文档内容
第6章生物的进化
第1节 生物有共同祖先的证据
一．达尔文的生物进化论
二、地层中陈列的证据——化石
1．化石的概念
化石是指通过自然作用保存在地层中的古代生物的遗体、遗物或生活痕迹等。化石是
研究生物进化最直接、最重要的证据。
2．化石的作用
利用化石可以确定地球上曾经生活过的生物的种类及其形态、结构、行为等特征。
3．化石证据证实的问题
(1)大量化石证据证实了生物是由原始的共同祖先经过漫长的地质年代逐渐进化而来的。
(2)大量化石证据还揭示出生物由简单到复杂、由低等到高等、由水生到陆生的进化顺
序。
三、当今生物体上进化的印迹——其他方面的证据
1．比较解剖学证据
研究比较脊椎动物的器官、系统的形态和结构，可以为这些生物是否有共同祖先寻找
证据。
2．胚胎学证据
(1)胚胎学的概念：研究动植物胚胎的形成和发育过程的学科。
(2)脊椎动物在胚胎发育早期都有彼此相似的阶段，这个证据支持了人和其他脊椎动物
有共同祖先的观点。
3．细胞和分子水平的证据
(1)当今生物有许多共同的特征，比如都有能进行代谢、生长和增殖的细胞，细胞有共
同的物质基础和结构基础等，这是对生物有共同祖先这一论点的有力支持。
(2)不同生物的 DNA 和蛋白质 等生物大分子的共同点，提示人们当今生物有着共同的
原始祖先，其差异的大小则揭示了当今生物种类亲缘关系的远近，以及它们在进化史上出
现的顺序。
[师说重难]
1．对人的上肢、猫的前肢、鲸的胸鳍和蝙蝠的翼手在结构上相似性的分析
(1)人的上肢、猫的前肢、鲸的胸鳍和蝙蝠的翼手，从外形来看，这些器官很不相同，
但是比较它们的内部结构，却基本一致，它们都是由肱骨、桡骨、尺骨、腕骨、掌骨和指
骨组成的，排列的方式也基本一致。这些器官只是在进化过程中，由于它们生活环境的不
同，为适应不同的生活环境，逐渐出现了形态和功能上的不同。(2)从这些器官结构上的相似性可以说明，这些生物都是由共同的原始祖先进化而来的。
2．比较人、鱼、龟和鸡胚胎发育的相同或相似性
人、鱼、龟和鸡胚胎发育的相同或相似性说明，高等脊椎动物是由古代的某些低等脊
椎动物进化而来的。也就是说，脊椎动物和人都是由共同的原始祖先进化而来的，所以它
们的胚胎在发育初期十分相似。古代脊椎动物共同的原始祖先生活在水中，所以陆生脊椎
动物和人在胚胎发育过程中会出现鳃裂。人是由有尾的动物进化而来的，所以在胚胎发育
的过程中会出现很明显的尾。
3．细胞生物学证据和结论
(1)证据
①无论是原核生物还是真核生物，它们的细胞都有相似的基本结构。
②原核细胞中的蓝细菌和真核细胞中的叶肉细胞都有与光合作用有关的色素和酶等，
它们都能进行光合作用，把光能转化为化学能，将无机物转化为贮藏能量的有机物。
(2)结论：现存生物都是由共同的原始祖先进化而来的，它们有着或远或近的亲缘关系，
亲缘关系越近的生物之间，就具有越多的共同特征。
4．分子生物学证据和结论
(1)证据
①DNA分子水平：大多数现存生物的遗传物质都是DNA，而且它们的DNA在组成、
结构和功能上有许多共同之处，不同生物的DNA在行使功能时也有许多相似之处。
②基因水平：人类与猩猩、恒河猴和兔的血红蛋白基因中部分碱基序列有一定的相似
性。
③蛋白质分子水平：不同生物细胞色素c的氨基酸序列也存在很高的相似度。
(2)结论
①不同生物之间的特征DNA序列都有一定的相似性，亲缘关系越近的生物，其DNA
序列的相似性越高。
②不同生物之间特定的蛋白质中的氨基酸序列相似度与生物之间的亲缘关系密切相关。
5．归纳生物进化的规律
生物的进化按照由简单到复杂、由低等到高等、由水生到陆生的顺序进行。
第2节 自然选择与适应的形成
一．适应的普遍性和相对性
1.适应的含义：一是生物的形态结构适合于完成一定的功能，
二是生物的形态结构及其功能适合于该生物在一定的环境中生存和繁
殖。
2.适应具有普遍性和相对性。
3.适应相对性的原因：适应性特征来自遗传，即来源于可遗传变异的逐代积累，是对
之前的环境适应的结果。由于环境总是处于不断变化之中，遗传的稳定性与环境之间不断
变化之间的矛盾是适应相对性的原因。
二．适应是自然选择的结果1.拉马克的进化学说
（1）内容：
①当今所有的生物都是由更古老的生物进化来的。
②各种生物的适应性特征并不是自古以来就如此的，而是在进化过程中逐渐形成的。
③适应的形成是由于用进废退和获得性遗传。
（2）意义：
① 否定了神创论和物种不变论。
② 历史上第一个提出比较完整的进化学说。
（3）不足：
① 提出的用进废退和获得性遗传的观点缺少科学证据的支持，大多来自主观臆测。
② 过于强调环境的变化直接导致物种的改变，具有局限性。
2.达尔文的自然选择学说
（1）主要内容
适应形成的必要条件：
①群体中出现可遗传的有利变异
②环境的定向选择
（2）意义：
①揭示了生物界的统一性是由于所有生物都有共同祖先，生物的多样性和适应性是进
化的结果。
②论证了生物是不断进化的，并且对生物进化的原因提出了合理的解释。
③使生物学第一次摆脱了神学的束缚，走上了科学的轨道。
[典例]长颈鹿的长脖子产生的原因
[典例]如图表示长期使用一种农药后，害虫种群密度的变化情况，请利用达尔文的进
化论观点分析回答下列问题：
(1)A点使用农药之前，害虫种群中存在很多种变异类型，说明变异是不定向的。
(2)使用农药后，大量害虫被杀死，但是还有部分存活，这是自然选择的结果，这
种选择是定向的。
(3)分析BC段曲线上升的原因是使用农药后，抗药性弱的害虫被杀死，抗药性强的
害虫存活下来，这种抗药性可以遗传。这样经过农药的长期选择，使得害虫抗药性逐渐加强。
(4)该过程中，农药诱发了害虫基因突变还是对害虫的变异进行了选择？
提示：农药对害虫的抗药性变异进行定向选择，使害虫的抗药性个体逐渐增加。
(5)如果A点到D点为农药防治期，这说明在C点时，农民在使用农药时可能采取了某
种措施，这种措施最可能是改用了其他种类的农药。
(6)有人提出，只要经常更换农药就可以起到杀灭害虫的目的，你同意吗？如果不同意，
你有什么好的建议？
提示：经常更换农药，最终只会让害虫产生更强大抗药性。建议采用生物防治，如放
养青蛙等。
3.生物进化观点对人类思想观念的影响
（1）批判性思维的形成；
（2）进化的观点使人们认识到人类与其他生物有着共同的祖先。人类是大自然的一员，
而不是凌驾于其他物种之上的“主宰”。
三、以自然选择为核心的现代生物进化理论
①关于遗传和变异的研究，已经从性状水平深入到基因水平，人们逐渐认识到了遗传
和变异的本质。
②关于适应以及物种的形成等问题的研究，已经从以生物个体为单位，发展到以种群
为基本单位。
③形成了以自然选择为核心的现代生物进化理论。
第3节 种群基因组成的变化与物种的形成
一、种群和种群基因库
1．种群
(1)概念：三要素
[典型例题]种群是物种在自然界的存在形式，也是一个繁殖单位。下列生物群体中属
于种群的是（ D ）
A一个湖泊中全部鱼
B一片森林中全部蛇
C一间屋子的全部蟑螂
D卧龙自然保护区中的全部大熊猫
解析：种群的概念中，提到了 ，一个种群必须生活在同一区域，属于同一物种，包含全部
个体。
一个湖泊中有多种鱼；一片森林里也有多种蛇；一间屋中的全部蟑螂属于多个种群
蟑螂大多数长相都差不多，但是仔细观察还是能看到有所不同。当前的分类学者将
蟑螂分成6000种左右，中国约有200余种，常见的室内蟑螂有10种左右，各地有所不同大熊猫已在地球上生存了至少800万年，被誉为“活化石”和“中国国宝”。大熊猫是中
国特有种，现存的主要栖息地是中国四川、陕西和甘肃的山区。2019年11月12日，2019
大熊猫最新数据发布，全球圈养大熊猫数量达600只。
(2)特点：种群是生物进化和繁殖的基本单位。
2．基因库：一个种群中全部个体所含有的全部基因。
3．基因频率：在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值。
[典例1] 果蝇的长翅(V)和残翅(v)由一对常染色体上的等位基因控制。假定某果蝇种
群有20 000只果蝇，其中残翅果蝇个体数量长期维持在4%，若再向该种群中引入20 000
只纯合长翅果蝇，在不考虑其他因素影响的前提下，关于纯合长翅果蝇引入后种群的叙述
错误的是( )
A．v基因频率降低了50%
B．V基因频率增加了50%
C．杂合果蝇比例降低了50%
D．残翅果蝇比例降低了50%
[解析] 因该果蝇种群vv的基因型频率为4%，由遗传平衡定律公式算出v基因频率＝
0.2，V基因频率＝0.8，进而计算出引入纯种长翅果蝇前，基因型为 vv的果蝇有0.04×20
000＝800(只)，基因型为Vv的果蝇有2×0.2×0.8×20 000＝6 400(只)，基因型为VV的果
蝇有 0.8×0.8×20 000＝12 800(只)。再引入 20 000 只纯合长翅果蝇后，v 基因频率＝
(800×2＋6 400)/(40 000×2)＝0.1，V＝1－0.1＝0.9，A正确，B错误；因基因型为Vv、vv
的果蝇数目不变，而该种群的总数增加一倍，所以Vv、vv的基因型频率降低了50%，C、
D正确。
[典例2]在某一种群中，经过调查得知，隐性性状约占(等位基因用A、a表示)9%，那
么该性状的AA、Aa基因型个体出现的频率分别约为( )
A．0.9、0.82 B．0.36、0.55
C．0.49、0.42 D．0.18、0.73解析：选C 已知隐性性状即aa的基因型频率为9%，那么a基因的频率为0.3，则A
基因的频率为1－0.3＝0.7。在理想的状态下，运用遗传平衡公式进行计算：AA的基因型
频率为0.7×0.7＝0.49，Aa的基因型频率为2×0.7×0.3＝0.42。
【师说重难】种群基因频率的计算：
(1)某基因频率＝×100%，即：
P＝×100%
A
P＝×100%
a
(A、a代表基因，P 、P 、P 代表三种基因型个体数)
AA Aa aa
(2)设有N个个体的种群，AA、Aa、aa的个体数分别为n 、n 、n ，A、a的基因频率
1 2 3
分别用P、P 表示，AA、Aa、aa的基因型频率分别用P 、P 、P 表示，则：
A a AA Aa aa
P＝＝＝P ＋1/2P
A AA Aa
P＝＝＝P ＋1/2P
a aa Aa
3．X染色体上基因的基因频率的计算
XY型性别决定的生物，基因在X染色体上，Y染色体上无等位基因，计算时只计X
染色体上的基因数，不考虑Y染色体。ZW型性别决定也是这样。例如，用N表示个体数，
p表示XA频率，q表示Xa频率，则有
p＝×100%
q＝×100%
4．利用哈代温伯格定律，由基因频率计算基因型频率
(1)成立前提
①种群非常大；②所有雌雄个体之间自由交配；③没有迁入和迁出；④没有自然选择；
⑤没有突变。
(2)计算公式
①设A的基因频率为p，a的基因频率为q，则p＋q＝1。
1．以一对等位基因(A、a)和其组成的基因型(AA、Aa、aa)为例(N表示基因数或基因
型个体数)
(1)A或a的基因频率为
P＝×100%
A
P＝×100%
a(2)AA或Aa或aa的基因型频率为
P ＝×100%
AA
P ＝×100%
Aa
P ＝×100%
aa
2．已知调查的各种基因型的个体数，计算基因频率
即：AA的基因型频率＝p2，Aa的基因型频率＝2pq，aa的基因型频率＝q2。
②实例：若已知AA的基因型频率为m，则A的基因频率为。
二、种群基因频率的变化
1．可遗传的变异来源
2.可遗传的变异的形成
(1)可遗传的变异的形成：基因突变产生的等位基因，通过有性生殖过程中的基因重组，
可以形成多种多样的基因型，从而使种群中出现多种多样可遗传的变异类型。
(2)可遗传的变异的特点
(3)可遗传的变异的结果：使种群基因频率发生了改变。
3．可遗传的变异的利害性
变异的有利和有害是相对的，是由生存环境决定的。
4．种群基因突变数的计算方法
某种群基因突变数＝个体基因数×突变率×个体数。
三、自然选择对种群基因频率变化的影响
1．原因：在自然选择的作用下，具有有利变异的个体有更多的机会产生后代，种群中
相应基因的频率会不断提高；相反，具有不利变异的个体留下后代的机会少，种群中相应
基因的频率会下降。
2．选择的对象
(1)直接作用对象：个体的表型。
(2)实质：决定表型的基因。
3．选择的结果
(1)生物性状上：朝着有利变异的方向不断进化。
(2)基因上：种群的基因频率会发生定向改变。
4．进化的实质：种群基因频率的改变。
[典例1] 在一次大风暴后，有人搜集了100只受伤的麻雀并饲养，结果活下来64只。
在死去的个体中，大部分是个体比较大、变异类型特殊的，下列有关叙述正确的是( )
A．突变和基因重组决定生物进化的方向
B．自然选择会改变种群的基因频率
C．特殊的变异类型都是不利的
D．不产生变异的生物才能生存
[解析] 突变和基因重组为生物的进化提供原材料，不决定生物进化的方向，A错误；自然选择通过定向改变种群的基因频率决定生物进化的方向，B正确；变异是不定向的，
可能是有利的，也可能是有害的，变异的有利和有害是相对的，由生存环境决定，C错误；
变异是普遍存在的，产生有利变异的个体存活下来，产生不利变异的个体会被淘汰，D错
误。
【易错提醒】进化中的“定向”与“不定向”
(1)变异是不定向的。
(2)自然选择是定向的。
(3)种群基因频率的变化是定向的。
(4)生物进化是定向的。
四、隔离在物种形成中的作用
1．物种与隔离
(1)物种
(2)隔离
①概念：不同群体间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。
②常见类型：
类型 发生范围 结果
a.不能相互交配
生殖隔离 不同物种间
b．即使交配成功，也不能产生可育后代
地理隔离 同种生物 使种群间不能发生基因交流
2．隔离在物种形成中的作用
(1)新物种的形成过程
(2)结论：隔离是物种形成的必要条件。
[典例1] 许多年前，某大峡谷中的松鼠被一条河流分隔成甲、乙两个种群，两个种群
所发生的变化如图所示，①～⑥表示不同的变异结果。下列叙述错误的是( )A．a过程表示地理隔离，经过长期的地理隔离可能出现生殖隔离
B．b过程表示基因重组和染色体变异，为生物进化提供原材料
C．c过程可以定向改变种群的基因频率，导致生物定向进化
D．在自然状态下，物种1和物种2相互交配可能产生不育后代
解析：选B 根据物种的形成过程可以判断a、b、c分别为地理隔离、突变和基因重
组、自然选择，为生物进化提供原材料的是突变和基因重组，突变包括基因突变与染色体
变异，A正确，B错误；自然选择定向改变种群的基因频率，决定生物进化的方向，C正
确；不同物种间存在生殖隔离，D正确。
[师说重难]
1．地理隔离和生殖隔离的比较
(1)图中A属于地理隔离，一旦发生某种地质变化，两个分开的小种群若重新相遇，可
以再融合在一起。
(2)图中B属于生殖隔离，一旦形成就保持物种间基因的不可交流性，从而保证了物种
的相对稳定。
(3)地理隔离是物种形成的量变阶段，生殖隔离是物种形成的质变阶段。
2．物种形成的两种方式
(1)渐变式
此方式经过长期的地理隔离达到生殖隔离，形成新物种。
(2)爆发式
此方式通过异源多倍体的染色体变异方式形成新物种，一旦出现，在很短时间内即可
形成生殖隔离(基因频率改变)。3．物种形成与生物进化的关系
内容 物种形成 生物进化
标志 生殖隔离出现 种群基因频率改变
变化后生物与原生物的关系 属于不同物种 可能属于一个物种
生物进化的实质是种群基因频率的改变，这种改变可大可
二者关系 小，不一定会突破物种的界限，生物进化不一定会导致新物
种的形成
五、探究抗生素对细菌的选择作用
1．实验原理
一般情况下，一定浓度的抗生素会杀死细菌，但变异的细菌可能产生耐药性。在实验
室连续培养细菌时，如果向培养基中添加抗生素，耐药菌有可能存活下来。
2．方法步骤
[典例1]探究细菌对各种抗生素药敏程度的实验方法如图：将含有一定浓度不同抗生素
的滤纸片放置在已接种被检菌的固体培养基表面，抗生素向周围扩散，如果抑制生长，则
在滤纸片周围出现抑菌圈(图中里面的圈)，结果如图所示。回答下列问题：(1)衡量本实验结果的指标是 _ 抑菌圈的大小 。
(2)上述图中最有效的是_B_培养皿中的抗生素。
(3)用上述最有效的抗生素对细菌进行处理，并测定细菌数量变化，如图所示。据此分
析：
①向培养基中加抗生素的时刻为b 点。
②细菌种群的进化是定向的，而变异是_不定向的，细菌的抗药性产生在环境变化之_
前 ___(填“前”“中”或“后”)。
③抗生素对细菌变异的作用不是“诱导”而是_选择_。
④尽管有抗药性基因存在，但使用抗生素仍然能治疗由细菌引起的感染，原因在于细
菌种群中____ _ 有抗药性基因的个体占极少数 _。
解析：(1)根据题意分析可知，衡量本实验结果的指标是抑菌的大小。(2)通过抑菌圈的
大小来确定杀菌能力，即抑菌圈越大杀菌力越强，图 B抑菌圈最大。(3)①抗生素会使细菌
中不具有抗药性的个体大量死亡而数量下降，所以是在 b点使用抗生素。②变异是不定向
的，而在自然选择下进化是定向的；由图可知，使用该抗生素后，细菌数量并未降到零，
因此细菌的抗药性在环境变化之前就已经产生了。③自然选择对个体的表型进行选择，而
不是诱导相应性状的出现。④在细菌种群中，含有抗药性基因的个体毕竟只占少数，所以
抗生素仍然能治疗由细菌引起的感染。
第4节 协同进化与生物多样性的形成
一、协同进化
1．概念
2．实例
3．结果：通过漫长的协同进化过程，地球上不仅出现了千姿百态的物种，丰富多彩的
基因库，而且形成了多种多样的生态系统。
[典例1] 不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展，下列不
属于协同进化实例的是( )
A．猎豹捕食斑马
B．某种长有细长花矩的兰花和生有细长口器专门为它传粉的蛾
C．草原上狼的灭绝造成鹿的数量剧增
D．昆虫的保护色越来越逼真，而它们天敌的视觉也越来越发达
[解析] 猎豹捕食斑马是二者相互选择的结果，属于协同进化，A不符合题意；某种
长有细长花矩的兰花和生有细长口器专门为它传粉的蛾是通过长期的协同进化形成的，B不符合题意；草原上狼的灭绝造成鹿的数量剧增不属于协同进化，在这种情况下鹿群由于
缺乏捕食者的选择作用，很可能会退化，C符合题意；昆虫的保护色越来越逼真，能够避
免被天敌捕食，而它们的天敌视觉也越来越发达，以方便捕食昆虫，这是双方在相互选择
中协同进化，D不符合题意。
[师说重难]
1．协同进化的实例
(1)某种兰花具有细长的花矩 , 某种蛾类具有细长的吸管似的口器。
(2)斑马的奔跑速度加快 ,猎豹的奔跑速度加快。
(3)生物影响环境、环境影响生物：地球最早是无氧环境→厌氧生物→光合生物出现→
空气中有了氧气→出现好氧生物。
2．对协同进化的理解
(1)不同物种之间的影响既包括种间互助，也包括种间竞争。任何一个物种都不是单独
进化的。
(2)无机环境的选择作用可定向改变种群的基因频率，导致生物朝着一定方向进化；生
物的进化反过来又会影响无机环境。
(3)协同进化是千姿百态的物种和多种多样的生态系统的形成原因。
【易错提醒】有关协同进化的两个注意点
(1)生物与生物之间的协同进化，仅发生在不同物种之间，同种生物不存在协同进化。
(2)生物与无机环境间的协同进化，表现在生物能够适应一定的环境，也能影响环境。
二、生物多样性的形成
1．生物多样性的含义
解析生物多样性三个层次之间的联系：
(1)遗传(基因)多样性：生物存在各种各样的变异，并且变异是不定向的，因而出现了
遗传多样性。
(2)物种多样性：遗传的多样性决定了蛋白质的多样性，遗传多样性是形成物种多样性
的根本原因，蛋白质多样性是形成物种多样性的直接原因。
(3)生态系统多样性：生态系统是由生物和非生物的环境共同组成的，所以物种的多样性和无机环境的多样性共同组成了生态系统的多样性。
2．生物多样性的形成过程
3．生物进化的历程
项目 进化历程 意义
细胞数目 单细胞→多细胞 为功能复杂化提供结构基础
细胞结构 原核细胞→真核细胞 结构和功能更加完善
代谢类型 厌氧型→需氧型 能量供应更加充足
实现基因重组，增强了变异的多样性，明显加快进化的速
生殖方式 无性生殖→有性生殖
度
①光合自养生物的出现改变了原始大气成分，为需氧型生
生态系统 只有分解者→出现生产者→出 物的出现创造了条件
成分 现消费者 ②消费者的出现使生态系统结构更加复杂，对植物进化更
加有利
生活环境 海洋→陆地 陆地复杂的环境为生物进化提供了广阔的舞台
三．生物进化理论在发展
1．现代生物进化理论对自然界的生命史作出了科学的解释
(1)适应是自然选择的结果。
(2)种群是生物进化的基本单位。
(3)突变和基因重组提供进化的原材料，自然选择导致种群基因频率的定向改变，进而
通过隔离形成新的物种。
(4)生物进化的过程实际上是生物与生物、生物与无机环境协同进化的过程。
(5)生物多样性是协同进化的结果。
2．生物进化理论的发展
(1)中性突变理论：大量的基因突变是中性的，决定生物进化方向的是中性突变的逐渐
积累，而不是自然选择。
(2)间断平衡学说：物种形成并不都是渐变的过程，而是物种长期稳定与迅速形成新种
交替出现的过程。
(3)影响广泛的观点：以自然选择学说为核心的生物进化理论。
