類發展的歷史也是一部生物進化史，下列有關敘述正確的是( A )
A．自然選擇的方向不同使各地區的種群基因庫存在差異
B．物種是生物繁殖和進化的基本單位
C．自然選擇決定了生物變異和進化的方向
D．生物進化的實質是種群基因型頻率的改變
解析：自然選擇的方向不同使各地區的種群基因庫存在的差異越來越多，A正確；種群是生物繁殖和進化的基本單位，B錯誤；自然選擇決定了生物進化的方向，而生物變異是不定向的，C錯誤；生物進化的實質是種群基因頻率的改變，D錯誤。故選A。
3．(2022·廣西玉林市玉州區高一期末)從某果蠅種群中隨機抽取250只個體，測得基因型為AA、Aa、aa的個體分別是80只、150只、20只。該果蠅種群中，A與a的基因頻率分別是( B )
A．65%、35% B．62%、38%
C．95%、5% D．40%、60%
解析：在一個種群基因庫中，某個基因占全部等位基因數的比率，叫作基因頻率。根據題意可知，A基因的數量是2×80＋150＝310個，a基因的數量是2×20＋150＝190個，所以A的基因頻率為310÷(250×2)＝62%，a的基因頻率為190÷(250×2)＝38%，故B項正確，A、C、D項錯誤。
學|霸|記|憶
1.生活在一定區域的同種生物全部個體的集合叫作種群，如一片草地上的所有蒲公英。
2．突變和基因重組都是隨機的、不定向的，有利還是有害取決于生物的生存環境，不能決定生物進化的方向。
3．在自然選擇的作用下，種群的基因頻率會發生定向改變，導致生物朝著一定的方向不斷進化。生物進化的實質是種群基因頻率的改變，自然選擇決定生物進化的方向。第2節　自然選擇與適應的形成
課標要求
1．說明適應的普遍性和相對性。
2．說明自然選擇促進生物更好地適應特定的生存環境。
核心素養
1．理解自然選擇學說的要點，并能利用自然選擇學說解釋簡單的進化現象。(生命觀念)
2．理解適應是自然選擇的結果，并能闡明自然選擇形成了生物的多樣性與統一性。(科學思維)
一、適應的普遍性和相對性
基礎知識·雙基夯實
1．適應的含義
(1)生物的_形態結構__適合于完成一定的_功能__。
(2)生物的形態結構及其功能適合于該生物在一定的_環境__中生存和繁殖。
2．適應的特性
(1)普遍性：適應是普遍存在的，所有的生物都具有適應環境的特征。
(2)相對性：適應是針對一定的_環境條件__而言的。
活|學|巧|練
1.適應不僅是指生物對環境的適應，也包括生物的結構與功能相適應。( √ )
2．適應是普遍存在的。( √ )
3．適應的形成離不開生物的遺傳和變異(內因)與環境(外因)的相互作用。( √ )
4．適應相對性的根本原因是遺傳物質的穩定性與環境不斷變化之間的矛盾。( √ )
合|作|探|究
請分析情境1和情境2中的實例，回答下列問題：
情境1：仙人掌葉變成刺狀適于干旱環境；猛獸和猛禽具有銳利的牙齒(或喙)和尖銳的爪，適于食肉；魚有鰓適于水中生活；動物的保護色、警戒色；鳥的結構特征適于飛行；陽坡和陰坡分布的植物類型不同等實例。
情境2：枯葉蝶離開枯葉的環境更容易被天敵捕食；如果降雪延遲，白色羽毛的雷鳥反而容易被天敵發現。
1．情境1中具體的實例說明了適應具有什么樣的特點？
提示：適應具有普遍性。
2．情境2中的實例說明了適應具有什么樣的特點？請從適應的角度分析該特點的原因是什么。
提示：適應具有相對性。適應性特征來自遺傳，即來源于可遺傳的有利變異的逐代積累，是對之前的環境適應的結果。由于環境總是處于不斷變化中的，遺傳的穩定性與環境不斷變化之間的矛盾是適應相對性的根本原因。
歸|納|提|升
適應的相對性的分析和總結
(1)適應的相對性的含義：每種生物對環境的適應性都不是絕對的、完全的適應，它是一定程度上的適應，一種暫時的現象，而不是永久的。當環境條件出現較大的變化時，適應就變成了不適應，有時還成為有害的甚至致死的因素。
(2)適應相對性的根本原因：遺傳物質的穩定性與環境不斷變化之間的矛盾。
典例1 松毛蟲鮮艷的花紋是一種警戒色，是一種巧妙的適應，大多數鳥怕吃松毛蟲，而杜鵑卻愛吃松毛蟲。因此，松毛蟲的顏色、花紋反而有利于杜鵑的捕食，這可以說明下列哪項的實例( B )
A．適應的普遍性 B．適應的相對性
C．適者生存 D．自然選擇
解析： 松毛蟲的體色本來是對環境的適應，但卻有利于杜鵑的捕食，說明適應是相對的。
變式訓練 下列有關適應的說法，錯誤的是( B )
A．枯葉蝶的翅很像一片枯葉，這是枯葉蝶對環境的一種適應
B．個別生物不具有適應環境的特征
C．適應有普遍性
D．適應有相對性
解析： 適應有普遍性，所有生物都有適應環境的特征。
二、適應是自然選擇的結果
基礎知識·雙基夯實
1．拉馬克進化學說
(1)主要觀點：徹底否定了物種不變論，所有的生物都是由更古老的生物進化來的，各種生物的適應性特征的形成都是由于_用進廢退__和_獲得性遺傳__。
(2)評價：拉馬克的進化學說在當時是_有進步意義__的，但他對適應形成的解釋是膚淺的，未被人們普遍接受。
2．達爾文自然選擇學說
(1)解釋模型
(2)對適應的解釋
①適應的來源是_可遺傳的變異__，適應是_自然選擇__的結果。
②群體中出現_可遺傳的有利變異__和_環境的定向選擇__是適應形成的必要條件。
(3)進步意義
①使人們認識到生物是在自然選擇的作用下_不斷發展變化__的，使生物學第一次擺脫了神學的束縛，走上了科學的軌道。
②揭示了生物界的_統一性__是由于所有的生物都有_共同祖先__。
③科學地解釋了生物的_多樣性和適應性__是進化的結果。
(4)局限性：對于遺傳和變異的認識還局限于_性狀__水平，不能科學地解釋遺傳和變異的本質。
3．達爾文以后進化理論的發展
(1)發展的原因
①關于遺傳和變異的研究，已經從性狀水平深入到_基因__水平，人們逐漸認識到了_遺傳和變異__的本質。
②關于適應以及物種的形成等問題的研究，已經從以生物個體為單位，發展到以_種群__為基本單位。
(2)發展的結果：形成了以_自然選擇__為核心的現代生物進化理論。
活|學|巧|練
1.生存斗爭僅僅是指同種生物不同個體之間對食物和空間的爭奪。( × )
2．生物進化的內因是生存斗爭。( × )
3．由于缺少草而吃樹葉的長頸鹿脖子越來越長，符合拉馬克的觀點。( √ )
4．達爾文認識到遺傳和變異的本質并做出了科學的解釋。( × )
5．現代生物進化理論的核心是自然選擇學說，研究對象為生物個體。( × )
合|作|探|究
下圖表示達爾文對長頸鹿進化形成過程的解釋，請據圖回答下列問題：
1．長頸鹿祖先的個體間頸和前肢的長短有差異嗎？由此說明什么問題？
提示：有差異，說明變異是不定向的。
2．在旱季缺乏青草的時期，頸和前肢長短不同的個體生存機會相等嗎？由此說明什么問題？
提示：不相等，頸和前肢長些的個體，在生存斗爭中容易獲得食物，從而得以生存并繁殖，說明食物在決定長頸鹿變異個體的生存和淘汰過程中，起到了選擇作用。
3．請分別利用拉馬克和達爾文的進化觀點，解釋長頸鹿脖子長的原因。
提示：拉馬克觀點解釋：長頸鹿在旱季缺乏青草的時期就會伸長脖子去吃高處的樹葉，這樣長期“使用”它的脖子，久而久之，脖子就更長了(用進廢退)，之后這一性狀遺傳給了下一代(獲得性遺傳)。
達爾文觀點解釋：在缺乏青草的干旱時期，那些頸部和四肢都較長的個體會有較多的機會吃到高處的樹葉，能夠生存下來，并繁殖后代，而那些頸部和四肢較短的個體則無法得到足夠的食物，不容易生存下來，也無法繁殖后代，所以頸部和四肢較短的長頸鹿逐漸被淘汰。
4．通過對長頸鹿的進化歷程的分析，解釋一下達爾文自然選擇學說中遺傳變異和自然選擇的關系。
提示：變異是不定向的，自然選擇的直接對象就是生物的變異性狀，定向篩選出有利變異和不利變異，通過遺傳使生物微小的有利變異得以積累加強。
歸|納|提|升
自然選擇學說和拉馬克進化學說的比較
比較項目 自然選擇學說 拉馬克進化學說
區 別 變異 變異是不定向的，本來就有；環境和生物都不能決定生物變異的方向 變異是定向的，環境和生物的意愿可決定變異的方向
適應 環境 適者生存，不適者被淘汰 環境和生物的意愿決定的變異都適應環境
進化 方向 自然選擇決定 生物自身決定
聯系 認為生物不是神造的，而是由更古老的生物進化來的
典例2 (2023·湖北質檢)查爾斯·達爾文(1809—1882)于1859年出版了《物種起源》，提出了進化論的兩大學說：共同由來學說和自然選擇學說。達爾文的進化理論學說對人類社會產生了深刻影響，并且隨著生物科學的發展，形成了以自然選擇學說為核心的現代生物進化理論。下列有關闡述錯誤的是( A )
A．生物進化的證據是多方面的，而胚胎學為研究生物進化提供了直接證據
B．所有生物都由ATP直接供能，這對生物有共同祖先的論點提供有力支持
C．達爾文的自然選擇學說揭示了生物的多樣性和適應性是生物進化的結果
D．種群中出現可遺傳的有利變異和環境的定向選擇是適應形成的必要條件
解析： 通過化石可以了解已滅絕生物的形態結構特點，化石是研究生物進化最直接的證據，A錯誤；所有生物都由ATP直接供能，這對生物有共同祖先的論點提供了有力支持，B正確；達爾文的自然選擇學說揭示了生物的多樣性和適應性是生物進化的結果，C正確；種群中出現可遺傳的有利變異和環境的定向選擇是適應形成的必要條件，D正確。
變式訓練 達爾文的進化論主要由兩大學說組成，共同由來學說和自然選擇學說。下列不屬于達爾文進化論觀點的是( D )
A．生物是不斷進化的
B．適應是自然選擇的結果
C．適應的來源是可遺傳的變異
D．達爾文的自然選擇學說解釋了遺傳和變異的本質
解析： 達爾文進化論認為有利變異可通過遺傳與自然選擇逐步積累，生物是不斷進化的，A不符合題意；適應是自然選擇的結果屬于達爾文進化論觀點，B不符合題意；適應的來源是可遺傳的變異屬于達爾文進化論觀點，C不符合題意；達爾文的自然選擇學說無法科學解釋遺傳和變異的本質，D符合題意。
對達爾文自然選擇學說的理解
(1)自然選擇(定向選擇)的對象。
①直接對象是生物的性狀。
②間接對象是相關的基因型。
③根本對象是與性狀相對應的基因。
(2)自然選擇的因素：外界環境(環境不是誘變因素而是選擇因素)，包括無機環境和生物環境。
(3)自然選擇的手段：生存斗爭(包括生物與環境、生物與生物之間的斗爭)。
(4)進化的內因：遺傳和變異。
①生物的變異是不定向的，其中變異可分為有利變異和不利變異。
②遺傳的作用：使生物微小的有利變異得以積累加強，從而形成適應特定環境的生物新類型。
(5)選擇的結果：適者生存，不適者被淘汰。一般外界環境條件變化越劇烈，選擇越頻繁，生物進化速度就越快。
典例3 某地區甲蟲的抗藥性情況如下圖所示(“×”表示死亡，“√”表示存活)，據圖判斷( D )
無抗藥性×　　　　弱抗藥性×
中抗藥性√　　　　強抗藥性√
A．農藥引起了原始甲蟲的變異
B．原始甲蟲發生了定向變異
C．強抗藥性的甲蟲發生了進化
D．農藥對甲蟲的抗藥性狀進行了選擇
解析： 根據達爾文的自然選擇學說可知，生物的變異在先，選擇在后，所以原始甲蟲的群體中本身就存在變異個體，農藥只是起選擇作用，且變異是不定向的，A、B兩項錯誤，D項正確；題目中只是體現農藥對不同變異的個體進行了選擇，使弱抗藥性的個體以及無抗藥性的個體被淘汰，中抗藥性的個體以及強抗藥性的個體被保留下來，沒有體現強抗藥性的甲蟲發生了進化，C項錯誤。
1．下列關于生物適應的說法，錯誤的是( C )
A．生物的形態結構適合于完成一定的功能體現了結構與功能的適應
B．生物體的形態結構及其功能適合于該生物在一定的環境中生存和繁殖，體現了生物對環境的適應
C．適應是普遍存在的，并且高等生物的適應能力高于低等生物
D．適應具有相對性，說明生物適應環境的特征有時可能不利于生存
解析： 所有生物都具有與環境相適應的特征，但不是越高等的生物適應能力越強，如大熊貓屬于高等動物，但瀕臨滅絕。適應具有相對性，生物適應環境的特征由于環境條件的變化，可能反而不利于生存，例如雷鳥冬季換羽，如果不下雪，白色的羽毛反而更容易被天敵發現。
2．下列不屬于拉馬克進化學說的是( C )
A．鯨沒有牙齒，是因為它們吞食浮游生物
B．長頸鹿的頸很長是采食高處樹葉反復伸頸的結果
C．羚羊聽覺靈敏、奔跑快是長期自然選擇的結果
D．蛇身體細長無足，是經常出入鼠穴捕食的結果
解析： A、B、D選項都是拉馬克進化學說的觀點；C選項是達爾文自然選擇學說的觀點。
3．對達爾文自然選擇學說的正確理解是( B )
①環境改變使生物產生適應性的變異
②可遺傳的變異是生物進化的基礎
③變異是不定向的
④變異是定向的
⑤變異經過長期的自然選擇和遺傳積累就可能產生出生物的新類型
A．②④⑤ B．②③⑤
C．①②④ D．①③⑤
解析： 生物的變異是不定向的，環境改變時，具有適應性變異的生物生存的機會多，③正確，①④錯誤；可遺傳的變異是生物進化的基礎，②正確；經過長期的自然選擇和遺傳積累，變異可能產生出生物的新類型，⑤正確。
學|霸|記|憶
1.適應包括兩方面的含義：一是指生物的形態結構適合于完成一定的功能；二是指生物的形態結構及其功能適合于該生物在一定的環境中生存和繁殖。
2．適應具有普遍性和相對性。第2課時　隔離在物種形成中的作用
課標要求
闡述變異、選擇和隔離可導致新物種形成。
核心素養
1．闡明物種、生殖隔離等概念。(生命觀念)
2．說明隔離在物種形成中的作用。(科學思維)
一、隔離與物種的概念
基礎知識·雙基夯實
1．物種的概念
能夠在自然狀態下相互交配并且產生_可育__后代的一群生物。
2．隔離
(1)概念：不同群體間的個體，在自然條件下_基因__不能自由交流的現象。
(2)常見類型
項目類型 發生范圍 結果
生殖隔離 不同物種間 ①不能相互_交配__；②即使交配成功，也不能產生_可育后代__
地理隔離 _同種__生物 使種群間不能發生_基因交流__
活|學|巧|練
1.二倍體西瓜和四倍體西瓜通過雜交可產生三倍體西瓜，因此二倍體西瓜和四倍體西瓜是同一物種。( × )
2．不同種群間的個體不能進行基因交流，說明種群間存在生殖隔離。( × )
3．交配后能產生后代的一定是同一物種。( × )
合|作|探|究
三倍體牡蠣肉鮮味美，素有“海的玄米”之稱。三倍體牡蠣培育的過程是：用適宜濃度的6－二甲氨基嘌呤誘導二倍體牡蠣處于減數分裂Ⅱ的次級卵母細胞，抑制第二極體的釋放，然后讓該細胞與二倍體牡蠣的精子結合。
1．形態、結構一致的三倍體牡蠣和二倍體牡蠣是一個物種嗎？為什么？
提示：不是；三倍體和二倍體無法交配，不能產生后代。
2．如何判斷兩種生物是否為同一個物種？
提示：看兩種群間是否存在生殖隔離。若能夠在自然狀態下相互交配并且產生可育后代，則是一個物種；若在自然狀態下不能相互交配，或即使能交配成功，也不能產生可育后代，則是兩個物種。
歸|納|提|升
1.物種和種群的比較
項目 種群 物種
概念 生活在一定區域的同種生物的全部個體的集合。種群是生物進化和繁殖的基本單位。同一種群內的個體之間可以進行基因交流 在自然狀態下能夠相互交配和繁殖，并能夠產生可育后代的一群生物個體
范圍 較小范圍內的同種生物的所有個體 由分布在不同區域內的同種生物的許多種群組成
判斷標準 ①種群必須具備“三同”，即同一時間、同一地點、同一物種；②同一物種的不同種群不存在生殖隔離，交配能夠產生可育后代 ①主要是具有一定的形態結構、生理功能和在自然條件下能自由交配并且產生可育后代(無生殖隔離)；②不同物種之間存在生殖隔離
聯系 ①一個物種可以包括許多種群；②同一個物種的多個種群之間存在著地理隔離，長期發展下去可成為不同的亞種，進而可形成多個新物種
2.判斷是否形成新物種類試題的解法
(1)判斷依據：是否產生生殖隔離。
(2)判斷方法：不能相互交配，或即使能交配成功，也不能產生可育后代。
典例1 下列關于物種的說法不正確的是( B )
A．不同種群的生物可能屬于同一個物種
B．一個物種只含有一個生物
C．同一物種具有相似的形態和生理特征
D．同一物種在自然狀態下，能通過有性生殖繁殖后代，且后代也有繁殖能力
解析： 能夠在自然狀態下相互交配并且產生可育后代的一群生物稱為一個物種，所以不同種群的生物可能屬于同一物種，A、D正確；一個物種一般含有多個生物，B錯誤；同一物種的形態結構和生理功能表現相似，C正確。
變式訓練 下列有關種群和物種的敘述，正確的是( A )
A．同一種群個體間可以相互交配產生后代，同一物種的個體間也能相互交配產生后代
B．種群是生物進化的基本單位，物種是生物繁殖的基本單位
C．種群的基因頻率總是在不斷地變化，物種的基因頻率往往保持不變
D．物種基因庫的基因一般不如種群基因庫的基因豐富
解析： 同一種群內的個體都是同一物種，可以相互交配產生后代；物種是指能夠在自然狀態下相互交配并產生可育后代的一群生物；種群是生物進化和繁殖的基本單位；種群的基因頻率不是一成不變的，物種的基因頻率也是不斷變化的；物種基因庫是同一物種的各個種群基因的總和，種群基因庫是指該種群中全部個體所含有的全部基因，前者比后者更豐富。
二、隔離在物種形成中的作用
基礎知識·雙基夯實
1．新物種的形成過程
2．結論：_隔離__是物種形成的必要條件。
活|學|巧|練
1.物種的形成可以不經過隔離。( × )
2．地理隔離導致的結果是不能產生可育的后代。( × )
3．地理隔離的出現導致基因頻率改變，標志著新物種的形成。( × )
4．生殖隔離一定來自地理隔離。( × )
合|作|探|究
結合教材P117“思考·討論”，回答下列問題：
1．南美洲大陸的一種地雀來到加拉帕戈斯群島后，在不同島嶼上形成不同種群，在自然狀態下，這些不同種群之間能進行基因交流嗎？為什么？
提示：不能；因為存在地理隔離。
2．不同島嶼上的地雀種群進化方向相同嗎？為什么？
提示：不同；因為不同島嶼上的環境不同，自然選擇的方向不同。
3．研究表明，后來即使將不同島嶼上的地雀種群混合飼養，它們之間也不能繁殖，為什么？
提示：因為它們之間已存在生殖隔離，已進化為不同物種。
4．通過地雀的形成過程，說明物種形成需要以下環節：
(1)_突變和基因重組__為生物的進化提供原材料。
(2)_自然選擇__決定生物進化的方向。
(3)_隔離__是物種形成的必要條件，_生殖隔離__的出現意味著新物種的產生。
5．物種的形成必須經過長期的地理隔離嗎？能否在短時間內就形成生殖隔離？請舉例說明。
提示：地理隔離不是必須的；如用低溫或秋水仙素處理萌發的二倍體西瓜幼苗即可獲得四倍體西瓜，四倍體西瓜是新物種，沒有經過長期的地理隔離。
歸|納|提|升
1.地理隔離和生殖隔離的比較
(1)圖解
(2)表解
比較項目 地理隔離(圖中A) 生殖隔離(圖中B)
特點 一旦發生某種地質變化，兩個分開的小種群重新相遇，可以再融合在一起 一旦形成就保持物種間基因的不可交流性，從而保證了物種的相對穩定
聯系 地理隔離是物種形成的量變階段；生殖隔離是物種形成的質變階段，是形成新物種的標志
長期的地理隔離不一定形成生殖隔離，生殖隔離的形成也不一定經過地理隔離
2.“新物種”必須具備兩個條件
(1)與原物種間已形成生殖隔離(不能雜交或能雜交但后代不育)。
(2)物種必須是可育的。如三倍體無子西瓜、騾均不可稱為“物種”，因為它們均是“不育”的，而四倍體西瓜相對于二倍體西瓜則是“新物種”，因為它與二倍體西瓜雜交產生的子代(三倍體西瓜)不育，意味著二者之間已產生生殖隔離，故已成為另一類物種。
典例2 下列關于新物種形成的敘述，正確的是( C )
A．生物進化的結果就是形成新物種
B．生殖隔離是地理隔離的必然結果
C．產生生殖隔離是形成新物種的必要條件
D．基因突變一定能導致新物種的產生
解析： 生物進化的實質是種群基因頻率的改變，但不一定形成新物種，A錯誤；地理隔離后雜交不一定導致生殖隔離，如東北虎和華南虎，二者打破地理隔離后雜交可以產生可育后代，B錯誤；基因突變可以產生新基因，但不一定形成新物種，D錯誤。
變式訓練 隔離在生物進化中發揮著非常重要的作用，下列有關隔離的敘述，錯誤的是( C )
A．隔離是物種形成的必要條件
B．隔離阻止了種群間的基因交流
C．不同的物種之間必然存在著地理隔離
D．馬和驢雜交產生了后代騾，但二者仍存在生殖隔離
解析： 不同的物種之間必然存在著生殖隔離，即使生活在同一個區域也不能進行基因交流，C錯誤。
1．物種形成的三大模式
2．物種形成與生物進化的關系
內容 物種形成 生物進化
標志 生殖隔離出現 種群基因頻率改變
變化后生物與原生物的關系 屬于不同物種 可能屬于一個物種
二者關系 生物進化的實質是種群基因頻率改變，這種改變可大可小，不一定會突破物種的界限，生物進化不一定導致新物種的形成，但物種形成一定有生物進化
典例3 如圖表示某類植物的進化過程：物種A先是進化為A1、A2、A3，后又分別進化成為B、C、D三個物種。下列敘述正確的是　　( B )
A．A1、A2、A3應當生活在相同的地理空間
B．B與C存在生殖隔離，但有可能相互雜交產生后代
C．A2中一部分個體計入A3群體，兩者間不能進行基因交流
D．A1、A2、A3的生存環境相似，則發生的基因突變也相似
解析： A1、A2、A3是由同一物種A進化而來的，它們又進化為B、C、D三個物種，但它們可能生活在不同的地理空間，A錯誤；B與C存在生殖隔離，但有可能相互雜交產生后代，只是后代不育，B正確；A2中一部分個體計入A3群體，兩者間能進行基因交流，C錯誤；A1、A2、A3的生存環境相似，但基因突變具有不定向性，故發生的基因突變不一定相似，D錯誤。
1．甲島分布著A、B兩種鳥，乙島分布著C鳥，C鳥是A鳥的遷移后代，下列敘述錯誤的是( B )
A．生活在乙島上的C鳥的全部個體構成一個種群
B．A、B兩種鳥中出現的變異均可為生物進化提供原材料
C．自然選擇導致A、B兩種鳥種群基因頻率發生定向改變
D．C鳥與A鳥產生了地理隔離，但不一定產生生殖隔離
解析： 種群是指生活在一定區域的同種生物全部個體的集合，生活在乙島上的C鳥的全部個體構成一個種群，A項正確；變異分可遺傳變異和不可遺傳變異，可遺傳變異為生物進化提供了原材料，B項錯誤；自然選擇決定生物進化的方向，可引起種群基因頻率發生定向改變，C項正確；A鳥遷移到乙島成C鳥，C鳥與A鳥產生了地理隔離，但不一定產生生殖隔離，D項正確。
2．下列關于物種和種群的關系的敘述，正確的是( B )
A．不同的生物種群通過自然選擇而形成同一物種
B．同一物種可以形成多個不同的種群
C．種群間的個體相互交配而形成同一物種
D．一個種群中可有一個或多個物種
解析： 不同的生物種群通過自然選擇可以形成不同的物種，A項錯誤；同一物種因為地理隔離可以形成多個不同的種群，B項正確；種群間的個體相互交配并能產生可育的后代，才屬于同一物種，C項錯誤；一個種群中只有一個物種，一個物種可有多個種群，D項錯誤。
3．在一個果蠅種群中，雌雄果蠅數量相等，且雌雄個體之間可以自由交配。若種群中A的基因頻率為80%，a的基因頻率為20%。在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ時間段都經歷多次繁殖過程，定期隨機抽取計算出A和a的基因頻率變化曲線如圖所示。則下列說法錯誤的是( D )
說明：實線表示A的基因頻率變化，虛線表示a的基因頻率變化
A．經歷了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ時間段，該種群產生了進化，但不一定有新物種產生
B．若該基因位于常染色體上，Ⅰ和Ⅲ的時間段中雌雄雜合子的基因型頻率都是32%，Ⅱ時間段中雜合子的基因型頻率可以達到最大值
C．在第Ⅰ和 Ⅲ時間段中A和a的基因頻率不變，多次繁殖的后代基因型頻率也不變
D．若該對等位基因只位于X染色體上，經歷三個時間段后，種群中XAXa、XAY的基因型頻率分別為32%、20%
解析： 在三個時間段中基因頻率發生了改變，所以該種群產生了進化，生物發生進化不一定產生新的物種，生殖隔離是新物種形成的標志，A正確；若該等位基因位于常染色體時，在Ⅰ和Ⅲ的兩個時間段中，雌雄雜合子的基因型頻率都是2×80%×20%＝32%，圖中Ⅱ時間段中當A基因頻率和a基因頻率相等時，雜合子的基因型頻率可以達到最大值，B正確；由于在第Ⅰ和第Ⅲ時間段中，A和a的基因頻率都不變，該個體是自由交配的個體，所以后代的基因型頻率也不變，C正確；若該對等位基因只位于X染色體上，經歷三個時間段后，則雌果蠅中XAXa的基因型頻率為32%，雄果蠅中XAY的基因型頻率為20%，雌雄果蠅數量相等，因此XAXa、XAY的基因型頻率分別為16%、10%，D錯誤。故選D。
學|霸|記|憶
1.能夠在自然狀態下相互交配并且產生可育后代的一群生物稱為一個物種。判斷兩個種群的生物是否屬于同一物種就是看能否能自由交配并產生可育后代。物種形成的標志是產生生殖隔離。
2．物種形成的3個環節：(1)突變和基因重組；(2)自然選擇；(3)隔離。一般的物種形成是經過長期的地理隔離，經過不同環境的選擇，最終達到生殖隔離而形成新的物種。但不是都要經過地理隔離才能形成新物種，如二倍體植物形成四倍體植物。

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