【本讲教育信息】
一、教学内容
进化性变化是怎样发生的 探索生物进化的历史
1．选择是进化的动力；
2．自然选择与生物进化的关系；
3．变异和基因重组是产生生物进化的原材料；
4．计算基因频率和基因型频率；
5．探索生物进化的历史。
二、重点导学
自然选择与生物进化的关系 计算基因频率和基因型频率
三、全面突破
知识点1 选择是进化的动力及自然选择与生物进化的关系
这种曾经让欧洲人着迷的花，其实原本只有红、白两色。花形花色远不及中国月季，且仅在春天开放。为什么如今繁育出如此多的色彩，如此多的品种呢？
第一次世界大战期间，东印度公司从中国和印度收集了红色、绯红、黄色及芳香等四个品系的月季运往欧洲。经过当地园艺家的精心繁育并和当地rose杂交，产生了众多的新型品种，经过筛选，这些新品种不仅花色更多更鲜艳，花朵更大，而且只要温度合适，常年开花不断，取名“ China rose”。根据植物学上的命名法规，当为月季。由此可见，西方的现代rose，绝大多数都带有中国血统，中国月季堪称西方现代rose之母。
家养生物中普遍存在着变异，人类不能创造变异，也不能防止变异的产生。但是人们可利用这些变异材料用选择的方法培育新的品种。
1．人工选择：人们根据自己的需要，把某些符合要求的变异个体挑选出来，让它们传留后代，把其它变异个体淘汰掉，不让它们传留后代，经过数代的选择，人类所需要的变异被保留下来，微小的变异积累成显著变异，从而培育出新的品种。
2．自然选择：在自然界中的物种，其个体间普遍存在变异，有些性状有利于个体在特定的环境中存活和繁殖，另一些则不利，环境条件以某种方式选择。性状特征有利于其生存的个体较之没有这种特征的个体能繁殖出更多的后代，经过世世代代的选择，在种群中有利的变异被不断地保留、积累，微小变异积累成显著变异。自然选择是生物进化的重要动力和机制。
长颈鹿的进化
思考：该图概述了长颈鹿的进化历程，请你从考古学家的角度思考其进化过程？
思考：自然选择和人工选择，有什么相同点和不同点？
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自然选择 |
人工选择 |
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选择对象 |
有利生存、繁殖的变异 |
人们需要的性状 |
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选择次数 |
数代选择，所需变异被保留积累 |
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结果 |
产生新物种 |
产生新品种 |
知识点2：种群基因频率的平衡和变化
1．基因库：一个生物种群的全部基因的总和称为基因库。
2．基因频率：在种群中，某一个等位基因的数目占这个基因可能出现的所有等位基因总数的比例。
计算公式：
3．基因型频率：在种群中，某种基因型个体数占种群总个体数的比例。
例：豚鼠黑色对白色为显性，由一对等位基因（B、b）控制，基因B的频率为p，基因b的频率为r，现有100只豚鼠，BB、Bb、bb的个体数分别为81，18，1。求：
1、基因B、b的频率
2、基因型Bb的频率
4．哈迪—温伯格定律（遗传平衡定律）：在一个大的随机交配的种群里，基因频率和基因型频率在没有迁移、突变、选择的情况下，世代相传不发生变化。
需满足的条件：①种群足够大；②全部的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代；③没有迁入与迁出；④不同基因型的个体生存能力完全相同（也就是说自然选择对A、a控制的性状没有作用）；⑤也没有基因突变和染色体变异。
打破遗传平衡，导致种群基因频率发生变动的因素：
（1）突变。少数有利突变基因会被保留和扩增，引起基因库较大的变化。
（2）基因迁移。随着种群中某些个体的迁入和迁出，种群将获得或丢失一些等位基因，使种群的基因频率发生变动。
（3）遗传漂变。在一个比较小的种群中，偶然的一起事件往往可以引起种群基因频率发生较大的变化。
（4）非随机交配。种群中所有雌性个体和所有雄性个体交配机会并不相等。
（5）自然选择。
知识点3：适应性和多样性的产生和物种的形成
1．适应：生物生命的结构及功能、行为、生活方式有助于该生物在一定条件下生存和延续。
自然选择导致了适应性进化。
2．异地和同地物种的形成
知识点4：探索生物进化的历史（仅作了解，省教学指导意见不作要求。）
地球上现在存在的生物是形形色色、丰富多彩的。每一个生物的新个体都是由上一代个体经过生殖过程产生的。①那么最早的生物是从哪里来的？②是自古以来就存在吗？③如果不是自古以来就存在，第一个生物是怎样形成的？
地球依次经历了冥古宙，太古宙，元古宙，显生宙四个阶段。目前最早的化石是在太古宙的类似现代丝状蓝菌的化石。
寒武纪爆发和恐龙灭绝的原因是什么？
恐龙灭绝的可能原因：外行星撞击，地球磁场变化，火山活动，海平面变化，盐度变化，气候变化，缺氧事件，古地理变化……
寒武纪爆发的原因猜想：美国物理学家提出了寒武纪爆发是由于地球大气的氧水平这个物理因素造成的；从化石资料来看，有性生殖的发生在整个生物界的进化过程中有着极其重大的作用，由于有性生殖提供了遗传变异性，从而有可能进一步增加了生物的多样性，这是造成寒武纪爆发的原因之一；生物收割者假说是美国生态学家斯坦利提出的，是另一种解释寒武纪爆发的生态学理论。
【典型例题】
例1．如果在一个种群中，基因型AA的比例占25%，基因型Aa的比例占50%，基因型aa的比例占25%。已知基因型aa的个体失去求偶繁殖能力，则随机交配一代后，子代中基因型aa的个体所占的比例为
A. 1/16 B. 1/
分析：由于基因型aa的个体失去求偶繁殖能力，故能够进行随机交配的个体中，基因型AA的比例占1/3，基因型Aa的比例占2/3，子代中基因型aa的个体所占的比例为2/3×2/3×1/4=1/9。
答案：B
例2．从种群中随机抽出100个个体，测知基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个，那么基因A和a的基因频率分别是多少？
分析：本题主要是基因频率的计算，根据以下基因频率的计算公式可计算出A和a的基因频率。
答案：
；a=40%。
例3．某工厂有男女职工各200名，经调查，女性色盲基因的携带者15人，患者5人，男性患者11人，那么这个群体中色盲基因的频率为多大？
分析：本题也是关于基因频率的计算问题，基因频率的计算公式与常染色体上的差不多，但是要注意的是其Y染色体没有相应的等位基因，所以对于男性个体来说，要除去Y染色体上的基因情况。
答案：
例4．在一个足够大的某昆虫种群中，长翅（A）对残翅（a）是显性，若该种群中A=0.6，a=0.4，该种群中出现AA、Aa、aa的概率是多少？
分析：根据遗传平衡原理：p2+2pq+q2=
1，则AA= p2
Aa= 2pq
aa=q2
在有性生殖过程中，如果符合遗传平衡，产生的雌雄配子：
|
卵子 精子 |
A 60% |
a 40% |
|
A 60% |
AA36% |
Aa 24% |
|
a 40% |
Aa24% |
aa 16% |
答案：AA=36%； Aa=48%； aa=16%。
例5．19世纪中叶以来，随着英国重工业的发展，尺蛾中黑化蛾的比例越来越高。为了研究环境改变对尺蛾种群变化的影响，1950年科学工作者在英国的两个地区利用标志重捕法进行了调查，获得如下结果：
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项目 地区 |
白色蛾 |
黑化蛾 |
||||
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释放数 |
回收数 |
回收率 |
释放数 |
回收数 |
回收率 |
|
|
污染区 |
64 |
16 |
25.
0% |
154 |
82 |
53.
2% |
|
非污染区 |
393 |
54 |
13.
7% |
406 |
|
4.
7% |
请回答下列问题：
（1）①自然选择是__________的过程。
②表中两组数据__________大于__________、__________大于__________共同支持“自然选择决定生物进化方向”这一论点。
（2）20世纪50年代后，英国开始实行煤烟控制计划，大气环境污染得到了治理。请根据下图说出三者的变化关系并解释原因。
分析：（1）自然选择是指适者生存、不适者被淘汰的过程，其实质是种群的基因频率的定向改变。正因为如此，决定了生物进化的方向。对表格的观察最基本的方法是“对比法”。表中两组数据表明：污染区黑化蛾的回收率（53.2％）大于白色蛾的回收率（25.0％），而非污染区白色蛾的回收率（13.7％）大于黑化蛾的回收率（4.7％），都显示了污染后尺蛾出现“工业黑化”现象，进而支持了“自然选择决定生物进化方向”这一论点。
（2）地衣对SO2敏感，被称为“指示植物”。污染得到治理后，由于SO2浓度逐年降低。地衣的生长也愈加活跃；随着地衣（浅色的）数量的增多，体色较深的蛾易被鸟类发现和捕食，所以其基因频率通过自然选择逐年降低。
答案：（1）①适者生存，不适者被淘汰。②53.2％，25.0％；13.7％、4.7％（两组数据先后顺序可以调换）（2）①由于煤烟排放量减少，SO2浓度逐年降低。②由于SO2浓度降低，树干上地衣数量逐渐增多。原因是地衣对SO2敏感，因此SO2浓度降低，有利于地衣生长。③由于地衣数量增多，黑化蛾频率逐年降低。原因是地衣颜色浅，黑化蛾易被鸟类捕食。
例6．某种野生型细菌，自然条件下产生了：I型（含LA基因）、II型（含LB基因）、III型（含LC基因）三种新类型，现将等量四个品系的细菌混合，置于恒定密闭条件下培养，间隔相同时间，六次测得个体数量（单位：个/10
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|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
野生型 |
95 |
150 |
320 |
320 |
300 |
250 |
|
I型 |
100 |
210 |
655 |
950 |
1085 |
1100 |
|
II型 |
80 |
120 |
110 |
98 |
60 |
35 |
|
III型 |
110 |
160 |
210 |
215 |
150 |
73 |
（1）细菌的多种新类型说明生物变异是 。
（2）根据表中数据能否得出“在自然条件下菌群中LA基因频率会上升”的结论？为什么？
分析：（1）生物的进化方向由自然选择决定，是定向的，而生物的变异是不定向的；（2）由于基因突变的有利和有害并不是绝对的，往往取决于生物的生存环境，只有适应环境的基因突变，其频率才会上升，表中数据只能说明在密闭条件下，种群中LA的基因频率会上升，故根据表中数据不能得出“在自然条件下菌群中LA基因频率会上升”的结论，只能得出“在密闭条件下，种群中LA的基因频率会上升”。
答案：（1）不定向的；（2）不能；基因突变的有利和有害并不是绝对的，往往取决于生物的生存环境，只有适应环境的基因突变，其频率才会上升，表中数据只能说明在密闭条件下，种群中LA的基因频率会上升。
【超前思维】
下一讲我们将学习第六章《遗传与人类的健康》的第一节《人类遗传病的主要类型》和第二节《遗传咨询与优生》，请大家从以下几方面做好预习。
1．人类遗传病的主要类型
2．遗传病对人类的危害
3．优生的概念和开展优生工作应采取的主要措施
4．遗传咨询的概念及其基本程序
重点导学
1．遗传病是由于__________改变而引起的人类疾病。遗传病的类型包括：_________、___________、__________。
2．遗传咨询是一项社会性的医学遗传学服务工作，又称遗传学指导。遗传咨询可以为遗传病患者或遗传性异常性状表现者及其家属做出诊断，估计疾病或异常性状再度发生的可能性，并详细解答有关病因、 、表现程度、诊治方法、 及再发风险等问题。
3．优生的措施主要有： ，适龄生育，遗传咨询， ，选择性流产，妊娠早期避免致畸剂，禁止近亲结婚等。
【模拟试题】（答题时间：25分钟）
一、选择题
1. 在一个种群中随机抽出一定数量的个体，其中基因型为AA的个体占24%，基因型为Aa的个 体占72%，基因型为aa的个体占4%，那么基因A和基因a的频率分别是 （ ）
A．24%，72% B．36%，64% C．57%，43% D．60%，40%
2．据调查，某小学的小学生中，基因型的比例为XBXB（42.32%）、XBXb（7.36%）、XbXb（0.32%）、 XBY（46%）、XbY（4%），则在该地区XB和Xb的基因频率分别为（ ）
A．6%、8% B．8%、92% C．78%、92% D．92%、8%
3. 在某个人群中，已调查得知，隐性性状者为16%，问该性状不同类型的基因频率是多少?（按AA、Aa、aa顺序排列答案数）
（ ）
A．0.36，0.48，0.16
B．0.48，0.36，0.16
C．0.16，0.48，0.36
D．0.16，0.36，0.38
4．在某个海岛上，每1万人中有500名男子患红绿色盲。则该岛上的人群中，女性携带者的数量为每万人中有（设男女性比例为1：1）
（ ）
A．1000人
B．900人 C．800人 D．700人
5．在果蝇中，假定每个基因的突变率是10－5，对于一个中等数量的果蝇种群（约108个个体），却有107个基因发生了突变，则每个果蝇大约有多少个基因? （ ）
A．0.5×104 B．
6．达尔文在加拉帕戈斯群岛上发现几种地雀，分别分布于不同的小岛上，下列用现代进化理论解释错误的是 （ ）
A．经过长期的地理隔离而达到生殖隔离，导致原始地雀物种形成现在条件的地雀物种
B．自然选择对不同种群基因频率的改变所起的作用有差别，最终导致这些种群的基因库变得很不相同，并逐步出现生殖隔离
C．这些地雀原先属于同一雀种，从南美大陆迁来后，逐渐分布在不同的小岛上，出现不同的突变和基因重组
D．地理隔离一旦形成，原来属于同一物种的地雀很快进化形成不同的物种
7．科学家做了下面的实验：把若干对家蝇分成若干组（每组一对），再将每组的子代分为A、B两部分，用DDT处理每组的A部分，B部分则不接触DDT（如下表所示）。只选择保留存活率最高的那一组的B部分，A部分及其余各组统统淘汰。将保留的部分再重复这样的实验过程，并且在实验中逐代增加DDT的浓度。经过这样多代的重复，获得了具有很强抗药性的家蝇。上述的实验事实说明 （ ）
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亲代组别 |
1组（一对蝇） |
2组（一对蝇） |
…… n组（一对蝇） |
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子代分两份处理 |
A施DDT |
B无DDT |
A施DDT |
B无DDT |
A施DDT |
B无DDT |
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结果 |
存活较少 |
全部存活 |
存活较多 |
全部存活 |
存活很少 |
全部存活 |
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选择 |
淘汰 |
淘汰 |
淘汰 |
保留 |
淘汰 |
淘汰 |
A．诱导家蝇产生抗药性变异的作用
B．由于长期使用DDT，使家蝇的抗药性逐代增强
C．家蝇抗药性原已存在，与是否使用DDT无关
D．家蝇抗药性形成是长期使用DDT的结果
8．自然选择直接作用于生物的（ ）
A．表现型 B．基因型 C．不利变异的基因 D．肽链结构
9．日本的长尾鸡是著名的观赏鸡，全身羽毛雪白，短小的身体拖着约
A．自然选择的结果 B．人工选择的结果
C．生存斗争的结果 D．定向变异的结果
10．昆虫的保护色越来越逼真，它们的天敌的视觉也越来越发达，结果双方都没有取得明显的优势。说明（ ）
A．自然选择不起作用
B．生物为生存而进化
C．双方在斗争中不分胜负 D．双方相互选择共同进化
11．湖南师大生命科学院与湘东渔场协作，成功培育出全球首例遗传性状稳定且能自然繁殖的四倍体鱼类种群，这在脊椎动物中是首例。虽然四倍体鱼生长快、肉质好、抗病力强，但研究人员并不直接将它投入生产，而是将它与二倍体鱼杂交的后代投入生产。你认为这样做的主要意义是（ ）
A．三倍体鱼是一个新物种
B．避免出现新物种
C．充分利用杂种优势
D．保护物种多样性
12．在一个海岛上，一种海龟中有的脚趾是连趾（ww），有的脚趾是分趾（WW、Ww），连生的脚趾便于划水，游泳能力强，分趾则游泳能力较弱。若开始时，分趾基因的频率为0.95，连趾基因的频率为0.05；若干万年后，分趾基因的频率为0.95，连趾基因的频率为0.05，对此说法正确的是
A. 海龟的基因型频率没有发生变化，因而生物没有进化
B.
海龟的基因频率发生了变化，因而生物进化了
C.
海龟的基因频率发生了变化，因而形成了新的物种
D.
海龟基因频率发生变化的方向是由基因重组决定的
二、非选择题
13．许多生物特别是动物，在不同生活季节中，数量有很大差异：春季繁殖，夏季数量增加到最多，到了冬季，由于寒冷、缺少食物等种种原因而大量死亡。第二年春季，又由残存的少量个体繁殖增多。因此形成一个如瓶颈样的模式图（下图），这一瓶颈部分即为冬季数量减少的时期。
据图回答：
（1）在图中所示的三年间，该生物种群是否发生进化？
为什么？
。
（2）从图中可以看出，第一年夏季中（●）基因频率为2％，但是在越冬时，残存的个体中（●）基因频率由于寒冷、缺少食物等原因而变为3％，第二年夏季中（●）基因频率即为3％，在第二年越冬时带这一基因的个体都被冻死了，能够越冬的个体都没有这个基因，结果第三年夏季中这一基因变为0。这与现代生物进化理论的自然选择是否矛盾？______
为什么？
。
（3）在使用杀虫剂防治害虫时，敏感性个体大多被杀死了，保留下来的大都是抗性个体，这是由于_________的选择作用，其实质是增加了________________的频率。而在自然越冬无杀虫药剂作用时，敏感性个体反而被选择，导致下一代害虫中敏感性基因频率升高，出现这种现象是由于_______________________________________________。
14．在生产生活中，长期大量使用药物，许多细菌、害虫等出现了抗药性，抗药性在群体中迅速蔓延。请回答下列有关问题：
（1）细菌抗药性变异的来源属于
。
（2）尽管在细菌菌群中天然存在抗药性基因，但是使用抗生素仍可治疗由细菌引起的感染，原因在于菌群中
。
（3）细菌耐药性的形成是抗生素对细菌进行
的结果，其内在实质是
。
（4）在抗生素的作用下，细菌往往只要一到两代就可以得到抗性纯系。而有性生殖的生物，淘汰一个原来频率较低的隐性基因，形成显性纯合子组成的种群的过程却需要很多代，原因是
。
（5）转基因抗虫棉可以有效地用于棉铃虫的防治。在大田种植转基因抗虫棉的同时，间隔种植少量非转基因的棉花或其他作物，供棉铃虫取食。这种做法的主要目的是（ ）
A. 维持棉田物种多样性
B. 减缓棉铃虫“抗性”基因频率增加的速度
C. 使食虫鸟有虫可食
D. 维持棉田生态系统中的能量流动
（6）有人认为通过基因工程能培育出理想的抗虫植物，不仅能减轻农药造成的环境污染，而且又能降低生产成本，还有人认为抗虫植物一旦培育成功，其抗虫特性将会连续保持下去，真可谓一劳永逸。对后一种观点，你是否赞成？请说明理由。
【试题答案】
一、选择题
1—5．DDABD 6—10．DCABD 11—12．DB
二、非选择题
13．（1）该种群进化了 因为该种群的基因频率在不断改变
（2）矛盾；现代生物进化理论认为自然选择使种群的基因频率发生定向改变并决定生物进化的方向，而当种群太小时，某些偶然因素可导致该种群基因频率出现较大的波动，这不是选择的作用。
（3）农药；抗药性基因；变异的有利有害取决于环境的变化；在冬天敏感性个体适应力强于抗药性个体。
14．（1）基因突变
（2）有抗药性基因的个体占极少数（抗药性基因频率极低）
（3）定向选择 菌群中抗药性基因频率增加
（4）隐性基因可通过杂合子保存下来
（5）B
（6）不赞成，因为害虫会经过突变和自然选择而产生对抗虫植物的适应性或因抗虫植物也会发生变异，而使其后代失去抗虫特性；赞成，因为抗虫植物的抗虫特性是由基因控制的，是能够遗传的。