7/7第五章生物的進化【知識體系】【方法技巧】一、基因頻率和基因型頻率的計算基因頻率是指某群體中，某一等位基因在該位點上可能出現(xiàn)的比率。對基因頻率的計算有很多種類型，不同的類型要采用不同的方法計算。1.哈代—溫伯格公式（遺傳平衡定律）的應用當種群較大，種群內(nèi)個體間的交配是隨機的，沒有突變發(fā)生、新基因加入和自然選擇時，存在以下公式：（p＋q）2＝p2＋2pq＋q2＝1，其中p代表一個等位基因的頻率，q代表另一個等位基因的頻率，p2代表一個等位基因純合子（如AA）的頻率，2pq代表雜合子（如Aa）的頻率，q2代表另一個純合子（aa）的頻率。2.幾種計算類型（1）常染色體上的基因，已知各基因型的個體數(shù)，求基因頻率。（2）常染色體上的基因，已知各基因型的比例，求基因的頻率。（3）常染色體上的基因，已知各基因型的比例，求該種群自交或雜交一代后，某基因型或某基因的頻率。（4）伴X染色體上的基因，已知基因型的人數(shù)或頻率，求基因頻率或基因型頻率。（5）伴X染色體上的基因，已知某基因頻率，求基因型的頻率。【訓練1】囊性纖維變性是一種常染色體遺傳病。在歐洲人群中每2500個人就有一人患此病。如果一對健康的夫婦有一個患病的兒子，此后該女子又與另一健康男子再婚，則再婚后他們生一個患此病孩子的概率是（）A.1%B.0.04%C.3.9%D.2%【訓練2】已知苯丙酮尿癥是位于常染色體上的隱性遺傳病。據(jù)調(diào)查，該病的發(fā)病率大約為1/10000。請問，在人群中苯丙酮尿癥致病基因的基因頻率以及攜帶此隱性基因的雜合基因型頻率各是多少？______________________________。二、物種的形成1.形成方式（1）漸變式：經(jīng)過長期的歷史年代逐漸形成。即：種群小的種群eq\o(\s\up7(基因頻率),\s\do5(發(fā)生改變))新物種（2）驟變式：在很短時間內(nèi)即可形成，如自然界中多倍體的形成。2.隔離在物種形成中的作用隔離是物種形成的必要條件，包括地理隔離和生殖隔離。其實質(zhì)是阻止生物之間的基因交流，僅有地理隔離不能產(chǎn)生新的物種，生殖隔離才是物種形成的關(guān)鍵。3.物種形成與生物進化內(nèi)容物種形成生物進化標志生殖隔離出現(xiàn)基因頻率改變變化后生物與原生物關(guān)系屬于不同物種可能屬于一個物種二者的聯(lián)系①生物進化的實質(zhì)是基因頻率的改變，這種改變可大可小，不一定會突破物種的界限，即生物進化不一定導致新物種的形成②新物種的形成是生物長期進化的結(jié)果【訓練3】如圖為某群島上物種演化的模型。A、B、C、D、E、F為六個物種，請據(jù)圖回答：（1）假設已知甲島上B物種為有翅蟬，過了相當長時間后，逐漸演化成了殘翅蟬E和超長翅蟬F，請根據(jù)達爾文的自然選擇學說結(jié)合甲島上多風的自然條件，推測甲島上B物種演化的過程。________________________________________________________________________________________________________________________________________。（2）甲島上B物種偶爾有一次乘著季風，飛到了乙島上居住。試分析B物種進入乙島后可能會給乙島上C物種帶來的影響。________________________________________________________________________________________________________________________________________。（3）怎樣驗證E和F屬于兩個不同的物種？簡述你的思路和依據(jù)。_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。三、怎樣解釋出現(xiàn)生物新類型的現(xiàn)象1.生物進化與物種形成的區(qū)別與聯(lián)系區(qū)別：生物進化的實質(zhì)是種群基因頻率的改變，因此，可以認為種群的基因頻率發(fā)生改變就意味著生物進化了。而物種的形成是基因頻率改變到一定的程度，直到新類群與原種群不能實現(xiàn)基因交流為止（產(chǎn)生了生殖隔離）?？梢?，二者是量變和質(zhì)變的關(guān)系。聯(lián)系：生物發(fā)生進化，并不一定形成新物種，但是新物種的形成要經(jīng)過生物進化，即生物進化是物種形成的基礎。2.人工選擇和自然選擇的區(qū)別與聯(lián)系區(qū)別：二者選擇的標準不同，目的不同。人工選擇的標準為“是否對人類有利”，對人類有利的基因或性狀保留下來，不利的被淘汰，該性狀對生物的生存不一定有利；而自然選擇的標準為“是否有利于該生物的生存”，有利于該生物生存的性狀（或基因）就保留下來，不利的就淘汰。如野雞飛翔能力強產(chǎn)蛋率低，但較強的飛翔能力有利于其逃避敵害，即有利于生存；家雞飛翔能力極差產(chǎn)蛋率很高，善飛但產(chǎn)蛋少的家雞肯定要被淘汰。可見，人工選擇與自然選擇有很大的差別，因此明確目的是區(qū)分二者的關(guān)鍵。聯(lián)系：二者都使被選擇的種群的基因頻率發(fā)生改變。3.用現(xiàn)代生物進化理論分析生物的進化、適應性和新物種的形成進化的原因內(nèi)因通過遺傳將有利的變異保留下來，變異為選擇提供原始材料外因生物生存的各種環(huán)境條件，如各種生態(tài)因素對生物的影響相互作用生物生存的各種環(huán)境條件對生物的變異進行選擇，淘汰不利變異，積累和加強有利變異，推動生存斗爭，表現(xiàn)為進化進化的結(jié)果適應性環(huán)境對生物的變異進行定向選擇，使有利的變異在生物類群中得到積累和加強，形成了生物的適應性多樣性、物種的形成同一物種的不同種群，由于生活環(huán)境的變化，形成具有不同適應性的生物類群，當變異積累到一定程度而出現(xiàn)生殖隔離時，便形成了新物種；同一物種的不同類型及新物種的出現(xiàn)均表現(xiàn)為生物的多樣性進化生物新類型的形成導致生物進化，物種的形成是生物進化質(zhì)的飛躍【訓練4】蓍草是菊科植物的一個種。采集同一山坡不同海拔高度的蓍草種子，種在海拔高度為零的某一花園中，植株高度如下圖。下列敘述中，正確的是（）A.原海拔高度不同的蓍草株高的差異表現(xiàn)出物種多樣性B.不同海拔高度蓍草之間不能雜交或雜交不育C.研究遺傳差異是否影響著蓍草株高，需原海拔處的數(shù)據(jù)D.圖示結(jié)果說明蓍草株高的變化受到花園生態(tài)環(huán)境的影響【訓練5】某研究小組研究了某地的兩個湖泊，每個湖中生活著兩種相似的魚：紅褐色的和金黃色的，這一地區(qū)可能發(fā)生過洪水。他們不清楚這兩種魚之間的關(guān)系，于是作出如圖所示的兩種假設。以下說法中不正確的是（）A.假說甲說明湖I和湖Ⅱ由于地理隔離的作用才形成了金黃色魚和紅褐色魚B.假說乙認為湖I中原來只有紅褐色魚，湖Ⅱ中原來只有金黃色魚，發(fā)洪水時，這兩個湖中的魚混雜在一起C.假說甲認為紅褐色魚和金黃色魚起源于同一種灰色魚D.如紅褐色魚和金黃色魚不能雜交，或雜交后不能產(chǎn)生可育后代，則它們不是同一物種

參考答案【訓練1】A（由于一對健康夫婦生了一個患病的兒子，所以該遺傳病為隱性遺傳病，設顯性基因為A，隱性基因為a，所以這對夫婦的基因型都為Aa。把人群看成一個平衡群體，則有aa占1/2500，所以隱性基因a的頻率q＝1/50，顯性基因A的頻率為p＝49/50，那么群體中，AA基因型的頻率為p2，Aa基因型的頻率為2pq，正常人中雜合子Aa所占的比例為2pq＝2×49/50×1/50≈1/25，即健康人中雜合子所占的比例為1/25，該女子與正常男性婚配后生出患病孩子的幾率約為1/4×1/25＝1%。）【訓練2】1/10099/5000解析由于本題不知道具體基因型的個體數(shù)以及各種基因型頻率，所以問題變得復雜化，此時可以考慮用哈代——溫伯格公式。由題意可知aa的頻率為1/10000，計算得a的頻率為1/100。又A＋a＝1，所以A的頻率為99/100，Aa的頻率為2×（99/100）×（1/100）＝99/5000?！居柧?】（1）甲島上B物種通過大量繁殖，產(chǎn)生了大量的個體，新個體中含有許多新的變異性狀，其中，只有超長翅的物種F和殘翅的物種E在甲島多風的環(huán)境中，能夠適應環(huán)境而生存下來，其他的被淘汰（2）甲島上物種B到達乙島后，可能面臨以下情況：一是與C物種和諧相處，種群共同發(fā)展。二是與C物種形成競爭，并被淘汰。三是與C物種形成競爭，最終處于優(yōu)勢，淘汰C物種（3）選擇E、F物種的適齡雌雄個體若干，放養(yǎng)在一起，觀察E、F物種間個體的交配或繁殖情況。若出現(xiàn)E、F個體間不能相互交配或交配后產(chǎn)生的后代不可育，則說明E、F為不同物種，依據(jù)是不同物種間在自然狀態(tài)下存在生殖隔離解析（1）根據(jù)達爾文自然選擇學說可知，生物原始祖先種群產(chǎn)生大量具有不同變異的個體，由于生活環(huán)境條件的不同，對不同變異個體進行選擇，具有有利變異的個體，適應環(huán)境而生存下來，逐代積累加強，形成新物種。（2）一個物種進入另一島，由于島上環(huán)境條件與該物種生存的原先島上環(huán)境條件不同，對進入的物種或?qū)υ搷u原有物種產(chǎn)生影響，可能存在三個方面：可能與島上其他物種形成競爭而處于劣勢被淘汰，可能與島上其他物種友好生存下去共同發(fā)展，也可能淘汰原島上的生物。（3）兩個不同的物種間在自然狀態(tài)下不能夠相互交配，或能夠相互交配但不能繁殖后代，所以為驗證E、F屬于兩個物種，可選擇E、F物種的適齡雌雄個體若干，放養(yǎng)在一起一段時間，觀察E、F物種間的交配或繁殖情況?！居柧?】C（圖示體現(xiàn)的是不同海拔高度的植株在同一海拔的株高，沒有原海拔的株高；不同海拔的植株仍為同一物種，可以進行基因交流；研究遺傳差異影響植株，要用原海拔的株高與現(xiàn)海拔處株高對比說明。）【訓練5】A（從假說