考点18 理解现代生物进化理论，并掌握相关计算
1．现代生物进化理论中的“三、两、两、两”
2．现代生物进化理论的6个易混点
(1)生物进化≠物种的形成
①生物进化的实质是种群基因频率的改变，物种形成的标志是生殖隔离。
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②生物发生进化，并不一定形成新物种，但是新物种的形成要经过生物进化，即生物进化是物种形成的基础。
(2)物种形成与隔离的关系：物种的形成不一定要经过地理隔离，但必须要经过生殖隔离。
(3)共同进化并不只包括生物与生物之间共同进化，还包括生物与无机环境之间共同进化，共同进化中的生物之间的关系既有种间互助，也有种间斗争，但不包含种内关系。
(4)自然选择作用的对象：直接对象是种群中个体表现型，间接对象是个体基因型，根本对象是与变异性状相对应的基因。
(5)进化理论中定向与不定向：自然选择能定向改变种群的基因频率，而突变和基因重组是随机的、不定向的。
(6)共同进化表现为相互影响与相互改变。共同进化导致生物多样性的形成，其包含三个层次：基因多样性、物种多样性和生态系统多样性。
3．种群的基因频率的3种计算方法
(1)常染色体基因频率的计算
①在种群中一对等位基因的频率之和等于1，基因型频率之和也等于1。
②一个等位基因的频率＝该等位基因纯合子的频率＋1/2杂合子的频率。
(2)X染色体上的基因频率计算：
Xb＝×100%。
(3)利用哈迪—温伯格平衡定律，通过基因频率计算基因型频率
①内容：在一个有性生殖的自然种群中，当等位基因只有一对(A—a)时，设p代表A基因的频率，q代表a基因的频率，则(p＋q)2＝p2＋2pq＋q2＝1。其中，p2是AA(纯合子)的基因型频率，2pq是Aa(杂合子)的基因型频率，q2是aa(纯合子)的基因型频率。
②适用条件：在一个有性生殖的自然种群中，在符合以下5个条件的情况下，各等位基因的基因频率和基因型频率在一代代的遗传中是稳定不变的，或者说是保持着动态平衡的。这5个条件是：种群足够大；种群中个体间的交配是随机的；没有突变的发生；种群之间不存在个体的迁移或基因交流；没有自然选择。
题组一 辨析基本观点
1．(2010·大纲全国Ⅰ，4)关于在自然条件下，某随机交配种群中等位基因A、a频率的叙述，错误的是( )
A．在某种条件下两种基因的频率可以相等
B．该种群基因频率的变化只与环境的选择作用有关
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C．一般来说，频率高的基因所控制的性状更适应环境
D．持续选择条件下，一种基因的频率可以降为零
答案 B
解析 当一个种群中基因型为AA和aa的个体各占25%，基因型为Aa的个体占50%时，A和a的基因频率相等，均为50%，A项对；能引起基因频率变化的因素有种群中个体的迁入和迁出、突变、自然选择等，B项错；一般来说，生物体适应环境的性状能保留下来，不适应环境的性状易被淘汰，前者控制相应性状的基因频率会升高，C项对；持续的选择会得到纯合子，其携带的基因的频率为100%，另一种基因的频率为0。
真题重组 判断下列关于生物进化的叙述：
(1)因自然选择是通过作用于个体而影响种群的基因频率，所以进化改变的是个体而不是群体
(2010·山东，2D和2008·山东，5D)( × )
(2)盲鱼眼睛的退化是黑暗诱导基因突变的结果(2011·重庆，4A)( × )
(3) 下图是某昆虫基因pen突变产生抗药性示意图，则野生型昆虫和pen基因突变型昆虫之间存在生殖隔离(2016·江苏，12D)( × )
(4)物种的形成必须经过生殖隔离，因此生殖隔离是物种朝不同方向发展的决定性因素
(2010·山东，2A和2013·江苏，12B改编)( × )
(5)下图表示某小岛上蜥蜴进化的基本过程，X、Y、Z表示生物进化的基本环节，Y是自然选择[2009·上海，34(1)改编]( √ )
2．(2017·临汾三模)如图表示某类植物的进化过程：物种A，先是分化为A1、A2、A3，后又分别进化成为B、C、D三个物种。对此叙述正确的是( )
A．A1、A2、A3应当生活在相同的地理空间
B．B与C存在生殖隔离，但有可能相互杂交产生后代
C．A2中一部分个体计入A3群体，两者间不能进行基因交流
D．A1、A2、A3的生存环境相似，则发生的基因突变也相似
答案 B
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解析 A1、A2、A3是由同一物种A进化而来，故它们应当生活在不同的地理空间，A错误；B与C存在生殖隔离，但有可能相互杂交产生后代，只是后代不育，B正确；A2中一部分个体计入A3群体，说明两者间能进行基因交流，C错误；A1、A2、A3的生存环境相似，基因突变具有不定向性，故发生的基因突变不一定相似，D错误。
思维延伸 判断与填充：
(1)高茎豌豆与矮茎豌豆杂交出现的表现型之比为3∶1的过程可以为进化提供原材料( × )
(2)超级细菌感染病例的出现，是因为抗生素的滥用促使细菌发生基因突变( × )
(3)种群内只要某一基因发生基因频率的改变，就说明该生物种群发生了进化( √ )
(4)自然选择是引起种群基因频率发生改变的唯一因素( × )
(5)减数分裂和受精作用明显加快了生物进化的速度( √ )
(6)下图是将该种植物分别移栽到低纬度和高纬度地区种植，经过多年的演化后最终形成了不同的五个物种：
①什么具体证据可以帮助你确定D和C不是一个物种？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
②图示中B物种进化为D、E两个物种的机理是______________________________。
③C种群内部个体间形态和大小方面的差异，体现的是________多样性。该多样性的实质是____________________________________多样性。
答案 ①如果D和C不能杂交，或杂交后不能产生可育后代，说明它们不是一个物种(或若D和C杂交，存在生殖隔离，说明它们不是同一物种) ②地理隔离造成基因交流的阻断，不同环境的自然选择造成不同基因频率的变化，当基因频率变化积累到一定的程度，形成生殖隔离，从而形成物种D和E ③遗传 基因和基因型/遗传物质/DNA的脱氧核苷酸序列
(7)若甲、乙水草杂交，可产生三倍体的后代。据此，是否可以认为甲、乙水草是同一物种？________。你判断的理由是____________________________________________________。
答案 不是 甲、乙的后代是三倍体，不能产生正常的配子，所以后代不具有正常的生殖能力
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题组二 基因(型)频率的计算及相关变化的辨析
3．(2016·全国乙，6)理论上，下列关于人类单基因遗传病的叙述，正确的是( )
A．常染色体隐性遗传病在男性中的发病率等于该病致病基因的基因频率
B．常染色体显性遗传病在女性中的发病率等于该病致病基因的基因频率
C．X染色体显性遗传病在女性中的发病率等于该病致病基因的基因频率
D．X染色体隐性遗传病在男性中的发病率等于该病致病基因的基因频率
答案 D
解析 根据哈迪—温伯格定律，满足一定条件的种群中，等位基因只有一对(Aa)时，设基因A的频率为p，基因a的频率为q，则基因频率p＋q＝1，AA、Aa、aa的基因型频率分别为p2、2pq、q2。基因频率和基因型频率关系满足(p＋q)2＝p2＋2pq＋q2，若致病基因位于常染色体上，发病率与性别无关。常染色体上隐性遗传病的发病率应为aa的基因型频率，即q2，A错误；常染色体上显性遗传病的发病率应为AA和Aa的基因型频率之和，即p2＋2pq，B错误；若致病基因位于X染色体上，发病率与性别有关。女性的发病率计算方法与致病基因位于常染色体上的情况相同，X染色体显性遗传病女性的发病率为p2＋2pq，C错误；因男性只有一条X染色体，故男性的发病率为致病基因的基因频率，D正确。
4．(2015·全国Ⅰ，32)假设某果蝇种群中雌雄个体数目相等，且对于A和a这对等位基因来说只有Aa一种基因型。回答下列问题：
(1)若不考虑基因突变和染色体变异，则该果蝇种群中A基因频率∶a基因频率为______________。理论上，该果蝇种群随机交配产生的第一代中AA、Aa和aa的数量比为__________，A的基因频率为__________。
(2)若该果蝇种群随机交配的实验结果是第一代中只有Aa和aa两种基因型，且比例为2∶1，则对该结果最合理的解释是____________________。根据这一解释，第一代再随机交配，第二代中Aa和aa基因型个体数量的比例应为________。
答案 (1)1∶1 1∶2∶1 0.5 (2)A基因纯合致死 1∶1
解析 (1)由题干可知，种群中只有Aa一种基因型个体，因此种群中A∶a比例是1∶1，产生的配子中A配子∶a配子＝1∶1，配子随机结合，后代中基因型AA为×＝、Aa为2××＝、aa为×＝。A的基因频率为AA基因型频率＋Aa基因型频率＝＋×＝。(2)该种群随机交配后，由于后代只有Aa和aa两种基因型，说明AA基因型个体死亡，Aa和aa两种基因型比例为2∶1，这时种群中产生的配子比例为A、a，依据遗传平衡定律，求得后代AA为1/9、Aa为4/9、aa为4/9，其中AA个体死亡，Aa和aa的比例为1∶1。
真题重组 判断下列有关基因频率的计算与分析：
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(1)果蝇的长翅(V)对残翅(v)为显性。在一个由600只长翅果蝇和400只残翅果蝇组成的种群中，若杂合子占所有个体的40%，那么隐性基因v在该种群内的基因频率为60%
(2014·上海，9C)( √ )
(2)某动物种群中，AA、Aa和aa基因型的个体依次占25%、50%、25%。若该种群中的aa个体没有繁殖能力，其他个体间可以随机交配，理论上，下一代AA∶Aa∶aa基因型个体的数量比为4∶4∶1(2014·海南，23B)( √ )
(3)(2015·山东，6改编)玉米的高秆(H)对矮秆(h)为显性。现有若干H基因频率不同的玉米群体，在群体足够大且没有其他因素干扰时，每个群体内随机交配一代后获得F1。各F1中基因型频率与H基因频率(p)的关系如图。判断下列分析：
①0
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