第五章 生物的进化
突破1 进化理论学说的比较
达尔文自然选择学说
现代达尔文主义
中性学说
基本观点
①过度繁殖为自然选择提供更多的选择材料，加剧了生存斗争
②生存斗争是自然选择的过程，是生物进化的动力
③遗传变异是自然选择的内因
④变异一般是不定向的，而自然选择是定向的，定向的自然选择决定着生物进化的方向
⑤自然选择的结果是适者生存，不适者被淘汰
⑥自然选择过程是一个长期、缓慢的过程
①种群是生物进化的基本单位，生物进化的实质在于种群基因频率的改变②突变和基因重组提供进化的原材料
③自然选择决定生物进化的方向
④隔离是新物种形成的必要条件
①DNA分子产生的突变大多是中性的②中性突变对生物的生存既无利也无害，当这些随机漂变的突变，经过日积月累积少成多，就会使同种生物的不同种群间出现巨大的差异，形成不同的物种
③当中性突变积累导致生物性状出现差异之后，自然选择才会发生作用而导致表现型进化
不同点
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没有阐明遗传和变异的本质以及自然选择的作用机理，着重研究生物个体进化
从分子水平上阐明了自然选择对遗传变异的作用机理，强调群体进化，认为种群是生物进化的基本单位
生物进化的主导因素不是自然选择，而是中性突变的随机固定
共同点
都能解释生物进化的原因和生物的多样性、适应性
特别提醒 (1)在进化的问题上，达尔文较多地联系到个体，实际上进化的基本单位是种群。
(2)在物种形成的问题上，达尔文强调了物种形成中的渐变方式，现代进化科学的成就表明骤变也是物种形成的重要方式。
【突破体验】
1．根据达尔文自然选择学说图解，下列对现代进化理论的补充、完善等内容中，不正确的叙述是( )
A．现代生物进化理论是在研究种群中基因变化频率的基础上发展起来的
B．种群是生物进化的基本单位
C．物种形成包括突变和基因重组、选择、隔离三个基本环节
D．种群中每个个体含有种群基因库的全部基因
答案 D
解析 种群是生物进化的基本单位。突变和基因重组为生物进化提供原材料。隔离使分化的种群之间失去自由交流基因的机会，是形成新物种的必要条件，包括地理隔离和生殖隔离。从实质上看生物进化是种群基因频率变化的结果，种群基因库是种群中全部生物个体的全部基因的总和，每个个体只有种群基因库的一部分基因。
突破2 基因频率
1．影响基因频率变化的因素：基因突变、基因重组、染色体变异、自然选择、遗传漂变、迁移等，具体影响见下表总结。
基因突变、基因重组和染色体变异
具有随机性，产生了生物进化的原材料
自然选择
通过对表现型的选择，选择某些基因，可以改变种群的遗传构成，使生物向适应环境的方向进化
遗传漂变
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当种群太小时会引起基因频率随机增减甚至丢失的现象。群体越大，漂变越小，可以忽略不计；群体越小，漂变效应越明显。一般认为，漂变可造成不同种族或不同物种间的一些非适应性性状差异
迁移
导致基因的流动。当迁入个体的比率大，迁入群体某些基因的频率与原群体这些基因的频率存在较大差异时，影响较大
注 种群进化的实质就是种群内基因频率的改变，只要种群内基因频率改变了就意味着种群进化了。
2．基因频率计算类型归纳
(1)已知种群中各基因型个体数求基因频率
若某二倍体生物的某一基因位点上有一对等位基因A和a，则该种群中个体的基因型可能有AA、Aa、aa三种，如果各基因型的个体数分别是N1、N2、N3，那么种群中A的基因频率＝×100%，a的基因频率＝×100%。
(2)已知种群中基因型频率计算基因频率
若某二倍体生物的某一基因位点上有一对等位基因A和a，而该种群中相关基因型的频率分别为AA%、Aa%、aa%，则一个等位基因的频率等于它的纯合子基因型频率与杂合子基因型频率之和，即A%＝AA%＋Aa%，a%＝aa%＋Aa%。
注 本类题也可将百分号去掉转换成“1”予以解答，即A＝×100%＝60%，a＝1－A＝40%。
(3)已知某一种纯合子所占比例，求基因频率及其他基因型频率
若只提供显性类型比例时，宜转换成隐性纯合子比例；若已知纯合子所占比例则可将该比例开方，即可求得相应基因的基因频率。
(4)与人类遗传病患病概率求解相结合的基因型频率计算
本类题最易出错之处在于往往将“表现正常”的人群中携带者Aa概率直接按2×A×a计算，而不是按Aa＝×100%计算，由此导致计算错误。
【突破体验】
2．从某个种群中随机抽出100个个体，测得基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个。请问该种群中A、a的基因频率分别是________和________。
答案 60% 40%
解析 就这对等位基因来说，每个个体可以看作含有2个基因。那么，这100个个体中共有200个基因，其中，A基因有2×30＋60＝120(个)，a基因有2×10＋60＝80(个)。于是，在这个种群中，A的基因频率为120÷200×100%＝60%，a的基因频率为80÷200×100%＝40%。
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3．研究人员调查了某地区同种生物的两个种群的基因频率。甲种群：AA个体为24%，aa个体为4%。乙种群：Aa个体为48%，aa个体为16%。下列有关叙述正确的是( )
A．甲种群生物所处的环境变化剧烈
B．乙种群生物基因突变率很高
C．乙种群生物所处的环境变化剧烈
D．甲、乙两种群基因、频率相同
答案 D
解析 甲种群的基因频率：A的频率＝24%＋(1－24%－4%)×1/2＝o.6，a的频率＝1－0.6＝0.4；乙种群的基因频率：A的频率＝48%×1/2＋(1－48%－16%)＝0.6，a的频率＝1－0.6＝0.4。故甲、乙两种群基因频率相同。
4．一个随机交配的足够大的种群中，某一相对性状中显性性状表现型的频率是0.36，则( )
A．该种群繁殖一代后杂合子Aa的基因型频率是0.32
B．显性基因的基因频率大于隐性基因的基因频率
C．若该种群基因库中的基因频率发生变化，就一定会形成新物种
D．若该种群中A的基因频率为0.4，A所控制性状的个体在种群中占40%
答案 A
解析 根据题意可知，隐性个体aa的基因型频率为0.64，则a的基因频率为0.8，A的基因频率为0.2，该种群繁殖一代后杂合子Aa的基因型频率是2×0.2×0.8＝0.32；种群的基因频率变化说明生物发生了进化，但不一定会形成新物种；若A的基因频率变化为0.4，则a的基因频率为0.6，A所控制性状的个体(AA、Aa)在种群中的比例为0.42＋2×0.4×0.6＝0.64，即64%。
5．假设某地区人群中每10 000人当中有一个白化病患者，一白化病患者与该地区一个表现正常的男子结婚，则他们生育一个患白化病男孩的概率为( )
A. B. C. D.
答案 B
解析 某地区人群是一个已达到遗传平衡的种群。所以Paa＝，则Pa＝、PA＝，则正常的男子是杂合子的概率为：＝2××/＝，所以他们生育一个患白化病男孩的概率为：××＝。
突破3 自交与自由交配后代的基因频率和基因型频率
1．概念
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(1)自交：指基因型相同的个体之间的交配。杂合子连续自交时，尽管基因频率不变，但后代的基因型频率会发生改变，表现为纯合子的频率不断增大，杂合子的频率不断减小。
(2)自由交配：指各种基因型的个体随机交配。在无基因突变、各种基因型的个体生活力相同时，自由交配遵循遗传平衡定律，上下代之间种群的基因频率及基因型频率不变。
2．规律方法
(1)自由交配时，基因频率和基因型频率均不变。
(2)自交时，基因频率不变，基因型频率改变，纯合子越来越多，杂合子越来越少。
【突破体验】
6．某植物种群(亲代)中，AA基因型个体占30%，aa基因型个体占20%，则：
(1)该植物的A、a基因频率分别是________、________。
(2)若该植物种群自交，后代中AA、aa基因型个体分别占________、________。这时，A、a的基因频率分别是________、________。
(3)依据现代生物进化理论。这种生物在两年中是否发生了进化？_______________________________，
原因是_________________。
(4)若该亲代植物种群中aa基因型个体被淘汰(没有繁殖能力)。让该植物种群自交一次，其后代中A、a的基因频率分别是________、________。这时生物是否进化了？
_______________________。
答案 (1)55% 45% (2)42.5% 32.5% 55% 45% (3)没有发生进化 A、a基因频率都没有发生变化 (4)68.75% 31.25% 发生了进化(基因频率的改变，标志着生物进化)
解析 (1)由AA＝30%，Aa＝50%可求得A＝30%＋×50%＝55%，a＝45%。
(2)求解如下：
(3)由(1)(2)知，上下代的A、a基因频率并没有改变，所以该种生物也就没有发生进化。(4)aa基因型个体被淘汰后，只剩基因型为AA和Aa的个体，则AA＝＝＝37.5%，Aa＝62.5%，依上述方法，得到A＝68.75%，a＝31.25%。基因频率的改变，标志着生物进化。
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