一、达尔文生物进化论

 

1．自然选择学说的内容 

 

内容要点包括：过度繁殖、生存斗争、遗传和变异、适者生存。以长颈鹿的进化为例，长颈鹿产生的后代超过环境承受能力（过度繁殖）；它们都要吃树叶而树叶不够吃（生存斗争）；它们有颈长和颈短的差异（遗传变异）；颈长的能吃到树叶生存下来，颈短的因吃不到树叶而最终饿死了（适者生存）。

 

2．对自然选择的理解

 

（1）选择的对象：自然选择表面上是对一个个不同生物个体的选择，实质上是对个体所包含的变异进行选择。从分子水平上看现代生物进化理论认为，自然选择实质上是对变异所对应的基因进行选择，从而改变着种群不同基因的基因频率。

 

（2）选择的因素：对生物的变异起选择作用的是个体所处的自然环境。环境因素很多，其中一种或几种起主导选择作用，如在干旱环境中水起主导作用。

 

（3）选择的手段：选择生存斗争。通过生存斗争使少数具有有利变异的个体生存下来，从而完成一次对生物的选择。

 

（4）选择的结果：适者生存，不适者淘汰。通过多次选择使生物的微小有利变异通过繁殖遗传给后代，使之得以积累和加强，从而使生物能更好的适应环境，并朝着特定的方向进化发展，久而久之，便产生了适应环境的新类型。

 

3．变异与环境的关系

 

变异在环境变化之前已经产生，环境只起选择作用，并不影响变异的方向。通过环境选择将生物个体产生的适应环境的变异保留下来。

 

4．有利变异与不利变异的比较

 

有利变异是指有利于生物在环境中生存的变异，而不利变异是不利于生物在环境中生存的变异。具有有利变异的个体，在生存斗争中，取得有限生活条件的能力强，因而在生存斗争中生存下来（适者生存）；大部分的个体具有不利变异，它们取得有限生活条件的能力差，因而在生存斗争中，被环境淘汰（不适者被淘汰）。所以，生物具有的变异类型决定着它们在生存斗争中的命运。

 

二、现代生物进化理论

 

1．  建立解释模型

 

 

解读：①种群是生物进化的基本单位。②突变和重组是生物进化的原材料，其中基因突变是新基因的产生途径，是生物变异的根本来源，为生物进化提供原始材料。③自然选择决定生物进化方向，生物进化实质上是基因频率的定向改变。因此只要种群的基因频率改变，生物就进化了；只要生物进化了，种群的基因频率就会改变。④只有当不同种群基因频率的改变突破物种的界限形成生殖隔离时，才能形成新的物种。⑤生物进化的过程实际上是生物与生物、生物与无机环境共同进化的过程，进化导致生物的多样性。⑥物种的形成是渐变式的，隔离是新物种形成的必要条件。不过物种的形成有时也可以是骤变式的，如以染色体数目变化的方式形成新物种。

 

2．几组易混概念的比较

 

（1）种群和物种

 

种群是指生活在同一地点的同种生物的一群个体，物种是指分布在一定的自然区域，具有一定的形态结构和生理功能，而且在自然状态下能够相互交配和繁殖，并能够产生可育后代的一群生物个体。两者的区别主要体现在两个方面：一是指代的范围不同，种群指代的范围小，不同种群间有地理隔离，物种指代的范围大，全球同种，不同物种间有生殖隔离。二是判断的标准不同，种群的标准是同一地点的同种生物，通过个体间的交配保持一个共同的基因库，物种的标准主要是形态特征以及能否自由交配并产生可育后代。属同一物种的不同种群的个体之间可实现基因交流，不同物种的个体之间不能进行基因交流。

 

（2）地理隔离和生殖隔离

 

地理隔离是指同一物种的不同种群由于在地理上的障碍，使彼此间无法相遇而不能交配，它强调能交配并产生可育后代但无缘交配。生殖隔离是指种群间的个体不能自由交配，或者交配后不能产生可育后代，它强调即使给机会交配却不能交配，或能交配却不能产生可育后代，或能交配也能产生后代，但后代不可育。一般来讲，先有地理隔离，再形成生殖隔离。但是没有地理隔离，有时也能产生新物种，如多倍体的形成。

 

（3）生物进化和物种形成 

 

生物进化实质上是指种群基因频率改变的过程，属于量变。物种形成是指种群基因频率的改变至突破种的界限，形成生殖隔离，属于质变。因此隔离是物种形成的必要条件，而不是生物进化的必要条件。

 

(4)自然选择和人工选择

 

自然选择是指由环境选择能适应的类型，起选择作用的环境可以是自然的或人为的，结果是生物进化了，如抗菌素和杀虫剂的选择作用。人工选择是指在人为的环境中选择相应的类型，结果是符合人的需要，但不一定适应环境，如杂交育种过程中人对优良品种的选择作用。

 

3．现代生物进化理论与达尔文生物进化理论的比较

 

（1）共同点:都能解释生物进化的原因及生物的多样性和适应性。
　  （2）联系:现代生物进化理论以达尔文生物进化论（自然选择学说）为基础。

 

（3）不同点:①达尔文生物进化论没有阐明遗传和变异的本质以及自然选择的作用机理，而现代生物进化理论克服了这个缺点。②达尔文生物进化论是从个体水平研究生物的进化；现代生物进化理论则强调群体的进化，认为种群是生物进化的基本单位，并从分子水平上阐明生物进化的实质是基因频率的改变。

 

4．生物多样性的形成

 

（1）形成过程：生物多样性是长期自然选择的结果。地球上生物生存的环境是多种多样的，在不同的环境中自然选择的方向是不同的，不同的选择方向形成不同的生物类型，最后形成不同的物种。不同的物种，其基因库中的基因组成也是不同的，这就形成了遗传基因的多样性。

 

（2）多样性的内容：基因多样性、物种多样性和生态系统多样性（提醒：多样性的三个层次是密切联系的，基因多样性是形成物种和生态系统多样性的基础，反过来物种和生态系统多样性又影响基因多样性）。

 

三、基因频率的相关计算

 

1．运用“定义式”计算基因频率

 

基因频率是指某个种群中某一基因出现的比例，即基因频率=种群中该基因总数/种群中该等位基因总数（说明：就某一对等位基因而言，每个个体看作含两个基因）。

 

2．运用“推导式”计算基因频率

 

设种群中有n个个体，基因型为AA、Aa、aa的个体数分别为n1、n2、n3，则AA的基因型频率= n1/n，Aa的基因型频率= n2/n，aa的基因型频率= n3/n，依定义式可进一步求得，A的基因频率=(2n1+ n2)/2n= n1/n+ n2/2n，a的基因频率=( n2+2n3)/2n= n3/n+ n2/2n。由此可得基因频率计算的推导式：①等位基因频率之和等于1；②基因频率=该基因纯合子频率+1/2杂合子频率。该推导式仅适用于常染色体遗传实例中基因频率的计算，对于伴性遗传实例而言，其基因频率的计算方法具有特殊性。以色盲遗传为例，由于色盲基因只存在于X染色体上，Y染色体上没有相应的等位基因，故只需考虑X染色体上的基因数，计算公式为：XB的基因频率=（2XBXB+XBXb+XBY）/(2女性人数+男性人数)；Xb的基因频率 =(2XbXb+XBXb+XbY)/(2女性人数+男性人数)。

 

3．运用“遗传平衡公式”计算基因频率

 

遗传平衡定律指出：在一个巨大的、随机交配和没有干扰基因平衡因素的种群中，基因频率将世代保持不变。遗传平衡计算公式表示为：(p+q)2=p2+2pq+q2=1（说明：一个进行有性生殖的种群有一对等位基因为A和a，设p代表A的基因频率，q代表a的基因频率，则p2是AA的基因型频率，2pq是Aa的基因型频率，q2是aa的基因型频率）。

 

 

 

作者简介：周伟，生物奥赛主教练。主要从事生物教学与奥赛培训研究，近年来在《生物学教学》、《中学生物教学》、《吉首大学学报》、《新高考》、《考试报》、《素质教育报》、《中学生理化报》、《中学生学习报》、《当代中学生报》等报刊上发表文逾100篇。

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