第6章 生物的進(jìn)化 第1節(jié)　　生物有共同祖先的證據(jù) 1．達(dá)爾文的生物進(jìn)化論的主要組成 (1)共同由來(lái)學(xué)說(shuō)：指出地球上所有的生物都是由原始的共同祖先進(jìn)化來(lái)的。 (2)自然選擇學(xué)說(shuō)：揭示了生物進(jìn)化的機(jī)制，解釋了適應(yīng)的形成和物種形成的原因。 2．地層中陳列的證據(jù)——化石 (1)概念：化石是指通過(guò)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。 (2)作用：利用化石可以確定地球上曾經(jīng)生活過(guò)的生物的種類(lèi)及其形態(tài)、結(jié)構(gòu)、行為等特征。因此，化石是研究生物進(jìn)化最直接、最重要的證據(jù)。 (3)分布：大部分化石發(fā)現(xiàn)于沉積巖的地層中。 (4)結(jié)論：大量化石證據(jù)證實(shí)了生物是由原始的共同祖先經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代逐漸進(jìn)化而來(lái)的，而且還揭示出生物由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、由低等到高等、由水生到陸生的進(jìn)化順序。 (5)應(yīng)用 3.當(dāng)今生物體上進(jìn)化的印跡——其他方面的證據(jù) (1)比較解剖學(xué)證據(jù) 研究比較脊椎動(dòng)物的器官、系統(tǒng)的形態(tài)和結(jié)構(gòu)，可以為這些生物是否有共同祖先尋找證據(jù)。 (2)胚胎學(xué)證據(jù) a.胚胎學(xué)的概念：研究動(dòng)植物胚胎的形成和發(fā)育過(guò)程的學(xué)科。 b.脊椎動(dòng)物在胚胎發(fā)育早期都有彼此相似的階段，這個(gè)證據(jù)支持了人和其他脊椎動(dòng)物有共同祖先的觀點(diǎn)。 (3)細(xì)胞和分子水平的證據(jù) a.當(dāng)今生物有許多共同的特征，比如都有能進(jìn)行代謝、生長(zhǎng)和增殖的細(xì)胞，細(xì)胞有共同的物質(zhì)基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)等，這是對(duì)生物有共同祖先這一論點(diǎn)的有力支持。 b.不同生物的DNA和蛋白質(zhì)等生物大分子的共同點(diǎn)，提示人們當(dāng)今生物有著共同的原始祖先，其差異的大小則揭示了當(dāng)今生物種類(lèi)親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近，以及它們?cè)谶M(jìn)化史上出現(xiàn)的順序。 第2節(jié) 自然選擇與適應(yīng)的形成 1．適應(yīng)的含義 (1)生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)適合于完成一定的功能。 (2)生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)及其功能適合于該生物在一定的環(huán)境中生存和繁殖。 2.適應(yīng)的特性 (1)普遍性：適應(yīng)是普遍存在的，所有的生物都具有適應(yīng)環(huán)境的特征。 (2)相對(duì)性：適應(yīng)是針對(duì)一定的環(huán)境條件而言的，是一種暫時(shí)的現(xiàn)象。 3．拉馬克進(jìn)化學(xué)說(shuō) (1)主要觀點(diǎn)：徹底否定了物種不變論，提出當(dāng)今所有的生物都是由更古老的生物進(jìn)化來(lái)的，各種生物的適應(yīng)性特征的形成都是由于用進(jìn)廢退和獲得性遺傳。 (2)評(píng)價(jià)：拉馬克的進(jìn)化學(xué)說(shuō)在當(dāng)時(shí)是有進(jìn)步意義的，但他對(duì)適應(yīng)形成的解釋是膚淺的，未被人們普遍接受。 4．達(dá)爾文自然選擇學(xué)說(shuō) (1)解釋模型 (2)對(duì)適應(yīng)的解釋的分析： ①過(guò)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(zhēng)。 ②生物進(jìn)化是通過(guò)生存斗爭(zhēng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，生存斗爭(zhēng)是生物進(jìn)化的動(dòng)力。 ③生物的變異是不定向的，具有有利變異的個(gè)體在生存斗爭(zhēng)中易取得勝利而得以生存，有利變異通過(guò)遺傳得以累積和加強(qiáng)，產(chǎn)生適應(yīng)環(huán)境的新類(lèi)型。 ④適者生存是自然選擇的結(jié)果。 (3)進(jìn)步意義 ①使人們認(rèn)識(shí)到生物是在自然選擇的作用下不斷發(fā)展變化的，使生物學(xué)第一次擺脫了神學(xué)的束縛，走上了科學(xué)的軌道。 ②揭示了生物界的統(tǒng)一性是由于所有的生物都有共同祖先。 ③科學(xué)地解釋了生物的多樣性和適應(yīng)性是進(jìn)化的結(jié)果。 (4)局限性：對(duì)于遺傳和變異的認(rèn)識(shí)還局限于性狀水平，不能科學(xué)地解釋遺傳和變異的本質(zhì)。 5．達(dá)爾文以后進(jìn)化理論的發(fā)展 (1)發(fā)展的原因 ①關(guān)于遺傳和變異的研究，已經(jīng)從性狀水平深入到基因水平，人們逐漸認(rèn)識(shí)到了遺傳和變異的本質(zhì)。 ②關(guān)于適應(yīng)以及物種的形成等問(wèn)題的研究，已經(jīng)從以生物個(gè)體為單位，發(fā)展到以種群為基本單位。 (2)發(fā)展的結(jié)果：形成了以自然選擇為核心的現(xiàn)代生物進(jìn)化理論。 第3節(jié)　種群基因組成的變化與物種的形成 一 種群基因組成的變化 1．種群的概念及特點(diǎn) (1)概念：生活在一定區(qū)域的同種生物全部個(gè)體的集合。如一片樹(shù)林中的全部獼猴或一片草地上的所有蒲公英都可以看作一個(gè)種群。 (2)特點(diǎn)：種群是生物進(jìn)化的基本單位，種群中的雌雄個(gè)體可以通過(guò)繁殖將各自的基因遺傳給后代。種群也是生物繁殖的單位。 2．基因庫(kù) 一個(gè)種群中全部個(gè)體所含有的全部基因，叫作這個(gè)種群的基因庫(kù)。 3．基因頻率 (1)概念：在一個(gè)種群基因庫(kù)中，某個(gè)基因占全部等位基因數(shù)的比值。 (2)計(jì)算：基因頻率＝eq \f(種群中某基因的總數(shù),該基因及其等位基因的總數(shù))×100%。 (3)影響因素：突變、選擇、遷移等。 4．種群基因頻率的變化 (1)原因：基因突變。 (2)可遺傳變異的來(lái)源：突變(基因突變和染色體變異)和基因重組。 (3)可遺傳變異的形成 基因突變產(chǎn)生的等位基因，通過(guò)有性生殖過(guò)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(xiàn)多種多樣可遺傳的變異類(lèi)型。 (4)可遺傳的變異的特點(diǎn)：隨機(jī)的、不定向的。 (5)可遺傳的變異的作用：只是提供生物進(jìn)化的原材料，不能決定生物進(jìn)化的方向。 (6)可遺傳的變異的結(jié)果：使種群基因頻率發(fā)生了改變。 (7)可遺傳的變異的利害性：變異的有利和有害是相對(duì)的，是由生物的生存環(huán)境決定的。 5．種群基因突變數(shù)的計(jì)算方法 某種群基因突變數(shù)＝個(gè)體基因數(shù)×突變率×個(gè)體數(shù)。 6．自然選擇對(duì)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(gè)體有更多的機(jī)會(huì)產(chǎn)生后代，種群中相應(yīng)基因的頻率會(huì)不斷提高；相反，具有不利變異的個(gè)體留下后代的機(jī)會(huì)少，種群中相應(yīng)基因的頻率會(huì)下降。 (2)選擇的對(duì)象 ①直接作用對(duì)象：個(gè)體的表型。 ②實(shí)質(zhì)：決定表型的基因。 (3)選擇的結(jié)果 ①生物性狀上：朝著有利變異的方向不斷進(jìn)化。 ②基因上：種群的基因頻率會(huì)發(fā)生定向改變。 (4)進(jìn)化的實(shí)質(zhì)：種群基因頻率的改變。 7.探究抗生素對(duì)細(xì)菌的選擇作用 (1)實(shí)驗(yàn)原理 一般情況下，一定濃度的抗生素會(huì)殺死細(xì)菌，但變異的細(xì)菌可能產(chǎn)生耐藥性。在實(shí)驗(yàn)室連續(xù)培養(yǎng)細(xì)菌時(shí)，如果向培養(yǎng)基中添加抗生素，耐藥菌有可能存活下來(lái)。 (2)實(shí)驗(yàn)步驟 (3)實(shí)驗(yàn)結(jié)果 與區(qū)域①相比，區(qū)域②③④紙片周?chē)鷷?huì)出現(xiàn)抑菌圈；②③④區(qū)域抑菌圈的平均直徑逐代越來(lái)越小。 (4)實(shí)驗(yàn)結(jié)論 ①細(xì)菌耐藥性的出現(xiàn)是發(fā)生了可遺傳的變異； ②抗生素的選擇作用導(dǎo)致了耐藥菌比例的逐漸升高。 二 隔離在物種形成中的作用 1．物種的概念 能夠在自然狀態(tài)下相互交配并且產(chǎn)生可育后代的一群生物。 2．隔離 (1)概念：不同群體間的個(gè)體，在自然條件下基因不能自由交流的現(xiàn)象。 (2)常見(jiàn)類(lèi)型 3.新物種的形成過(guò)程 (1)新物種形成的一般過(guò)程 (2)有的新物種的形成不需要地理隔離：如多倍體的形成。 (3)隔離在物種形成中的作用：隔離是物種形成的必要條件，生殖隔離的形成標(biāo)志著新物種的形成。 (4)物種形成的三個(gè)環(huán)節(jié)：突變和基因重組、自然選擇、隔離。 第4節(jié) 協(xié)同進(jìn)化與生物多樣性的形成 1.協(xié)同進(jìn)化的概念:不同物種之間、生物與無(wú)機(jī)環(huán)境之間在相互影響中不斷進(jìn)化和發(fā)展。 2.協(xié)同進(jìn)化的類(lèi)型： (1)生物與生物之間：如開(kāi)花植物與傳粉動(dòng)物互助互利；捕食者與被捕食者相互選擇。 (2)生物與無(wú)機(jī)環(huán)境之間：如原始大氣無(wú)氧→厭氧生物→光合生物出現(xiàn)→大氣中有了氧氣→出現(xiàn)好氧生物 3．協(xié)同進(jìn)化的結(jié)果：通過(guò)漫長(zhǎng)的協(xié)同進(jìn)化過(guò)程，地球上不僅出現(xiàn)了千姿百態(tài)的物種，豐富多彩的基因庫(kù)，而且形成了多種多樣的生態(tài)系統(tǒng)。 4．協(xié)同進(jìn)化的原因：生物與生物之間的相互選擇和生物與無(wú)機(jī)環(huán)境之間的相互影響。 5.生物多樣性的形成 (1)內(nèi)容：遺傳多樣性(基因多樣性)、物種多樣性、生態(tài)系統(tǒng)多樣性。 (2)形成原因：生物的進(jìn)化。 (3)研究生物進(jìn)化歷程的主要依據(jù)：化石。 6．生物進(jìn)化歷程中的幾個(gè)關(guān)鍵事件 (1)最初地球上的生物主要是海洋中種數(shù)不多的細(xì)菌(包括藍(lán)細(xì)菌)。這一時(shí)期的生態(tài)系統(tǒng)是只有生產(chǎn)者和分解者的兩極生態(tài)系統(tǒng)。 (2)有性生殖的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了基因重組，增強(qiáng)了生物變異的多樣性，生物進(jìn)化的速度明顯加快，多細(xì)胞植物和動(dòng)物的種類(lèi)不斷增多。 (3)海洋中大量的無(wú)脊椎動(dòng)物物種爆發(fā)式地迅速形成。大量的動(dòng)物構(gòu)成了生態(tài)系統(tǒng)第三極——消費(fèi)者的出現(xiàn)，使生態(tài)系統(tǒng)具有更加復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。 (4)生物的登陸改變著陸地的環(huán)境，陸地上復(fù)雜的環(huán)境又為生物的進(jìn)化提供了廣闊的舞臺(tái)。 (5)在進(jìn)化過(guò)程中,許多物種由于不適應(yīng)環(huán)境的變化而絕滅了。例如恐龍絕滅了?？铸埖慕^滅為哺乳類(lèi)的興盛騰出了空間,使生物進(jìn)化翻開(kāi)了嶄新的一頁(yè)。 7．現(xiàn)代生物進(jìn)化理論對(duì)自然界的生命史作出了科學(xué)的解釋 (1)適應(yīng)是自然選擇的結(jié)果。 (2)種群是生物進(jìn)化的基本單位。 (3)突變和基因重組提供進(jìn)化的原材料，自然選擇導(dǎo)致種群基因頻率的定向改變，進(jìn)而通過(guò)隔離形成新的物種。 (4)生物進(jìn)化的過(guò)程實(shí)際上是生物與生物、生物與無(wú)機(jī)環(huán)境協(xié)同進(jìn)化的過(guò)程。 (5)生物多樣性是協(xié)同進(jìn)化的結(jié)果。 8．中性突變學(xué)說(shuō)：大量的基因突變是中性的，決定生物進(jìn)化方向的是中性突變的逐漸積累，而不是自然選擇。 9．間斷平衡學(xué)說(shuō)：物種形成并不都是漸變的過(guò)程，而是物種長(zhǎng)期穩(wěn)定與迅速形成新種交替出現(xiàn)的過(guò)程。 確定生物形態(tài)根據(jù)動(dòng)物的骨骼化石推測(cè)其體型大小和運(yùn)動(dòng)方式確定生物結(jié)構(gòu)根據(jù)植物化石推測(cè)它們的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和分類(lèi)地位確定生物行為根據(jù)動(dòng)物的牙齒化石推測(cè)它們的飲食情況步驟1分組、編號(hào)、做標(biāo)記用記號(hào)筆在培養(yǎng)皿的底部畫(huà)2條相互垂直的直線(xiàn)，將培養(yǎng)皿分為4個(gè)區(qū)域，分別標(biāo)記為①～④步驟2接種取少量細(xì)菌的培養(yǎng)液，用無(wú)菌的涂布器(或無(wú)菌棉簽)均勻地涂抹在培養(yǎng)基平板上步驟3自變量控制用無(wú)菌的鑷子先夾取1張不含抗生素的紙片放在①號(hào)區(qū)域的中央，再分別夾取1張抗生素紙片放在②～④號(hào)區(qū)域的中央，蓋上皿蓋步驟4培養(yǎng)將培養(yǎng)皿倒置于37 ℃的恒溫箱中培養(yǎng)12～16 h步驟5因變量觀測(cè)觀察培養(yǎng)基上紙片附近是否出現(xiàn)抑菌圈，如果有，測(cè)量和記錄每個(gè)實(shí)驗(yàn)組中抑菌圈的直徑，并取平均值步驟6重復(fù)實(shí)驗(yàn)從抑菌圈邊緣的菌落上挑取細(xì)菌，接種到已滅菌的液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)，重復(fù)步驟2～5。如此重復(fù)幾代，記錄每一代培養(yǎng)物抑菌圈的直徑項(xiàng)目 類(lèi)型發(fā)生范圍結(jié)果生殖隔離不同物種間①不能相互交配； ②即使交配成功，也不能產(chǎn)生可育后代地理隔離同種生物使種群間不能發(fā)生基因交流

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高中生物人教版 (2019)必修2《遺傳與進(jìn)化》電子課本

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年級(jí)： 必修2《遺傳與進(jìn)化》

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