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第3節　種群基因組成的變化與物種的形成
學有目標——課標要求必明 記在平時——核心語句必背
1.闡述種群、種群基因庫、基因頻率等概念的內涵。2.運用數學方法討論種群基因頻率的變化。3.闡明自然選擇對種群基因頻率變化的影響。4.說明隔離在物種形成中的作用。 1.種群是生物進化的基本單位。2.突變和基因重組提供進化的原材料。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。4.隔離是物種形成的必要條件。
【主干知識梳理】
一、種群和種群基因庫
1．種群
(1)概念：三要素
(2)特點：種群是生物進化和繁殖的基本單位。
2．基因庫：一個種群中全部個體所含有的全部基因。
3．基因頻率：在一個種群基因庫中，某個基因占全部等位基因數的比值。
二、種群基因頻率的變化
1．可遺傳的變異來源
2．可遺傳的變異的形成
(1)可遺傳的變異的形成：基因突變產生的等位基因，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，從而使種群中出現多種多樣可遺傳的變異類型。
(2)可遺傳的變異的特點
(3)可遺傳的變異的結果：使種群基因頻率發生了改變。
3．可遺傳的變異的利害性
變異的有利和有害是相對的，是由生存環境決定的。
4．種群基因突變數的計算方法
某種群基因突變數＝個體基因數×突變率×個體數。
三、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．選擇的對象
(1)直接作用對象：個體的表型。
(2)實質：決定表型的基因。
3．選擇的結果
(1)生物性狀上：朝著有利變異的方向不斷進化。
(2)基因上：種群的基因頻率會發生定向改變。
4．進化的實質：種群基因頻率的改變。
四、隔離在物種形成中的作用
1．物種與隔離
(1)物種
(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：
類型 發生范圍 結果
生殖隔離 不同物種間 a.不能相互交配b.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
2．隔離在物種形成中的作用
(1)新物種的形成過程：
(2)結論：隔離是物種形成的必要條件。
【教材微點發掘】
1．請根據圖示，結合教材相關內容，回答下列問題：
(1)樺尺蛾種群中產生的可遺傳變異的類型有突變(包括基因突變和染色體變異)和基因重組。
(2)對樺尺蛾種群來說，在自然選擇過程中直接受選擇的是表型還是基因型？請說明理由。
提示：直接受選擇的是表型，因為天敵看到的是性狀，而不是控制性狀的基因。
(3)樺尺蛾種群發生(填“發生”或“沒發生”)進化。生物進化的實質是種群基因頻率的改變。
(4)決定樺尺蛾進化方向的是變異還是自然選擇？為什么？
提示：自然選擇。因為變異是不定向的，自然選擇是定向的，自然選擇決定生物進化的方向。
2．斑馬的染色體數為22對，驢的染色體數為31對，斑馬和驢雜交產生的后代兼具斑馬和驢的特征，稱為斑驢獸或驢斑獸，俗稱“斑驢”。(教材第118頁練習“拓展應用”第1題發掘)
(1)雜交產生的后代是不可育的，因為斑馬和驢存在生殖隔離。
(2)從染色體組的角度解釋雜交產生的后代不可育的原因是斑馬和驢的雜交后代染色體數為53條，無法通過減數分裂產生正常的配子。
教材問題提示
(一)思考·討論1(教材第111頁)
1．(1)A配子占60%，a配子占40%。
(2)子代的基因型頻率：AA占36%，Aa占48%，aa占16%。
(3)子代種群的基因頻率：A占60%，a占40%。
(4)計算結果如表所示：
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%)
子代基因型頻率 AA(36%) Aa(48%) aa(16%)
子代基因頻率 A(60%) a(40%)
子二代、子三代以及若干代以后，種群的基因頻率會同子一代一樣。
2．對自然界的種群來說，這5個條件不可能同時都成立。例如，翅色與環境色彩較一致的，被天敵發現的機會就少些。
3．突變產生的新基因會使種群的基因頻率發生變化。基因A2的頻率是上升還是下降，要看這一突變對生物是有利的還是有害的。
(二)探究·實踐1(教材第112、113頁)
1．樹干變黑會影響樺尺蛾種群中淺色個體的出生率，這是因為樹干變黑后，淺色個體容易被發現，被捕食的概率增加，許多淺色個體可能在沒有交配、產卵前就已被天敵捕食，導致其個體數減少，影響出生率。
2．直接受選擇的是表型(體色)，而不是基因型。基因型并不能在自然選擇中起直接作用，因為天敵在捕食樺尺蛾時，看到的是樺尺蛾的體色而不是控制體色的基因。
(三)探究·實踐2(教材第115頁)
1．因為抑菌圈邊緣生長的細菌可能是耐藥菌。
2．支持。因為變異是不定向的，普遍存在的，所以細菌中耐藥菌是普遍存在的。
3．在本實驗條件下，耐藥菌產生的變異一般來說是有利的，有利于生物在特定環境中生存和繁殖的變異在此環境中就是有利變異。
4．將自己實驗獲得的數據與其他同學的進行比較，根據實際情況來回答。
5．這些做法都會促進耐藥菌的產生。
(四)思考·討論2(教材第117頁)
1．由于這兩個種群的個體數量都不夠多，基因頻率可能是不一樣的。
2．不一樣。因為突變是隨機發生的。
3．不同島嶼的地形和植被條件不一樣，因此環境的作用會有差別，導致種群基因頻率朝不同的方向改變。
4．不會。因為個體間有基因的交流。
(五)旁欄思考(教材第118頁)
最先在裸露的巖石上生長的植物往往是地衣，地衣的出現促進巖石的分解，形成土壤，為苔蘚植物的生長創造條件。
新知探究(一)　基因頻率的相關計算
【拓展·深化】
(一)基因頻率和基因型頻率的計算
以一對等位基因(A、a)和其組成的基因型(AA、Aa、aa)為例
1．A或a的基因頻率為
×100%
2．AA或Aa或aa的基因型頻率為
×100%
(二)常見題型分析
1．題型一　已知調查的各種基因型的個體數，計算基因頻率
某基因頻率＝×100%
A＝×100%
a＝×100%
A、a為基因，AA、Aa、aa為三種基因型個體數。
2．題型二　已知基因型頻率求基因頻率
常染色體上一個等位基因的頻率＝該等位基因純合子的頻率＋1/2×雜合子的頻率
A＝AA＋1/2Aa；a＝aa＋1/2Aa。
3．題型三　X染色體上基因的基因頻率計算
XY型性別決定的生物，基因在X染色體上，Y染色體上無等位基因，計算時只計算X染色體上的基因數，不考慮Y染色體。ZW型性別決定也是這樣。例如：N表示個體數。
Xb＝＝
不涉及Y染色體，XB＋Xb＝1。
4．題型四　利用哈迪 溫伯格定律，由基因頻率計算基因型頻率
①成立前提：
a．種群非常大；b.所有雌雄個體之間自由交配；c.沒有遷入和遷出；d.沒有自然選擇；e.沒有基因突變。
②計算公式：當等位基因只有兩個時(A、a)，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。
如果一個種群達到遺傳平衡，其基因型頻率應符合：p2＋2pq＋q2＝1。
[思考·討論]
(1)在一個種群中隨機抽出一定數量的個體，其中基因型AA的個體占24%，基因型Aa的個體占72%，基因型aa的個體占4%。該種群中基因A和基因a的頻率分別是多少？
提示：A%＝AA%＋1/2Aa%＝60%；a%＝aa%＋1/2Aa%＝40%。
(2)某工廠有男女職工各200名，對他們進行調查時發現，女性色盲基因的攜帶者為15人，患者為5人，男性患者為11人。那么，這個群體中色盲基因的頻率為多少？
提示：色盲是伴X染色體隱性遺傳病，設相關基因用B、b表示，據題意分析可知，XBXb有15人，XbXb有5人，XbY有11人，所以Xb共有36個，女性有2條X染色體，男性只有1條X染色體，所以等位基因總數＝200×2＋200＝600。因此，Xb的基因頻率是36/600×100%＝6%。
【典題·例析】
[例1]　果蠅的長翅(V)和殘翅(v)由一對常染色體上的等位基因控制。假定某果蠅種群有20 000只果蠅，其中殘翅果蠅個體數量長期維持在4%，若再向該種群中引入20 000只純合長翅果蠅，在不考慮其他因素影響的前提下，關于純合長翅果蠅引入后種群的敘述，錯誤的是(　　)
A．v基因頻率降低了50%
B．V基因頻率增加了50%
C．雜合果蠅比例降低了50%
D．殘翅果蠅比例降低了50%
[解析]　因該果蠅種群vv的基因型頻率為4%，由遺傳平衡定律公式算出v基因頻率＝0.2，V基因頻率＝0.8，進而計算出引入純種長翅果蠅前，基因型為vv的果蠅有0.04×20 000＝800(只)，基因型為Vv的果蠅有2×0.2×0.8×20 000＝6 400(只)，基因型為VV的果蠅有0.8×0.8×20 000＝12 800(只)。再引入20 000只純合長翅果蠅后，v基因頻率＝(800×2＋6 400)/(40 000×2)＝0.1，V＝1－0.1＝0.9，A正確，B錯誤；因基因型為Vv、vv的果蠅數目不變，而該種群的總數增加一倍，所以Vv、vv的基因型頻率降低了50%，C、D正確。
[答案]　B
[例2]　在一個隨機交配的中等大小的種群中，經調查發現控制某性狀的基因型只有兩種：AA基因型的頻率為20%，Aa基因型的頻率為80%，aa基因型(致死型)的頻率為0。那么隨機交配繁殖一代后，AA基因型的個體占(　　)
A．1/5　　　　　　　　 B．1/4
C．3/7 D．11/21
[解析]　根據題干信息，親代中，A的基因頻率為20%＋80%×1/2＝60%，a基因的頻率為80%×1/2＝40%。隨機交配得到的子一代的基因型及其比例為AA∶Aa∶aa＝(60%×60%)∶(2×60%×40%)∶(40%×40%)＝36%∶48%∶16%。又因aa基因型為致死型，故隨機交配繁殖一代后，AA基因型的個體占36%/(36%＋48%)＝3/7。故選C。
[答案]　C
方法規律—————————————————————————————————
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 不改變 改變
【應用·體驗】
1．某植物種群中，AA基因型個體占30%，aa基因型個體占20%。若該種群植物自交，后代中AA、aa基因型個體出現的頻率以及A、a基因頻率分別為(　　)
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：選D　由題干信息可知，Aa基因型個體占1－30%－20%＝50%，該種群植物自交后，AA基因型個體占30%＋50%×1/4＝42.5%，aa基因型個體占20%＋50%×1/4＝32.5%，Aa基因型個體占1－42.5%－32.5%＝25%，則a的基因頻率為32.5%＋1/2×25%＝45%，A的基因頻率為1－45%＝55%。故選D。
2．(2023·湖北高考)某二倍體動物種群有100個個體，其常染色體上某基因有A1、A2、A3三個等位基因。對這些個體的基因A1、A2、A3進行PCR擴增，凝膠電泳及統計結果如圖所示。該種群中A3的基因頻率是(　　)
A．52% B．27% C．26% D．2%
解析：選B　該動物種群個體數為100，由題圖可知，其中有2個個體的基因型為A3A3,15個個體的基因型為A1A3,35個個體的基因型為A2A3，則A3的基因頻率＝(2×2＋15＋35)÷(100×2)×100% ＝27%，B符合題意。
新知探究(二)　種群基因頻率的變化及自然選擇對生物進化的影響
【拓展·深化】
(一)突變和基因重組產生進化的原材料
(1)由于突變和基因重組都是隨機的、不定向的，因此它們只提供了生物進化的原材料，不能決定生物進化的方向。
(2)變異的有利和有害是相對的，由生存環境決定。
(二)自然選擇決定生物進化的方向
[思考·討論]
(1)所有的變異都能導致種群基因頻率的改變嗎？為什么？
提示：不是。只有可遺傳的變異才能影響種群基因的組成，才能改變基因頻率。
(2)突變具有低頻性，還能為生物進化提供原材料嗎？請說明理由。
提示：能。雖然突變的頻率低，但一個種群往往由許多個體組成，而每一個個體的每一個細胞內都有成千上萬個基因，所以在種群中每一代都會產生大量突變。
(3)生物進化的實質是什么？如何判斷一個種群是否發生了進化？
提示：生物進化的實質是種群基因頻率的改變。判斷的依據是種群基因頻率是否發生改變。
【典題·例析】
[例1]　(2022·廣東高考)白車軸草中有毒物質氫氰酸(HCN)的產生由H、h和D、d兩對等位基因決定，H和D同時存在時，個體產HCN，能抵御草食動物的采食。如圖為某地不同區域白車軸草種群中有毒個體比例，下列分析錯誤的是(　　)
A．草食動物是白車軸草種群進化的選擇壓力
B．城市化進程會影響白車軸草種群的進化
C．與鄉村相比，市中心種群中h的基因頻率更高
D．基因重組會影響種群中H、D的基因頻率
[解析]　草食動物和白車軸草之間的種間關系為捕食，據題干信息“H和D同時存在時，個體產HCN，能抵御草食動物的采食”可知，草食動物是白車軸草種群進化的選擇壓力，A正確；根據曲線圖可知，從市中心到市郊再到鄉村，白車軸草種群中產HCN個體比例增加，說明城市化進程會影響白車軸草種群的進化，B正確；與鄉村相比，市中心種群中產HCN個體比例小，即基因型為D_H_的個體所占比例小，則與鄉村相比，市中心種群中d和h的基因頻率更高，C正確；基因重組是指在生物體進行有性生殖的過程中，控制不同性狀的基因的重新組合，基因重組不會影響種群中H、D的基因頻率，D錯誤。
[答案]　D
[例2]　(2023·浙江6月選考)浙江浦江縣上山村發現了距今1萬年的稻作遺址，證明我國先民在1萬年前就開始了野生稻馴化。經過長期馴化和改良，現代稻產量不斷提高。尤其是袁隆平院士團隊培育成的超級雜交稻品種，創造水稻高產新紀錄，為我國糧食安全作出杰出貢獻。下列敘述正確的是(　　)
A．自然選擇在水稻馴化過程中起主導作用
B．現代稻的基因庫與野生稻的基因庫完全相同
C．馴化形成的現代稻保留了野生稻的各種性狀
D．超級雜交稻品種的培育主要利用基因重組原理
[解析]　在水稻馴化過程中起主導作用的是人工選擇，A錯誤；經過長期馴化和改良后，現代稻的基因庫與野生稻的基因庫不完全相同，B錯誤；馴化形成的現代稻并沒有保留野生稻的各種性狀，野生稻的某些性狀在長期馴化過程中可能已消失，C錯誤；超級雜交稻品種的培育屬于雜交育種，利用了基因重組原理，D正確。
[答案]　D
歸納拓展—————————————————————————————————
變異與選擇之間的關系
(1)變異是不定向的，在自然選擇的作用下，基因頻率發生定向改變，導致自然選擇是定向的。
(2)自然選擇的過程十分緩慢，其結果符合優勝劣汰、適者生存的原則。
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【應用·體驗】
1．下列有關變異和進化的說法，正確的是(　　)
A．自然選擇決定了基因突變的方向
B．若沒有外界因素的影響，基因就不會發生突變
C．自然界中即使沒有突變發生，生物也會進化
D．在生物進化過程中，顯性基因頻率比隱性基因頻率增加得快
解析：選C　基因突變是不定向的，自然選擇決定生物進化的方向，但不能決定基因突變的方向，A錯誤；若沒有外界因素的影響，在生物體內部因素的作用下，基因也會發生突變，B錯誤；突變和基因重組、自然選擇等都會導致種群的基因頻率發生變化，因此自然界中即使沒有突變發生，生物也會進化，C正確；在生物進化過程中，種群基因頻率總是變化的，而基因頻率的改變方向決定于自然選擇，顯性基因頻率與隱性基因頻率增加的快慢取決于哪種性狀表現更能適應當前環境，D錯誤。
2．等位基因F＋、F控制某食草昆蟲的長翅和短翅，原種群中F＋基因頻率為80%，隨機分布到三座孤島上后因風力較大，阻礙了孤島間個體基因交流。下列說法正確的是(　　)
A．該昆蟲原種群中雜合長翅個體所占比例約為16%
B．孤島上該昆蟲種群中F基因頻率可能會升高
C．新出現的無翅個體是大風環境造成的基因突變且突變率與風力大小呈正相關
D．每個島嶼上的種群個體間自由交配，種群基因頻率不發生變化
解析：選B　F＋基因控制長翅，其基因頻率為80%，則該昆蟲原種群中，雜合長翅個體的比例約為80%×20%×2＝32%，A錯誤；孤島上風力大，長翅昆蟲不易成活，而短翅食草昆蟲的生存機會增大，從而導致孤島上該昆蟲種群中F基因頻率可能會升高，B正確；基因突變是不定向的，大風不能使該昆蟲產生無翅突變體，僅起選擇作用，C錯誤；每個島嶼上自然選擇等因素會導致種群基因頻率發生改變，D錯誤。
新知探究(三)　隔離在物種形成中的作用
【探究·深化】
[問題驅動]　
如圖是我國黃河兩岸某種生物a的演化過程模式圖，請據圖分析回答下列問題：
(1)自然狀態下，b、c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)b、c的進化方向相同嗎？為什么？
提示：不同。因為b、c兩種群生活的環境不同，自然選擇的方向不同，基因頻率改變的方向就不同。
(3)研究表明，某基因的頻率在b、d之間有很大差別，是否說明二者不是同一物種？
提示：不能。某個基因頻率的差別不能說明二者不是同一物種，只有基因庫的差別大到可以形成生殖隔離才能說明二者不是同一物種了。
(4)黃河北岸的b物種遷到黃河南岸后，不與c物種進化為同一物種，其原因可能是什么？
提示：二者間已形成生殖隔離。
(5)若在黃河南岸，由于某種原因，二倍體c的染色體加倍成了四倍體e，那么c和e還是同一物種嗎？為什么？
提示：二倍體c與四倍體e不是同一物種，因為二者雜交的后代為三倍體，高度不育，存在生殖隔離。
[重難點撥]　
一、地理隔離和生殖隔離的比較
1．圖中A屬于地理隔離，一旦發生某種地質變化，兩個分開的小種群若重新相遇，可以再融合在一起。
2．圖中B屬于生殖隔離，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。
3．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。
二、物種形成的兩種方式
(一)漸變式
此方式經過長期的地理隔離達到生殖隔離，形成新物種。
(二)爆發式
此方式通過異源多倍體的染色體變異方式形成新物種，一旦出現，在很短時間內即可形成生殖隔離(基因頻率改變)。
三、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的改變，這種改變可大可小，不一定會突破物種的界限，生物進化不一定會導致新物種的形成
【典題·例析】
[例1]　 (2022·湖南高考)稻蝗屬的三個近緣物種①日本稻蝗、②中華稻蝗臺灣亞種和③小翅稻蝗中，①與②、①與③的分布區域有重疊，②與③的分布區域不重疊。為探究它們之間的生殖隔離機制，進行了種間交配實驗，結果如表所示。下列敘述錯誤的是(　　)
交配(♀×♂) ①×② ②×① ①×③ ③×① ②×③ ③×②
交配率/% 0 8 16 2 46 18
精子傳送率/% 0 0 0 0 100 100
注：精子傳送率是指受精囊中有精子的雌蟲占確認交配雌蟲的百分比。
A．實驗結果表明近緣物種之間也可進行交配
B．生殖隔離與物種的分布區域是否重疊無關
C．隔離是物種形成的必要條件
D．②和③之間可進行基因交流
[解析]　由表格中的交配率的結果可知，近緣物種之間也可進行交配，A正確；已知①與②、①與③的分布區域有重疊，②與③的分布區域不重疊，但從交配率和精子傳送率來看，說明生殖隔離與物種的分布區域是否重疊無關，B正確；隔離包括地理隔離和生殖隔離，隔離是物種形成的必要條件，C正確；②和③之間的分布區域不重疊，故存在地理隔離；兩者屬于兩個近緣物種，表中②×③交配精子傳送率100%，即使交配成功，由于存在生殖隔離，也不能進行基因交流，D錯誤。
[答案]　D
[例2]　如圖表示漸變式新物種形成的基本環節，對圖示的相關分析正確的是(　　)
A．圖中①表示基因突變和基因重組，為進化提供了原材料
B．圖中②表示地理隔離，地理隔離使種群間基因交流受阻
C．圖中③表示生殖隔離，指兩種生物不能交配且不能產生可育后代
D．種群基因型頻率的改變一定會導致新物種形成
[解析]　基因突變、基因重組和染色體變異為生物進化提供原材料，A錯誤；地理隔離使種群間不能發生基因交流，當地理隔離導致種群基因庫的差別較大時，就可能產生生殖隔離，進而形成新的物種，B正確；生殖隔離是指不同物種之間一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能產生可育的后代，C錯誤；種群基因頻率的改變是生物進化的實質，但不一定會導致新物種形成，D錯誤。
[答案]　B
易錯提醒—————————————————————————————————
與物種形成有關的兩個“不一定”
(1)物種的形成不一定都需要經過地理隔離，如多倍體的產生。
(2)生物進化不一定導致新物種的形成。生物進化的實質是種群基因頻率的改變，這種變化可大可小，不一定會突破物種的界限，即生物進化不一定導致新物種的形成。但新物種一旦形成，則說明生物發生了進化。
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【應用·體驗】
1．下列關于物種和隔離的敘述，錯誤的是(　　)
A．物種是生物分類的基本單位
B．二倍體西瓜與四倍體西瓜屬于同一物種
C．不同的物種之間必然存在著生殖隔離
D．雖然馬和驢交配能產生騾，但其屬于不同物種
解析：選B　二倍體西瓜與四倍體西瓜之間存在著生殖隔離，屬于不同的物種。故選B。
2．如圖所示為種群與物種的關系圖解，關于它們的敘述，錯誤的是(　　)
A．從圖中可以看出，一個物種可以有很多種群，這些種群間只是因為地理隔離，阻礙了基因交流
B．若物種2是由物種1形成的，則物種1一定發生了基因頻率的改變
C．由物種1形成物種2的必要條件是地理隔離
D．若種群1與種群2的基因頻率都發生了改變，則這兩個種群都在進化
解析：選C　從圖中可以看出，一個物種可以有很多種群，同一物種的不同種群間不存在生殖隔離，只是因為地理隔離阻礙了基因交流，A正確；生物進化的實質是種群基因頻率的改變，若物種2是由物種1形成的，則物種1一定發生了基因頻率的改變，B正確；生殖隔離是新物種形成的必要條件，新物種的形成通常要經過長期的地理隔離而達到生殖隔離，但并不是所有新物種的形成都需要經過地理隔離，C錯誤；判斷種群是否進化的標準是看基因頻率是否發生改變，D正確。
科學探究——探究抗生素對細菌的選擇作用
1．實驗原理
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．方法步驟
【素養評價】
1．某文章稱隨著全球范圍內抗生素的廣泛和大量應用，抗藥細菌不斷出現，它可以通過多種途徑對抗生素產生抗藥性，抗生素在不久的將來有可能成為一堆廢物。請分析抗生素對細菌抗藥性的產生所起的作用(　　)
A．抗生素的不斷使用，使細菌逐漸適應而產生抗藥性
B．細菌的變異是不定向的，抗生素對細菌進行了定向選擇
C．細菌的變異是定向的，抗生素對細菌進行了定向選擇
D．抗生素使細菌產生了定向變異
解析：選B　細菌抗藥性在使用抗生素之前就已存在，而不是由于抗生素的不斷使用，A錯誤；細菌的變異是不定向的，抗生素對細菌進行了定向選擇，使具有抗藥性的細菌留存下來，B正確，C錯誤；變異是不定向的，且細菌變異不是由于抗生素的使用，D錯誤。
2．抗青霉素葡萄球菌是一種突變型菌種。將未接觸過青霉素的葡萄球菌接種到含青霉素的培養基上，結果有極少數存活下來。存活下來的葡萄球菌在相同培養基中經多代培養后，對青霉素的抗性明顯增強。原因是(　　)
A．青霉素使用量的增加提高了葡萄球菌對青霉素的抗性
B．青霉素的選擇作用提高了葡萄球菌抗青霉素基因的頻率
C．葡萄球菌對青霉素抗性的增強是定向突變的結果
D．葡萄球菌的抗青霉素基因是在使用青霉素后產生的
解析：選B　青霉素對葡萄球菌只起到選擇作用；青霉素的選擇作用提高了葡萄球菌抗青霉素基因的頻率，淘汰掉了不抗青霉素的個體；突變是不定向的；葡萄球菌的抗青霉素基因是在使用青霉素前通過基因突變產生的。故選B。
3．探究細菌對各種抗生素藥敏程度的實驗方法如圖：將含有一定濃度不同抗生素的濾紙片放置在已接種被檢菌的固體培養基表面，抗生素向周圍擴散，如果抑制生長，則在濾紙片周圍出現抑菌圈(圖中里面的圈)，結果如圖所示。回答下列問題：
(1)衡量本實驗結果的指標是________________。
(2)上圖中最有效的是__________培養皿中的抗生素。
(3)用上述最有效的抗生素對細菌進行處理，并測定細菌數量變化，如圖所示。據此分析：
①向培養基中加抗生素的時刻為________點。
②細菌種群的進化是定向的，而變異是__________，細菌的抗藥性產生在環境變化之________(填“前”“中”或“后”)。
③抗生素對細菌變異的作用不是“誘導”而是______。
④盡管有抗藥性基因存在，但使用抗生素仍然能治療由細菌引起的感染，原因在于細菌種群中________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)根據題意分析可知，衡量本實驗結果的指標是抑菌的大小。(2)通過抑菌圈的大小來確定殺菌能力，即抑菌圈越大殺菌力越強，圖B抑菌圈最大。(3)①抗生素會使細菌中不具有抗藥性的個體大量死亡而數量下降，所以是在b點使用抗生素。②變異是不定向的，而在自然選擇下進化是定向的；由圖可知，使用該抗生素后，細菌數量并未降到零，因此細菌的抗藥性在環境變化之前就已經產生了。③自然選擇對個體的表型進行選擇，而不是誘導相應性狀的出現。④在細菌種群中，含有抗藥性基因的個體畢竟只占少數，所以抗生素仍然能治療由細菌引起的感染。
答案：(1)抑菌圈的大小　(2)B
(3)①b　②不定向的　前　③選擇
④有抗藥性基因的個體占極少數第4節　協同進化與生物多樣性的形成
學有目標——課標要求必明 記在平時——核心語句必背
1.舉例說明協同進化。2.概述生物多樣性及其形成的過程。3.概述以自然選擇學說為核心的現代生物進化理論的要點，認同其在現有生物進化理論中的主流和核心地位。4.通過了解現代生物進化理論存在的爭論和疑點，認同科學理論是不斷發展的。 1.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。2.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。3.生物多樣性是協同進化的結果。
【主干知識梳理】
一、協同進化
1．概念
2．實例
3．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。
二、生物多樣性的形成
1．生物多樣性的含義
2．生物多樣性的形成過程
三、生物進化理論在發展
1．現代生物進化理論對自然界的生命史作出了科學的解釋
(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、生物與無機環境協同進化的過程。
(5)生物多樣性是協同進化的結果。
2．生物進化理論的發展
(1)觀點1：大量的基因突變是中性的，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。
(2)觀點2：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。
(3)影響廣泛的觀點：以自然選擇學說為核心的生物進化理論。
【教材微點發掘】
據圖(教材第119頁圖612)回答相關問題：
(1)大自然中，獵物可通過快速奔跑來逃脫被捕食，而捕食者則通過更快速的奔跑來獲得捕食獵物的機會，獵物和捕食者的每一點進步都會促進對方發生改變，這種現象在生態學上稱為協同進化。
(2)捕食者的存在促進被捕食者種群發展的理由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)根據生態學家斯坦利的“收割理論”，食性廣捕食者的存在有利于增加物種多樣性，在這個過程中，捕食者使物種多樣性增加的方式是捕食者往往捕食個體數量多的物種，為其他物種的形成騰出空間。
教材問題提示
(一)思考·討論(教材第122頁)
1．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．植物先登陸，否則動物登陸后就會餓死。
3．當時陸地上還是一片荒蕪，生物都生活在海洋中。
4．恐龍是在中生代后期絕滅的。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繁盛。
(二)旁欄思考(教材第124頁)
這是一道開放性問題，可結合所學的物理和化學知識各抒己見。(略)
新知探究(一)　協同進化
【拓展·深化】
(一)協同進化的實例
(1)某種蘭花具有細長的花矩某種蛾類具有細長的吸管似的口器。
(2)斑馬的奔跑速度加快獵豹的奔跑速度加快。
(3)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。
(二)對協同進化的理解
(1)不同物種之間的影響既包括種間互助，也包括種間競爭。任何一個物種都不是單獨進化的。
(2)無機環境的選擇作用可定向改變種群的基因頻率，導致生物朝著一定方向進化；生物的進化反過來又會影響無機環境。
(3)協同進化是千姿百態的物種和多種多樣的生態系統的形成原因。
[思考·討論]
(1)協同進化只是生物之間共同進化嗎？
提示：協同進化包括生物之間以及生物與無機環境之間共同進化和發展。
(2)物種之間的協同進化都是通過物種之間的生存斗爭實現的嗎？
提示：不是。物種之間的協同進化有通過種間互助實現的，如某種蘭花和專門給它傳粉的蛾；也有通過種間斗爭實現的，如獵豹和斑馬。
【典題·例析】
[例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，下列不屬于協同進化實例的是(　　)
A．獵豹捕食斑馬
B．某種長有細長花矩的蘭花和生有細長口器專門為它傳粉的蛾
C．草原上狼的滅絕造成鹿的數量劇增
D．昆蟲的保護色越來越逼真，而它們天敵的視覺也越來越發達
[解析]　獵豹捕食斑馬是二者相互選擇的結果，屬于協同進化，A不符合題意；某種長有細長花矩的蘭花和生有細長口器專門為它傳粉的蛾是通過長期的協同進化形成的，B不符合題意；草原上狼的滅絕造成鹿的數量劇增不屬于協同進化，在這種情況下鹿群由于缺乏捕食者的選擇作用，很可能會退化，C符合題意；昆蟲的保護色越來越逼真，能夠避免被天敵捕食，而它們的天敵視覺也越來越發達，以方便捕食昆蟲，這是雙方在相互選擇中協同進化，D不符合題意。
[答案]　C
[例2]　安第斯山區有數十種蝙蝠以花蜜為食，其中長舌蝠的舌長為體長的1.5倍，只有長舌蝠能從長筒花狹長的花冠筒底部取食花蜜，且為該植物的唯一傳粉者。下列敘述錯誤的是(　　)
A．長筒花狹長的花冠筒是自然選擇的結果
B．不同舌長的蝙蝠個體之間出現存活率和繁殖率的差異
C．蝙蝠微小的長舌變異經過長期自然選擇積累為顯著變異
D．上述實例說明自然選擇是進化的唯一因素
[解析]　長筒花狹長的花冠筒是自然選擇的結果，A正確；不同舌長的蝙蝠個體之間出現存活率和繁殖率的差異，B正確；蝙蝠微小的長舌變異經過長期自然選擇積累為顯著變異，C正確；上述實例說明自然選擇是進化的主要因素，D錯誤。
[答案]　D
易錯提醒—————————————————————————————————
有關協同進化的兩個注意點
(1)生物與生物之間的協同進化，僅發生在不同物種之間，同種生物不存在協同進化。
(2)生物與無機環境間的協同進化，表現在生物能夠適應一定的環境，也能影響環境。
—————————————————————————————————————
【應用·體驗】
1．下列選項不支持協同進化觀點的是(　　)
A．昆蟲和體內共生菌的關系
B．有長著細長花距的蘭花，就必有同樣長著細長吸管似的口器的昆蟲
C．除草劑殺死玉米田中的雜草，玉米長勢良好
D．隨著光合放氧生物藍細菌的出現，地球上有了氧氣，這為好氧生物的出現創造了前提條件
解析：選C　協同進化指不同物種之間、生物與無機環境之間在相互影響中不斷進化和發展；A、B兩項都屬于物種之間的協同進化，D項屬于生物與無機環境之間的協同進化；不同物種在進化過程中相互選擇，協同進化，并非彼此孤立，雜草滅絕，玉米由于競爭者減少，長勢良好，但這并不屬于協同進化。故選C。
2.某種蘭花有細長的花距(如圖)，花距頂端貯存著花蜜，這種蘭花的傳粉需借助具有細長口器的蛾在吸食花蜜的過程中完成。下列敘述正確的是(　　)
A．蛾口器的特征決定蘭花花距變異的方向
B．花距變長是蘭花新物種形成的必要條件
C．蛾的口器與花距的相互適應是協同進化的結果
D．蛾的口器會因吸食花蜜而越變越長
解析：選C　蘭花花距的變異是不定向的，蛾口器的特征和蘭花花距起到相互選擇的作用。物種形成的必要條件是生殖隔離。蛾的口器與花距的相互適應正是協同進化的結果。蛾的口器越來越長是自然選擇的結果，而不是因吸食花蜜。故選C。
新知探究(二)　生物多樣性的形成
【拓展·深化】
(一)生物多樣性三個層次之間的聯系
(1)遺傳(基因)多樣性：生物存在各種各樣的變異，并且變異是不定向的，因而出現了遺傳多樣性。
(2)物種多樣性：遺傳的多樣性決定了蛋白質的多樣性，遺傳多樣性是形成物種多樣性的根本原因，蛋白質多樣性是形成物種多樣性的直接原因。
(3)生態系統多樣性：生態系統是由生物和非生物的環境共同組成的，所以物種的多樣性和無機環境的多樣性共同組成了生態系統的多樣性。
(二)生物進化的歷程
項目 進化歷程 意義
細胞數目 單細胞→多細胞 為功能復雜化提供結構基礎
細胞結構 原核細胞→真核細胞 結構和功能更加完善
代謝類型 厭氧型→需氧型 能量供應更加充足
生殖方式 無性生殖→有性生殖 實現基因重組，增強了變異的多樣性，明顯加快進化的速度
生態系統成分　　 只有分解者→出現生產者→出現消費者 ①光合自養生物的出現改變了原始大氣成分，為需氧型生物的出現創造了條件②消費者的出現使生態系統結構更加復雜，對植物進化更加有利
生活環境 海洋→陸地 陸地復雜的環境為生物進化提供了廣闊的舞臺
【典題·例析】
[例1]　下列關于生物多樣性及生物進化歷程的敘述，錯誤的是(　　)
A．生物多樣性包括基因多樣性、物種多樣性和生態系統多樣性三個層次
B．生物多樣性的形成原因是生存斗爭
C．地球上生物進化的歷程是由簡單到復雜、由低等到高等、由水生到陸生
D．研究生物進化歷程的主要證據是化石
[解析]　生物多樣性的形成原因是協同進化。故選B。
[答案]　B
[例2]　下列關于生物進化的說法正確的組合是(　　)
①“收割理論”提出捕食者的存在有利于增加生物多樣性　②生物之間的協同進化都是通過物種之間的生存斗爭實現的　③有性生殖方式的出現，加快了生物進化的速度　④生物多樣性的形成也就是新的物種不斷形成的過程
A．①②③　B．③④　C．①③　D．②③④
[解析]　“收割理論”指出：捕食者往往捕食數量多的物種，這樣就會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，因此捕食者的存在有利于增加物種的多樣性，①正確；協同進化是指生物與生物之間，生物與無機環境之間在相互影響中不斷進化和發展，因此物種之間的生存斗爭只是其中一種影響，②錯誤；有性生殖經過兩性生殖細胞的結合，因而子代具有父母雙方的遺傳物質，其優點是后代產生更多的變異類型，使后代產生新的性狀，生活力比較強，更有利于適應環境，有利于種族的繁衍，加快了生物進化的速度，③正確；生物多樣性的內容包括：遺傳(基因)的多樣性、物種的多樣性和生態系統的多樣性，故生物多樣性的形成不一定有新物種的產生，④錯誤。
[答案]　C
歸納拓展—————————————————————————————————
生物多樣性的形成
(1)內容：遺傳(基因)多樣性、物種多樣性、生態系統多樣性。
(2)形成原因：協同進化。
(3)研究生物進化歷程的主要依據：化石。
—————————————————————————————————————
【應用·體驗】
1．已知物種甲的化石比物種乙的化石在地層中出現晚得多，由此可知(　　)
A．物種甲比物種乙數量多
B．物種甲比物種乙結構復雜
C．物種甲一定從物種乙進化而來
D．物種乙一定從物種甲進化而來
解析：選B　根據進化論，乙的化石在甲的化石之前出現，所以甲的化石是經過了物種競爭之后生存下來的，相對來說，甲的結構肯定比乙復雜，但是甲是否由乙進化而來，取決于它們的親緣關系。故選B。
2．人類祖先的毛發顏色都是深色的，之后發生了多個基因突變，毛發顏色在一定程度上都變淺了：東亞人的直而濃密的黑頭發與EDAR基因發生突變有關，所羅門群島人群的金黃色頭發與TYRPI基因發生突變有關，全球不到1%的“紅發”人的出現與MCIR基因發生突變有關。下列有關敘述錯誤的是(　　)
A．題中所述可體現基因突變具有隨機性的特點
B．全球不到1%的“紅發”人是進化產生的新物種
C．人類頭發顏色可能是基因與環境相互作用的結果
D．人類頭發顏色多種多樣體現了基因的多樣性
解析：選B　基因突變的隨機性可表現在細胞不同的DNA分子上，題干中各種毛發突變的基因各不相同，這體現了基因突變的隨機性，A正確；全球不到1%的“紅發”人與其他地區的人種屬于同一物種，B錯誤；生物體的性狀是由基因和環境因素共同決定的，C正確；生物多樣性包括遺傳(基因)多樣性、物種多樣性和生態系統多樣性，人類頭發顏色多種多樣體現了基因的多樣性，D正確。第6章 生物的進化
解讀章首圖文
培養學習志向·勇擔社會責任
章引言的第一段從達爾文提出生物進化論開始，指出這一理論雖然轟動世界，但并未解決關于生物進化的所有問題。接著介紹達爾文在提出進化論之后研究蘭花的進化，對蘭花多種多樣的適應性結構既驚嘆好奇又困惑不解，并且指出在達爾文之后這個問題成為百年難解之謎，造成同學們的驚奇感和困頓感，以此烘托探幽入微的氛圍。
引言第二段宛如一道沖破云霧的陽光，從19世紀達爾文的困境倏然穿越到21世紀中國科學家的創新發現：“2017年，我國科學家以深圳擬蘭為重點研究對象，通過基因組的測序和功能分析，發現蘭花有474個特有基因家族……”介紹我國科學家如何從基因水平解開蘭花進化之謎，從而進一步激發同學們的好奇心，為接下來提出“生物的多樣性和適應性是怎樣形成的？這與基因的變化有關嗎？”等問題作鋪墊，同時也自然而然地反映我國科技新成就，提升同學們對國家和民族的自豪感。
引言第三段在上述情境基礎上，提出了本章要研究的中心問題，并且指出關于生物進化的解釋一直存在各種理論的交鋒，正是在各種理論的交鋒中，進化理論本身也在“進化”，以此來提升同學們對科學本質的認識。
章題圖是“貝格爾”號艦在一片蒼茫的海上航行的畫面，寓意正如圖中題詩所說，當年達爾文所乘的“貝格爾”號艦雖然遠去，進化論的航程卻還未終止；研究生物的進化既非易事，同時又有無窮魅力。
理清本章架構
初識概念體系·具備系統思維
第1、2節　生物有共同祖先的證據　自然選擇與適應的形成
學有目標——課標要求必明 記在平時——核心語句必背
1.基于化石的直接證據，認同當今生物具有共同的祖先。2.運用比較解剖學、胚胎學、細胞生物學和分子生物學等間接證據，說明當今生物具有共同的祖先。3.舉例說明適應的普遍性和相對性。4.運用達爾文的自然選擇學說解釋適應的形成，說明適應是自然選擇的結果。5.評述達爾文的自然選擇學說的貢獻和局限性。 1.生物有共同祖先的證據有化石證據、比較解剖學證據、胚胎學證據、細胞和分子水平的證據等。2.拉馬克進化學說的主要內容是：用進廢退和獲得性遺傳。3.達爾文自然選擇學說的主要內容是：過度繁殖、生存斗爭、遺傳變異和自然選擇。4.達爾文自然選擇學說揭示了生物界的統一性是由于所有的生物都有共同祖先，而生物的多樣性和適應性是進化的結果。5.適應是普遍存在的，有相對性。適應是自然選擇的結果。
【主干知識梳理】
一、達爾文的生物進化論
二、地層中陳列的證據——化石
1．化石的概念
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。化石是研究生物進化最直接、最重要的證據。
2．化石的作用
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。
3．化石證據證實的問題
(1)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。
(2)大量化石證據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。
三、當今生物體上進化的印跡——其他方面的證據
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，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。
(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。
四、自然選擇與適應的形成
1．適應的普遍性和相對性
(1)適應的含義：生物的形態結構適合于完成一定的功能，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。
2．適應是自然選擇的結果
(1)拉馬克的進化學說
①當今所有的生物都是由更古老的生物進化來的。
②各種生物的適應性特征并不是自古以來就如此的，而是在進化過程中逐漸形成的。
③適應的形成是由于用進廢退和獲得性遺傳。
(2)達爾文的自然選擇學說
①主要內容
②意義：揭示了生物界的統一性是由于所有的生物都有共同祖先，而生物的多樣性和適應性是進化的結果。
(3)達爾文以后進化理論的發展
①關于遺傳和變異的研究，已經從性狀水平深入基因水平，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。
③形成了以自然選擇為核心的現代生物進化理論。
【教材微點發掘】
1．下圖表示三種脊椎動物的前肢和人的上肢骨骼比較的示意圖(教材第102頁圖63)，據圖回答有關問題：
(1)蝙蝠的翼、鯨的鰭、貓的前肢與人的上肢骨骼相比，在結構上有相似之處，而且排列順序也基本一致，這說明了生物之間存在一定的親緣關系，它們可能都是由共同的原始祖先進化而來的。
(2)這四種前(上)肢內部結構模式非常一致，但功能迥異，外形差別也很大，這說明了結構與功能相適應，也體現了生物適應環境的特點。
2．如圖表示長期使用一種農藥后，害蟲種群密度的變化情況，請利用達爾文的進化論觀點分析回答下列問題：
(1)a點使用農藥之前，害蟲種群中存在很多種變異類型，說明變異是不定向的。
(2)使用農藥后，大量害蟲被殺死，但是還有部分存活，這是自然選擇的結果。
(3)分析bc段曲線上升的原因是使用農藥后，抗藥性弱的害蟲被殺死，抗藥性強的害蟲存活下來，這樣經過農藥的長期選擇，使得害蟲抗藥性逐漸加強。
(4)該過程中，農藥誘發了害蟲基因突變還是對害蟲的變異進行了選擇？
提示：農藥對害蟲的抗藥性變異進行定向選擇，使害蟲的抗藥性個體逐漸增加。
教材問題提示
第1節
(一)思考·討論1(教材第101頁)
1．圖62所示資料支持達爾文的共同由來學說。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。
2．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，屬于恐龍與鳥類間的過渡類型，這說明鳥類很可能是由恐龍進化來的。
3．露西既有現代人類的特征，也有黑猩猩的特征，說明人和黑猩猩可能有共同的祖先，都起源于一類森林古猿。
(二)思考·討論2(教材第102頁)
1．都有肱骨、橈骨、尺骨、腕骨、掌骨和指骨，其種類有一致性。
2．排列順序一致。
3．這四種前(上)肢骨骼有相同的起源，說明它們可能是由共同的祖先進化來的。在漫長的進化過程中，因為適應不同的環境，逐漸出現了形態和功能的不同。
4．不同類群動物的骨骼結構具有許多共同點(具體比較略)，支持現有的脊椎動物有著共同原始祖先的觀點。
(三)思考·討論3(教材第103頁)
1．都有細胞壁、細胞膜、細胞質、核糖體和DNA。地球上現存的古細菌與最古老的古細菌有相同的細胞結構模式，說明二者有共同的祖先。
2．都有呼吸作用，代謝中的酶類非常相似，都有相同的能量“貨幣”——ATP，綠色植物能進行光合作用，等等。
3．說明人和猩猩、長臂猿、黑猩猩等類人猿可能有共同的祖先。
4．人和其他生物的細胞中普遍含有細胞色素c，說明這些生物都有共同的祖先。細胞色素c的氨基酸序列差異的大小揭示了不同生物之間親緣關系的遠近，差異越小，表明親緣關系越近。
第2節
(一)思考·討論1(教材第106頁)
1．枯葉蝶的天敵有捕食性鳥類、步甲、土蜂、胡蜂、獵蝽、青蛙、蟾蜍等。枯葉蝶不能完全免于天敵的捕食。
2．有局限性。例如，如果降雪延遲，已經換成一身白色羽毛的雷鳥反而容易被天敵發現。
3．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之中，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。
(二)批判性思維1(教材第107頁)
例如，人用眼過度，視力反而下降。健美運動員的后代，如果不進行專業訓練，也不會擁有健美運動員那樣發達的肌肉和健壯的體格。
(三)思考·討論2(教材第108頁)
1．容易吃到高處的樹葉，留下后代的機會多。
2．逐漸增加。
3．能。
4．在一定環境的選擇作用下，可遺傳的有利變異會賦予某些個體生存和繁殖的優勢，經過代代繁殖，群體中這樣的個體就會越來越多，有利變異通過逐代積累而成為顯著的適應性特征。
(四)批判性思維2(教材第108頁)
這種觀點有一定的道理。不過，“適者生存”的原意也包含有更多的機會繁殖后代，不改也是可以的。
(五)思考·討論3(教材第109頁)
1．在西方國家，當時“神創論”和“物種不變論”占統治地位，人們普遍認為所有的物種都是神創造的，自古以來既沒有物種的絕滅，也沒有新物種的產生。
達爾文認為所有的生物都是由原始的共同祖先進化來的，生物界通過自然選擇不斷進化，這一觀點否定了“神創論”，不能為當時的宗教觀念所容，因此，遭到許多人的攻擊、謾罵和譏諷。
2．激勵國人奮發圖強，使中華民族能夠立于世界民族之林。
3．馬克思在這封信中所說的“我們的觀點”是指辯證唯物主義觀點。
4．人類與其他生物有著共同的祖先。人類是大自然的一員，而不是凌駕于其他物種之上的“主宰”。
新知探究(一)　生物有共同祖先的證據
【探究·深化】
[問題驅動]　
如圖1分別為人和其他脊椎動物不同時期胚胎的比較，圖2是人的上肢和其他動物的前肢骨骼的比較。請思考下列問題：
(1)根據圖1可以看出，人和其他脊椎動物在胚胎發育初期，不僅外形像魚，而且在結構上都有鰓裂和尾，這說明了什么？到了胚胎發育晚期，除魚之外，人和其他脊椎動物的鰓裂都消失了，人的尾也消失了，這又說明了什么？
提示：人和其他脊椎動物的胚胎發育初期在結構組成方面相同，這說明這些生物是由共同原始祖先進化而來的；胚胎發育晚期，人和其他脊椎動物在形態方面不一樣，又說明這些生物在不同的環境中向著不同方向進化。
(2)根據圖2觀察，人的上肢、貓的前肢、鯨的胸鰭和蝙蝠的翼手，它們在結構組成方面相同嗎，這說明了什么？它們在形態方面一樣嗎，這又說明了什么？
提示：在結構組成方面相同，這說明這些生物都起源于一個共同的原始祖先，并且它們的共同原始祖先生活在水中。在形態方面不一樣，這說明在進化過程中，為適應不同的生活環境，幾種生物的器官逐漸出現了形態和功能上的不同。
[重難點撥]　
1．化石在研究生物進化中的應用
2．當今生物體上進化的印跡——其他方面的證據
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 脊椎動物和魚在發育早期都有鰓裂和尾，隨著發育的進行，除魚以外，其他動物和人的鰓裂都消失了，人的尾消失了 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 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和蛋白質等生物大分子既有共同點，又有差異 生物有共同的祖先；生物不同種類之間親緣關系的遠近
【典題·例析】
[例1]　在沒有被破壞的地層中，有關化石分布情況的敘述，錯誤的是(　　)
A．古老地層中的生物化石簡單、低等
B．在極古老的地層中也可找到高等生物化石
C．新近地層中的生物化石復雜、高等
D．新近地層中也可找到低等生物化石
[解析]　大量化石證據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。因此，在沒有被破壞的地層中化石的分布規律是在古老地層中生物化石簡單、低等，不會存在高等生物化石；在新近地層中生物化石復雜、高等，但也能找到低等生物化石。故選B。
[答案]　B
[例2]　下列有關進化證據的敘述，錯誤的是(　　)
①從始祖馬到現代馬的進化過程中，古生物化石提供了最直接的證據
②從鯨、龜、蝙蝠等動物的前肢骨骼的適應性分化中，依稀可見痕跡器官的存在
③從魚類、鳥類、哺乳類動物的早期胚胎中均有鰓裂這一事實中，得到比較解剖學上的證據
④從比較真核細胞內的細胞色素c中氨基酸序列的差異性大小，推測生物之間的親緣關系遠近
A．①②　　　　　　　 B．②③
C．①④ D．③④
[解析]　生物化石是進化過程中最直接的證據，①正確；鯨、龜、蝙蝠等動物的前肢骨骼屬于同源器官，不是痕跡器官，②錯誤；魚類、鳥類、哺乳類動物的早期胚胎中均有鰓裂是胚胎學證據，而不是比較解剖學證據，③錯誤；比較真核細胞內的細胞色素c中氨基酸序列的差異性大小，可以推測生物之間的親緣關系，④正確。故選B。
[答案]　B
歸納拓展—————————————————————————————————
辨析化石的種類
(1)遺體化石：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：是古生物活動或存在過的痕跡的化石，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。
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【應用·體驗】
1．(2023·廣東高考)下列敘述中，能支持將線粒體用于生物進化研究的是(　　)
A．線粒體基因遺傳時遵循孟德爾定律
B．線粒體DNA復制時可能發生突變
C．線粒體存在于各地質年代生物細胞中
D．線粒體通過有絲分裂的方式進行增殖
解析：選B　孟德爾定律適用于進行有性生殖的真核生物細胞核基因控制的性狀遺傳，線粒體基因遺傳時不遵循孟德爾定律，A不符合題意；線粒體DNA在復制過程中可能發生基因突變，若該突變基因能遺傳給下一代，則可以為生物進化提供原材料，B符合題意；真核生物出現前，生物細胞中不存在線粒體，C不符合題意；有絲分裂為真核細胞的分裂方式，線粒體是細胞器，不能通過有絲分裂的方式進行增殖，D不符合題意。
2．(2023·浙江6月選考)不同物種體內會存在相同功能的蛋白質，編碼該類蛋白質的DNA序列以大致恒定的速率發生變異。猩猩、大猩猩、黑猩猩和人體內編碼某種蛋白質的同源DNA序列比對結果如下表，表中數據表示DNA序列比對堿基相同的百分率。
對比分組 大猩猩 黑猩猩 人
猩猩 96.61% 96.58% 96.70%
大猩猩 98.18% 98.31%
黑猩猩 98.44%
下列敘述錯誤的是(　　)
A．表中數據為生物進化提供了分子水平的證據
B．猩猩出現的時間早于大猩猩、黑猩猩
C．人類、黑猩猩、大猩猩和猩猩具有共同的祖先
D．黑猩猩和大猩猩的親緣關系比黑猩猩與猩猩的親緣關系遠
解析：選D　同源DNA序列的比對是在分子水平上進行的研究，為生物進化提供了分子水平的證據，A正確；根據題干可知，不同物種體內會存在相同功能的蛋白質，編碼該類蛋白質的DNA序列以大致恒定的速率發生變異，人在進化中出現時間是最晚的，而猩猩的堿基和人類相同的百分率是最小的，說明猩猩出現的時間早于大猩猩、黑猩猩，B正確；多重證據表明，當今生物具有共同的祖先，C正確；黑猩猩和大猩猩的堿基相同率是98.18%，黑猩猩與猩猩的堿基相同率是96.58%，因此黑猩猩和大猩猩的親緣關系比黑猩猩與猩猩的親緣關系近，D錯誤。
新知探究(二)　自然選擇與適應的形成
【探究·深化】
[問題驅動]　
下圖是長頸鹿的進化過程圖，據圖分析：
(1)請利用拉馬克的觀點解釋長頸鹿脖子長的原因。
提示：長頸鹿主要以樹葉為食，要想獲得足夠的食物就需天天伸長脖子去取食高處的樹葉，由于“用進廢退”，從而形成了現在的長頸鹿。
(2)結合變異知識，思考：環境引起的性狀改變一定能遺傳給后代嗎？
提示：不一定。只有環境改變導致了遺傳物質改變進而引起的性狀改變，才能遺傳給后代。
(3)與拉馬克相比，達爾文認為生物進化的關鍵是什么？
提示：他改變了拉馬克過分強調用進廢退即“生物內在的自我改進的力量”的觀點，而是強調自然選擇的作用。
(4)雄鹿往往用鹿角作為爭奪配偶的武器。按照達爾文的觀點，試討論并解釋現在雄鹿鹿角發達的原因。
提示：按照達爾文的觀點，雄鹿的鹿角存在著發達和不發達的變異，雄鹿之間為爭奪配偶要進行生存斗爭，生存斗爭過程中，有發達鹿角的個體能夠得到配偶并把這種變異遺傳給后代，沒有發達鹿角的個體因爭奪不到配偶，其變異就不會遺傳給后代。經過一代代的進化，使現在的雄鹿鹿角較為發達。
[重難點撥]　
1．適應的普遍性和相對性
2．對達爾文的自然選擇學說的理解
(1)內容：過度繁殖、生存斗爭、遺傳變異和適者生存。
(2)關系圖解
①過度繁殖為自然選擇提供了更多的選擇材料，加劇了生存斗爭。
②生物進化是通過生存斗爭來實現的，生存斗爭是生物進化的動力。
③生物的變異是不定向的，具有有利變異的個體在生存斗爭中易取得勝利而得以生存，有利變異通過遺傳得以累積和加強，產生適應環境的新類型。
④適者生存是自然選擇的結果。
3．達爾文自然選擇學說與拉馬克進化學說的比較
達爾文的自然選擇學說 拉馬克的進化學說
區別 變異 變異是不定向的，本來就有，環境和生物的意愿都不能決定生物變異的方向 變異是定向的，環境和動物的意愿均可決定變異的方向
適應環境 有利變異→適者生存；不利變異→不適者被淘汰 環境和動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 承認生物非神所造，而是由更古老的生物進化而來，即由簡單→復雜、由低等→高等進化，且都是漸變的結果
【典題·例析】
[例1]　用達爾文自然選擇學說的觀點進行判斷，下列敘述正確的是(　　)
A．長頸鹿經常伸長脖子和前肢去吃樹上的葉子，因此頸和前肢變得很長
B．北極熊生活在冰天雪地的環境中，它們的身體就產生了定向的白色變異
C．野兔的保護色和鷹銳利的目光是它們長期相互選擇的結果
D．在長期有毒農藥的作用下，農田害蟲產生抗藥性
[解析]　A項所述屬于用進廢退、獲得性遺傳，是拉馬克進化學說的觀點，A錯誤；變異是不定向的，自然選擇是定向的，B錯誤；野兔的保護色和鷹銳利的目光是它們在長期的生存斗爭和相互選擇中形成的，C正確；害蟲的抗藥性是農藥對害蟲的不定向變異選擇的結果，而不是農藥長期作用的結果，D錯誤。
[答案]　C
[例2]　下列事實中對達爾文的進化理論具有挑戰性的是(　　)
A．在經常刮大風的海島上，生活著大批無翅的昆蟲
B．人類長期使用殺蟲劑，不但沒有消滅害蟲，反而使害蟲的抗藥性越來越強
C．某地區寒武紀地層中，突然出現大量新物種的化石，而這些物種的形成大約只用了200萬年，這在幾十億年生物進化史上只能說是“一瞬間”
D．通過分子生物學研究，特別是人類基因組計劃的實施，發現人與其他哺乳動物之間相同的基因非常多，不同的基因只是少數
[解析]　自然選擇學說認為生物進化是個漸變的過程，而寒武紀的生物大爆發恰恰是自然選擇學說無法解釋的。
[答案]　C
易錯提醒—————————————————————————————————
有關變異和選擇的兩個注意點
(1)環境因素的作用會提高突變的頻率，但任何情況下變異都是不定向的，所以環境不能起到定向誘導變異的作用，它的作用是對不定向的變異進行定向選擇。
(2)在運用達爾文自然選擇學說分析問題時，要注意“變異在前，選擇在后”的思路。
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【應用·體驗】
1．當某種新藥問世時，可有效治療病毒性感冒。幾年后療效逐漸降低，因為感冒病毒具有了抗藥性。根據達爾文的觀點，其根本原因可能是(　　)
A．病毒接觸藥物后，慢慢地產生了抗藥性
B．病毒為了適應環境，產生了抗藥性變異
C．抗藥性個體的出現是選擇的結果
D．后來的藥量用得過多，產生了抗藥性變異
解析：選C　病毒抗藥性的出現是由于感冒藥的“選擇”作用，淘汰了不抗藥的個體，而抗藥個體得以存活。
2．下列不屬于拉馬克進化觀點的是(　　)
A．洞穴里的魚因長期生活在黑暗條件下，眼睛失去原有的作用而退化了
B．南美大食蟻獸的舌頭之所以又細又長，是由于長期舔食螞蟻的結果
C．長頸鹿的脖子之所以很長，是由于其長期覓食高處樹葉的結果
D．獵豹的速度之所以很快，是與瞪羚等動物長期相互選擇的結果
解析：選D　洞穴里的魚由于長期生活在黑暗條件下，眼睛萎縮、退化，強調環境的變化是物種產生變化的原因，生活在特定環境中的生物為了適應環境，某些器官由于不用而退化，并且傳遞給下一代，這是拉馬克的“用進廢退、獲得性遺傳”觀點；南美大食蟻獸的舌頭經常伸進洞穴里舔食螞蟻，其舌頭變得又細又長，長頸鹿經常努力伸長頸和前肢去吃樹上的葉子，因此頸和前肢都變得很長，也都是拉馬克的“用進廢退”的進化觀點；生活在草原上的瞪羚和獵豹都能迅速奔跑，體現了不同物種之間長期相互選擇的結果，這是現代生物進化理論的觀點，不是拉馬克的進化觀點。故選D。
科學視野——通過線粒體DNA和Y染色體研究人類的起源
關于人的起源，存在兩種尖銳對立的假說：非洲起源說和多地域說。前者認為目前所有的人都來自20萬年～10萬年前走出非洲的直立人，這些直立人遷徙至世界各地，取代了當地由更早的非洲直立人遷徙而來形成的古人。后者則認為現代人是由擴散到不同地域的直立人平行進化的結果。目前支持證據較多的為非洲起源說。
基于線粒體DNA的遺傳學研究支持了非洲起源說。線粒體只在母系中傳承，沒有機會重組，所以對線粒體DNA(mtDNA)的研究可以追蹤人類母系的歷史。研究顯示，歐洲人、亞洲人和美洲人都是在10萬～5萬年前由非洲的種群經由亞洲西南部(中東地區)所繁衍下來的。同時，根據mtDNA建立的族譜顯示，人類族譜最早可以追溯至15萬年前，換句話說，即使現存親緣關系最遠的人，在15萬年前也有共同的祖先。
如果能夠追蹤父系的路徑，并且得到與母系路徑相似的結論，那將是研究人類進化十分有利的證據。Y染色體是基因組中男性特有的成分。根據人類性別決定的機制，任何Y染色體都是“獨一無二的”，絕對不會有另一個Y染色體可以與它有遺傳物質的交流。通過對Y染色體的研究，科學家也發現人類族譜的根源在非洲，而且再度證明了人類族譜很短，只有15萬年。
對mtDNA與Y染色體的研究顯示，15萬年前，人類族群可能經歷了一場劇烈的遺傳變化。那時有許多具有不同mtDNA和Y染色體的人，但是今天的人卻都是其中“一個mtDNA”和“一個Y染色體”的后代。也就是說，含有其他序列的人都絕滅了，這些族群很可能經歷了瘟疫或氣候改變等事件。在這一事件發生后，我們的祖先離開非洲，走上了占領全球的漫長旅程。
【素養評價】
1．生物學家通過比較不同生物RNA、DNA的核苷酸序列來說明它們之間的親緣關系，這屬于證明生物進化的(　　)
A．胚胎學證據　　　　　　 B．比較解剖學證據
C．細胞和分子水平的證據 D．古生物化石證據
解析：選C　生物學家通過比較不同生物RNA、DNA的核苷酸序列來說明他們之間的親緣關系，屬于證明生物進化的細胞和分子水平方面的證據。故選C。
2.如圖是根據線粒體基因構建的幾種哺乳動物進化樹，下列敘述正確的是(　　)
A．線粒體基因通常遵循父系遺傳
B．牛與豬的親緣關系比藍鯨與河馬遠
C．自然選擇決定了線粒體基因改變的方向
D．基因突變是導致線粒體基因多樣性的重要原因
解析：選D　線粒體基因通常遵循母系遺傳，A錯誤；從圖可看出，牛與豬的親緣關系比藍鯨與河馬近，B錯誤；自然選擇決定了生物進化的方向，且是定向的，而線粒體基因的改變是不定向的，C錯誤；基因突變是導致線粒體基因多樣性的重要原因，D正確。
3．連續內共生理論以一個全新的視角詮釋了細胞進化的歷程，認為細菌被吞噬到宿主細胞的細胞質，經過長時間的演變，成為宿主細胞的不可分割的一部分，解釋了線粒體和葉綠體的起源。回答下列問題：
(1)與需氧細菌比較，原始真核細胞的表面積與體積比________。
(2)真核細胞與原核細胞核糖體沉降系數顯著不同，表現在前者是80S，后者是70S；真核細胞與原核細胞遺傳物質的存在方式顯著不同，表現在前者是__________________________________________，后者是環狀裸露的DNA。科學實驗證明線粒體和葉綠體中的核糖體和遺傳物質印證了連續內共生假說，但基因結構有無內含子不能印證該假說。據此推測線粒體和葉綠體中的核糖體的沉降系數為________S；線粒體基因表達__________(填“需要”或“不需要”)對DNA轉錄出的前體mRNA進行剪切與拼接。
(3)以達爾文自然選擇學說為基礎的現代生物進化理論認為各種各樣的生物是在____________的作用下不斷發展變化的，真核生物的____________大大加快了生物進化的速度。
(4)據圖示連續內共生學說，光合作用真核生物比需氧真核生物出現得________(填“早”或“晚”)。
解析：(1)由示意圖可以看出，原始真核細胞的體積比需氧細菌的體積大，所以原始真核細胞的相對表面積即表面積與體積比小。(2)真核生物的遺傳物質是DNA，為規則的雙螺旋鏈狀結構，并且與蛋白質結合形成染色體(染色質)；原核生物的遺傳物質是裸露的環狀DNA分子，沒有與蛋白質結合形成染色質。科學實驗證明線粒體和葉綠體中的核糖體和遺傳物質印證了連續內共生假說，即葉綠體和線粒體內的核糖體和原核生物相似，沉降系數應該為70S；基因結構有無內含子沒有能印證連續內共生假說，說明線粒體和葉綠體的基因結構和真核細胞類似，所以線粒體基因的表達過程中需要對DNA轉錄出的前體mRNA進行剪切與拼接。(3)生物的多樣性是在自然選擇的作用下不斷發展變化的，真核生物的有性生殖大大加快了生物進化的速度。(4)根據圖示可知，光合作用真核生物是由需氧真核生物與光合作用藍細菌進化而來的，所以光合作用真核生物比需氧真核生物出現得晚。
答案：(1)小　(2)鏈狀DNA與蛋白質結合成染色體(染色質)　70　需要　(3)自然選擇　有性生殖　(4)晚
[課時跟蹤檢測]
[理解·鞏固·落實]
1．判斷下列敘述的正誤，對的打“√”，錯的打“×”。
(1)人類與其他生物有共同的祖先，各類生物之間存在或遠或近的親緣關系。(√)
(2)生物化石在地層里的出現是有一定順序的，這能夠說明生物是不斷進化的。(√)
(3)不同的生物含有的蛋白質都是不同的。(×)
(4)通過比較不同生物特定的DNA、蛋白質等物質的相似程度，可確定它們的親緣關系遠近。(√)
(5)達爾文認識到遺傳和變異的本質并作出了科學的解釋。(×)
(6)達爾文認為自然選擇作用于種群，使種群發生進化。(×)
2．下列關于生物進化證據的說法，錯誤的是(　　)
A．生物的遺物或生活痕跡可形成化石
B．親緣關系越近的生物，細胞代謝方面的共同特征就越多
C．DNA中的堿基序列相似程度越大，生物的親緣關系可能越近
D．蝙蝠的翼與人的手是同源器官，說明兩者存在親緣關系
解析：選D　蝙蝠的翼與人的上肢是同源器官，而不是人的手。故選D。
3．人體內殘留了哺乳動物體內相當發達的闌尾，這可作為生物進化中的證據，這屬于(　　)
A．化石證據　　　　　 B．比較解剖學證據
C．胚胎學證據 D．生物遺傳方面的證據
解析：選B　生物進化的證據主要有化石證據、比較解剖學證據、胚胎學證據。化石是指通過自然作用保存在巖層中的古代生物的遺體、遺物或生活痕跡等；比較解剖學是對各類脊椎動物的器官、系統的形態和結構，進行解剖和比較研究的學科；胚胎學是研究動植物的胚胎形成和發育過程的科學。人體內殘留了哺乳動物體內相當發達的闌尾，屬于比較解剖學證據。故選B。
4．適應相對性的根本原因是(　　)
A．自然選擇是定向的
B．環境條件的不斷變化
C．變異是不定向的
D．現存生物對環境的適應是絕對的
解析：選B　由于環境條件的不斷變化使適應具有相對性。故選B。
5．下列有關遺傳問題的敘述，哪一項是達爾文所未能認識到的(　　)
A．遺傳是生物界普遍存在的現象
B．遺傳的實質是遺傳信息的傳遞
C．遺傳是指生物親子代之間性狀的相似性
D．遺傳可以使微小的有利變異逐代積累
解析：選B　由于受到當時科學發展水平的限制，對于遺傳和變異的本質，達爾文還不能作出科學的解釋。故選B。
6.如圖表示未被破壞的甲、乙、丙三個沉積巖層，其中甲巖層更接近地表，A、B是分布在甲、乙兩個巖層中的生物化石，下列關于此圖的解讀，觀點正確的是(　　)
A．生物A是由生物B進化而來的
B．生物A的個體數量比生物B多
C．生物A和生物B起源于相同的年代
D．生物A的結構一般比生物B的結構復雜
解析：選D　生物A比生物B高等，但并不能說明生物A是由生物B進化而來的，A錯誤；生物A的個體數量和生物B的個體數量無法比較，B錯誤；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錯誤；生物A比生物B出現得晚，所以生物A的結構比生物B的結構復雜，D正確。
7．炭疽桿菌生命力之頑強，堪稱細菌之最。根據達爾文生物進化理論，炭疽桿菌的頑強生命力的形成，是由于(　　)
A．進化過程中環境對炭疽桿菌的定向選擇
B．不良環境引起炭疽桿菌發生的不定向變異
C．進化過程中炭疽桿菌產生的定向變異
D．進化過程中炭疽桿菌通過DNA復制，使變異逐代積累
解析：選A　由于進化過程中環境對炭疽桿菌的定向選擇，導致炭疽桿菌形成頑強的生命力，A符合題意；變異不是由環境引起的，環境只能對變異進行選擇，B不符合題意；變異是不定向的，C不符合題意；達爾文生物進化理論局限于性狀水平，對于遺傳和變異的本質，還不能作出科學的解釋，D不符合題意。
8．在我國云南澄江發現的動物化石群約處于5.3億年前的寒武紀早期，該化石群有100多種60多個類群，大多已滅絕。其動物結構與現存動物結構差異很大，在此前的地層中找不到其祖先。如此多的動物種類在寒武紀早期“突然”出現的事實與達爾文進化觀點相矛盾的是(　　)
A．生物是由其祖先經漫長的地質年代逐漸進化而來的
B．現代生物之間有或近或遠的親緣關系
C．生物的變異是不定向的
D．生物是從簡單到復雜，從低等到高等進化的
解析：選A　達爾文的共同由來學說認為生物是由其祖先經漫長的地質年代逐漸進化而來的，而如此多的動物種類在寒武紀早期“突然”出現的事實與這種觀點明顯相矛盾。故選A。
9．孔雀魚雄魚的魚身具有艷麗的斑點，斑點數量多的雄魚有更多的機會繁殖后代，但也更容易受到天敵的捕食。關于種群中雄魚的平均斑點數量，下列推測正確的是(　　)
A．若缺少天敵，斑點數量可能增加
B．自然條件下，斑點數量多是不利變異
C．天敵存在與否決定斑點數量相關基因的變異方向
D．在自然界中，由斑點數量多的雄魚產生的后代占據種群個體優勢
解析：選A　缺少天敵的環境中，孔雀魚的斑點數量可能逐漸增多，原因是孔雀魚群體中斑點數量多的雄性個體體色艷麗易吸引雌性個體，從而獲得更多的交配機會，A正確；若缺少天敵，斑點數量多的雄魚有更多的機會繁殖后代，是一種有利變異，但自然條件下，斑點數量多，更容易受到天敵的捕食，故又是一種不利的變異，B錯誤；生物的變異是不定向的，故天敵存在與否不能決定斑點數量相關基因的變異方向，C錯誤；由題干信息可知，斑點數量多的雄魚有更多機會繁殖后代，但也容易受到天敵的捕食，而斑點少的雄魚繁殖后代的機會少，但不易被天敵捕食，所以在自然環境中，由斑點數量多的雄魚產生的后代不一定占據種群個體優勢，D錯誤。
10.如圖表示環境變化后，害蟲種群密度的變化情況，下列有關敘述錯誤的是(　　)
A．a點種群中存在很多種變異類型
B．a→b的變化是環境作用的結果
C．b→c是適應環境的類型逐代積累的結果
D．環境使害蟲產生了適應環境的變化
解析：選D　變異具有不定向性，使得種群中存在很多種變異類型，A正確；環境變化后，適應環境能力強的變異的個體生存下來，而不能適應環境或適應環境能力弱的變異的個體被淘汰，a→b的變化是環境作用的結果，B正確；環境變化后，把適應環境能力弱的個體淘汰，適應環境能力強的害蟲保留，經過長期選擇，使得害蟲適應環境的個體越來越多，因此b→c是適應環境的類型逐代積累的結果，C正確；變異是不定向的，且變異發生在自然選擇之前，先有了各種類型的變異，才能自然選擇出適應環境的變異，D錯誤。
11．通過測定并比較各種生物的細胞色素c的化學結構，發現其序列很相似，但也有差別。如表所示是幾種生物與人的細胞色素c的氨基酸數目的差別，這種結構上的差異程度又恰好與它們的親緣關系遠近相對應。請據表回答下列問題：
生物種類 黑猩猩 獼猴 兔 雞 龜 蛇 小麥 酵母菌
氨基酸差異數 0 1 9 13 15 23 35 44
(1)從表中數據可以發現，生物的細胞色素c的氨基酸組成和生物的親緣關系是：親緣關系越近，細胞色素c的氨基酸組成差異________。
(2)表中生物與人的親緣關系最近的是________。從表中數據看，人和________的親緣關系最遠，因為兩者的_____________________________________________________________。
(3)你在推斷它們的親緣關系遠近時，采用的最主要的方法是________。
(4)表中屬于哺乳類的是________________。鳥類和哺乳類都是由__________動物進化而來的。
(5)上述對生物細胞色素c的氨基酸組成的比較，是從____________方面為生物的進化提供了證據。
解析：(1)通過題表數據的比較可知，親緣關系越近的生物，細胞色素c的氨基酸組成差異越小。(2)黑猩猩與人類細胞色素c的氨基酸差異數最小，二者的親緣關系最近；酵母菌與人類的細胞色素c的氨基酸差異數最大，與人類親緣關系最遠。(3)比較法是通過觀察、分析，找出研究對象的相同點和不同點，它是認識事物的一種基本方法，是研究動物行為的主要方法。(4)表中的哺乳動物有黑猩猩、獼猴、兔。鳥類和哺乳動物都是由古代爬行動物進化而來的。(5)生物細胞色素c的氨基酸組成的比較，是在分子水平上進行分析比較，揭示生物進化的現象和本質。
答案：(1)越小　(2)黑猩猩　酵母菌　細胞色素c的氨基酸組成差異最大　(3)比較法　(4)黑猩猩、獼猴、兔　古代爬行　(5)分子生物學
12．中國國寶大熊貓在進化過程中曾經分布比較廣泛，也曾形成一些旁支，如葛氏郊熊貓，但如今有許多種類已經滅絕。大熊貓最初是吃肉的，現在以竹子作為食物的主要來源，但牙齒和消化道還保持原樣，仍然屬于食肉目。請依據達爾文的自然選擇學說回答以下問題：
(1)由肉食轉為素食，表明在原始熊貓種群中存在許多的________，從而為自然選擇提供原材料。大熊貓仍保持食肉的結構特征，這說明在進化過程中，生物的性狀可以________。
(2)大熊貓的祖先曾經廣泛分布，數量眾多，這表明生物種群都有__________的能力。當環境發生改變后，生物之間、生物與環境之間會發生激烈的________________，經過________________，最終大熊貓選擇了以竹子為食物來源，繁衍至今，這表明進化的結果是____________。
(3)科學家經過研究發現在大熊貓的消化道內有一種特有的微生物，可幫助大熊貓消化竹子，這是生物與生物之間________的結果。
解析：(1)由肉食轉為素食，表明在原始熊貓種群中存在許多的變異，從而為自然選擇提供原材料。大熊貓仍保持食肉的結構特征，這說明在進化過程中，生物的性狀可以遺傳。(2)大熊貓的祖先曾經廣泛分布，數量眾多，這表明生物種群都有過度繁殖的能力。當環境發生改變后，生物之間、生物與環境之間會發生激烈的生存斗爭，經過自然選擇，最終大熊貓選擇了以竹子為食物來源，繁衍至今，這表明進化的結果是適者生存。(3)大熊貓的消化道內有一種特有的微生物，可幫助大熊貓消化竹子，這是生物與生物之間相互選擇的結果。
答案：(1)變異　遺傳　(2)過度繁殖　生存斗爭
自然選擇　適者生存　(3)相互選擇
[遷移·應用·發展]
13．某小島上有一種啄木鳥，其喙長分布如圖甲，而其唯一的食物是一種生活在樹干中的蟲，其深度分布如圖乙。下列關于子一代鳥喙的可能長度的說法，合理的是(　　)
A．都比父母的長，因為鳥需要適應它們的環境
B．都比父母的長，因為較長的鳥喙是生存所必需的
C．不一定比父母的長，僅一代的時間還不足以進化出較長的鳥喙
D．不一定比父母的長，因為蟲在樹干中的深度并不是都很深
解析：選C　根據圖乙可知，樹干6～8 cm的深度中蟲的數量最多，4 cm以下的深度中蟲的數量極少，根據圖甲可知，鳥喙的長度在1～5 cm，只有更長的喙才更易啄到食物，因此可預測該種啄木鳥經過長期進化鳥喙會越來越長。但是生物的進化是一個長期的過程，有利的變異需要逐代積累，僅一代的時間不足以進化出較長的鳥喙，且由于變異是不定向的，子代的喙不一定比父母的喙長。故選C。
14．物種中的每一個基因都有一段來自其祖先的傳承歷史，我們能夠基于基因的DNA序列比對數據來推斷相應物種之間的進化關系。同源基因是具有共同的進化起源，序列結構和功能相似的基因，如圖所示。圖中祖先物種的基因α發生基因重復后，
產生了兩個基因，分別是基因α和β，隨后這兩個基因在序列上會有不同的演變。由共同祖先基因分化而來的基因為直系同源基因；而起源于祖先基因重復事件的那些基因為旁系同源基因。下列說法錯誤的是(　　)
A．圖中α1和α2為直系同源基因，α1和β1為旁系同源基因
B．基因重復是一種突變，在整個進化過程中是不定向的
C．一般情況下，物種之間基因的DNA序列的相似程度越高，其親緣關系就越近
D．達爾文的自然選擇學說認為研究生物的進化則是研究種群基因組成的變化
解析：選D　由共同祖先基因分化而來的基因為直系同源基因，α1和α2為直系同源基因；起源于祖先基因重復事件的那些基因為旁系同源基因，α1和β1為旁系同源基因，A正確；由題干信息可知，基因重復后基因的序列發生改變，是一種突變，突變是不定向的，B正確；一般情況下，物種之間基因的DNA序列的相似程度越高，其親緣關系就越近，C正確；達爾文自然選擇學說沒有對遺傳和變異的本質進行合理解釋，D錯誤。
15．螺旋蛆蠅是家畜的毀滅性寄生物，在實驗室里對兩組個體數相同的螺旋蛆蠅進行不同的處理：一組使用殺蟲劑，另一組使用電離輻射促使雄性不育。實驗結果如圖所示，請回答下列有關問題：
(1)用殺蟲劑處理，可使種群中的個體數在短時間內迅速減少，但從處理后的第2世代的個體數又逐漸回升了，其原因是螺旋蛆蠅中存在著____________類型，而殺蟲劑起了____________，選擇出了耐藥個體，經過逐代______，耐藥變異特性得以逐代積累加強，就逐漸形成了耐藥新品種，而使殺蟲劑失效。
(2)用電離輻射促使雄性不育的方法，在遺傳學上叫____________，用這種方法最終能達到理想效果，但需要較長時間，其原因是______________很低，需要在幾代中反復進行，才能使________________的數量逐漸增多。
(3)實驗結果表明，使用______________________的方法消滅螺旋蛆蠅的效果較好。
解析：(1)在自然界中，生物個體既能保持親本的遺傳性狀，又會出現變異，出現有利變異的個體能夠適應環境，從而被保留下來，并將這些變異遺傳下去，出現不利變異的個體則容易被淘汰。經過長期的自然選擇，微小的有利變異得到積累而成為顯著的有利變異，從而產生了適應特定環境的生物新類型。則用殺蟲劑處理后從第2世代螺旋蛆蠅的個體數又逐漸回升，其原因是螺旋蛆蠅中存在著耐藥變異類型，而殺蟲劑起了選擇作用，經過逐代選擇，耐藥變異特性得以逐代積累，逐漸形成耐藥新品種。(2)用電離輻射促使雄性不育的方法在遺傳學上叫人工誘變，人工誘變能夠提高變異的頻率，創造人類需要的變異類型，但人工誘變產生的有利變異個體往往不多，需要在幾代中反復進行，才能使有利變異個體的數量逐漸增多。(3)分析題圖可知，用電離輻射促使雄性不育的實驗組導致種群個體數低，不反彈，消滅螺旋蛆蠅的效果較好。
答案：(1)耐藥變異　選擇作用　選擇　(2)人工誘變　有利變異突變率　有利變異個體(或雄性不育個體)　(3)電離輻射促使雄性不育

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