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第六章 生物的进化
第一节 生物有共同祖先的证据
一、达尔文的生物进化论
1.达尔文的生物进化论主要由两大学说组成：共同由来学说和自然选择学说。
2.共同由来学说指出地球上所有的生物都是由原始的共同祖先进化来的；自然选择学说揭示了生物进化的
机制，解释了适应的形成和物种形成的原因。
二、支持生物进化论的证据
1.地层中陈列的证据 ---- 化石
(1)概念及意义：化石是指通过自然作用保存在地层中的古生物的遗体、遗物或生活痕迹。化石是研究生
物进化最直接、最重要的证据。
(2)支持生物进化论的证据：
①在越早形成的地层中出现的生物结构越简单、越低等，在越晚形成的地层中出现的生物结构越复杂、越
高等。
②已经发现的大量化石证据，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，而且
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。
2.比较解剖学证据
(1)概念及意义：研究比较脊椎动物器官、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)支持生物进化论的证据：
①观察比较蝙蝠的翼、鲸的鳍、猫的前肢和人的上肢骨骼发现：都有肱骨、桡骨、腕骨、掌骨和指骨，其
种类有一致性；从上到下看这四种前（上）肢骨骼，这些骨的排列顺序一致。这说明这四种前（上）肢骨
骼有共同的起源，说明它们可能是由共同的祖先进化来的。
②不同类群动物的骨骼结构具有许多共同点，支持现有脊椎动物有着原始的共同祖先。
3.胚胎学证据
（1）概念及意义：胚胎学是指研究动植物胚胎的形成和发育过程的学科。比较不同动物以及人的胚胎发
育过程，也可以看到进化的蛛丝马迹。
(2)支持生物进化论的证据：人的胚胎在发育早期会岀现姫裂和尾,这与鱼的胚胎在发育早期出现鲤裂和尾非
常相似；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
4.细胞和分子水平的证据：从细胞和分子水平看，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。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。
易错辨析：
1.共同由来学说是指自然界的生物由一个祖先个体繁衍而来。（×）
2.化石是是研究生物进化的最直接、最重要的唯一证据。（×）
3.对不同地质年代的化石进行比较，就能准确推断出生物进化的历程。（×）
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4.生物的遗物或生活痕迹也可能形成化石。（√）
5.从动物的骨骼化石可推测其体型大小和运动方式，从植物化石可推测它们的形态、结构和分布等。
（√）
6.研究赫氏近鸟龙化石发现期后肢发达，这显示其善跑不善飞。（√）
7.生物进化在生物体上留下的许多印迹可以作为进化的佐证。（√）
8.人体内保留了哺乳动物体内相当发达的阑尾，这可作为生物进化中胚胎学方面的证据。（×）
9.人和鱼的胚胎发育早期都出现了腮裂，属于比较解剖学的证据。（×）
10.比较人和其他脊椎动物的胚胎发育过程可知人和其他脊椎动物之间存在血缘关系。（×）
11.鱼、鸡和牛等脊椎动物在胚胎发育初期都有鳃裂和尾，体现了生物的亲缘关系。（√）
第二节 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：适应作为一个生物学术语，包括两方面的含义：一是指生物的形态结构适合于完成一定的
功能，二是指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)适应的特点：普遍性和相对性。适应是普遍存在的，但适应并不是绝对的、完全的适应，是相对的。
二、适应是自然选择的结果
1.拉马克的进化学说内容
(1)主要内容：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是在进化过程中
逐渐形成的；③适应的形成都是由于用进废退和获得性遗传。
(2)意义：①彻底否定了物种不变论。②在当时具有一定的进步意义，但是他对适应形成的解释是肤浅的，
未被人们普遍接受。
2.达尔文的自然选择学说
（1）主要内容：达尔文提出的自然选择学说对生物的进化和适应的形成作出了合理解释。他认为适应的
来源是可遗传的变异，适应是自然选择的结果。
（2）自然选择学说的解释模型：下图是达尔文自然选择学说的解释模型，图中数字序号处的内容依次是：
①过度繁殖，②保持稳定，③个体间存在关生存斗争，④可以遗传的，⑤有利变异，⑥有利变异逐代积累
，
具有这些有利变异的个体越来越多，形成具有新的适应特征的生物新类型。
（3）关于适应形成的解释：关于适应的形成，达尔文认为在一定环境的选择作用下，可遗传的有利变异
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会赋予某些个体生存和繁殖的优势,经过代代繁殖，群体中这样的个体就会越来越多，有利变异通过逐代积
累而成为显著的适应性特征，进而出现新的生物类型。由此可见，群体中岀现可遗传的有利变异和环境的
定向选择是适应形成的必要条件。
(4)自然选择学说的进步意义：使人们认识到，自然界的万千生物是在自然选择的作用下不断发展变化的；
使生物学第一次摆脱了神学的束缚，走上了科学的轨道；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。
(5)自然选择学说的局限性：受到当时科学发展水平的限制，达尔文对于遗传和变异的认识还局限于性状水
平，不能科学地解释遗传和变异的本质。
(6)达尔文进化理论的发展：随着生物科学的发展，关于遗传和变异的研究，已经从性状水平深入到基因水
平。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，这样
就形成了以自然选择为核心的现代生物进化理论。
1.适应是普遍存在的，所有的生物都具有适应环境的特征。（√）
2.生物的适应性特征是对之前的环境适应的结果。（√）
3.拉马克认为器官用得越多就越发达，废而不用，就会造成形态上的退化。（√）
4.拉马克认为因用进废退而获得的性状是可以遗传给后代的。（√）
5.适应的形成离不开生物的遗传和变异（内因）与环境（外因）的相互作用。（√）
6.适应不仅是指生物对环境的适应，也包括生物的结构与功能相适应。（√）
7.具有有利变异的个体，都能成功地生存和繁殖后代；具有不利变异的个体，会过早死亡，不能留下后代。
（×）
8.适应相对性的根本原因是遗传的稳定性与环境不断变化之间的矛盾。（√）
9.拉马克认为生物的种类是随着时间的推移而变化的（√）
10.拉马克认为生物的种类从古到今是一样的，生物的某一器官发达与否取决于用与不用。（×）
11.拉马克认为环境的变化使生物出现新的性状，并且将这些性状传给后代。（√）
12.根据达尔文自然选择学说，选择是生物进化的重要动力，同一物种的个体差异不利于自然选择。（×）
第三节 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.种群的概念：生活在一定区域的同种生物全部个体的集合叫做种群。种群中的个体并不是机械地集合在
一起。一个种群其实就是一个繁殖的单位，雌雄个体可以通过繁殖将各自的基因遗传给后代。
2.基因库的概念：一个种群中全部个体所含有的全部基因，叫做这个种群的基因库。
3.基因频率的概念：在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值，叫做基因频率。例如，在
某昆虫种群中随机抽取100 个体，测得基因型为AA、Aa 和aa 的个体分别是30、60 和10 个，则A 基因的
频率为60%；a 基因的频率为40%。
4.用数学方法讨论基因频率的变化：在某昆虫种群中，决定翅色为绿色的基因为A，决定翅色为褐色的基
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因为a，从这个种群中随机抽取100 个个体，测得基因型为AA、Aa 和aa 的个体分别是30、60 和10 个。
假设该昆虫种群非常大，所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后代，没有迁入和迁出，自然选择对翅色
这一相对性状没有作用，基因A 和a 都不产生突变，根据孟德尔的分离定律计算：
随机交配/自由交配
P
基因型频率
AA%＝30%
Aa%＝60%
aa%＝10%
基因频率
A%＝ 60%
a%＝ 40%
F1
基因型频率
AA%＝36%
Aa%＝48%
aa%＝16%
基因频率
A%＝ 60%
a%＝ 40%
F2
基因型频率
AA%＝36%
Aa%＝48%
aa%＝16%
基因频率
A%＝ 60%
a%＝ 40%
若计算子三代以及若干代以后种群的基因频率，其与子一代相比有何特点：子三代、子四代以及若干代以
后，种群的基因频率与子一代一样。上述计算结果是建立在五个假设条件基础上的，这五个假设条件中的
两个是：没有自然选择、没有突变，其他三个是：种群非常大、所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后
代、没有迁入和迁出。对自然界种群来说，这五个条件不可能同时（同时、不可能同时）都成立。例如，
如果该种群出现新的突变型(基因型为A2a 或A2A2)，也就是产生新的等位基因A2，种群的基因频率会（会、
不会）发生变化。
二、种群基因频率的变化
1.可遗传的变异来源：现代遗传学研究表明，可遗传的变异来源于基因突变、基因重组和染色体变异。其
中，基因突变和染色体变异统称为突变。
2.可遗传变异为生物进化提供原材料
（1）基因突变在自然界是普遍存在的，生物自发突变的频率很低，而且许多突变是有害的。但是，因为
种群是由许多个体组成的，每个个体的每一个细胞内都有成千上万个基因，这样，每一代就会产生大量的
突变。
（2）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
种群出现多种多样可遗传的变异类型。
三、自然选择对种群基因频率变化的影响
（1）探究自然选择对种群基因频率变化的影响
1870 年，桦尺蠖种群的基因型频率如下：SS10%，Ss20%，ss70%，则S 基因的频率为20%。在树干
变黑这一环境条件下，假如树干变黑不利于浅色桦尺蠖的生存，使得种群中浅色（ss）个体每年减10%，
黑色（S ）个体每年增加10%。则第２、3、4 年，SS 的基因型频率依次是：11.5%、13%、14.6%；Ss 的
基因型频率依次是：22.9%、26%、29.2%；ss 的基因型频率依次是：65.6%、61%、56.2%。第２、3、4 年，
S 的基因频率依次是：23%、26%、29.2%；s 的基因频率依次是：77%、74%、70.8%。由此得出结论：自
然选择使桦尺蛾种群基因频率定向改变。
（2）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目的要求：通过观察细菌在含有抗生素的培养基上的生长状况，探究抗生素对细菌的选择作用。
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③材料用具：略
④方法步骤：
第一步：用记号笔在培养皿的底部画2 条相互垂直的直线，将培养皿分为4 个区域，分别标记为①〜④。
第二步：取少量细菌的培养液，用无菌的涂布器（或无菌棉签）均匀地涂抹在培养基平板上。
第三步：用无菌的镶子先夹取1 张不含抗生素的纸片放在①号区域的中央，再分别夹取1 张抗生素纸片放
在②〜④号区域的中央，盖上皿盖。
第四步：将培养皿倒置于37℃的恒温箱中培养12-16h。
第五步：观察培养基上细菌的生长状况。纸片附近是否出现了抑菌圈？如果有，测量和记录每个实验组中
抑菌圈的直径，并取平均值。
第六步：从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌,接种到已灭菌的液体培养基中培养，然后重复步骤第二步到第五
步。如此重复几代，记录每一代培养物抑菌圈的直径。
⑤预期结果、结论：在培养基上有（有、没有）细菌生长，在放有抗生素纸片的区域没有（有、没有）细
菌生长；在连续培养几代后，抑菌圈的直径变小（变大、变小、不变），这说明抗生素对细菌具有定向选
择作用。
2.自然选择对种群基因频率变化的影响：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髙；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。
3.自然选择与生物进化：在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变，导致生物朝着一定的方
向不断进化。
1.自然选择直接作用的是生物的个体，而且是个体的表型。（√）
2.种群在繁衍过程中，个体有新老交替，其基因也有新老交替。（×）
3.基因突变产生新的等位基因，这就可以使种群的基因频率发生定向改变。（×）
4.染色体数目和结构的变异都能引起种群基因频率的定向改变。（×）
5.环境条件的改变导致了生物适应性变异的产生。（×）
6.自然选择作用于个体会影响种群的基因频率。(×)
7.生物进化的实质是有利变异的积累保存。(×)
8.从基因水平看，生物进化的过程就是种群基因频率发生定向改变的过程。(√)
9.某地区红绿色盲患者在男性中约占8%，在女性中约占0.64%，由此可知，红绿色盲基因 Xb 的基因频率
约为8%。(√)
10.生物进化的实质是种群基因频率在自然选择作用下的定向改变。(√)
11.基因频率变化是由基因突变和基因重组引起的，不受环境的影响。(√)
12.一个湖泊中的全部鱼不是一个种群，一个森林中的全部蛇是一个种群。（×）
13.某一瓢虫种群中有黑色和红色两种体色的个体，这一性状由一对等位基因控制，黑色（B）对红色（b）
为显性。如果基因型为BB 的个体占18%，基因型为Bb 的个体占78%，基因型为bb 的个体占4%。基因B
和b 的频率分别为57%、43%。(√)
14.人为因素也会导致种群基因频率定向改变。(√)
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15.种群内个体间的随机交配对种群的基因频率没有影响。(√)
16.某种杀虫剂被长期使用后药效下降，是由于害虫接触药物后，产生对药物有抗性的变异。(×)
17.孔雀鱼雄鱼的鱼身具有艳丽的斑点，斑点数量多的雄鱼有更多机会繁殖后代，但也容易受到天敌的捕食，
这说明斑点数量增减对孔雀鱼既有利也有弊。（√）
18.金鱼系野生鲫鱼经长期人工选育而成，在此过程中，人类的喜好影响了金鱼的进化方向。（√）
19.种群是生物进化的基本单位，种群内出现个体变异是普遍现象。(√)
20.放射性60Co 诱发的基因突变可以决定生物进化的方向。(×)
四、隔离在物种形成中的作用
1.物种的概念：能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物称为一个物种。
注意：马和驴交配可产生后代——骡，但马和驴属于两个物种，这是因为马和驴交配交配产生
的骡是不育的。
2.隔离
（1）隔离概念: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，称为隔离。
（2）隔离的类型：地理隔离和生殖隔离。
①生殖隔离：不同物种之间一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能产生可育后代，这种现象叫作
生殖隔离
②地理隔离：同种生物由于地理障碍而分成不同的种群，使得种群间不能发生基因交流的现象，叫作地理
隔离。
五、隔离在物种形成中的作用
同种生物的不同种群，由于突变和选择因素的不同,其基因组成可能会朝不同的方向改变，导致
种群间出现形态和生理上的差异。这不一定（一定、不一寂）会导致它们分化为不同的物种。
1. 加拉帕戈斯群岛上13 种地雀的形成过程：加拉帕戈斯群岛地雀的祖先属于同一个物种，
从南美洲大陆迁来后，逐渐分布到不同的岛屿上。在自然状态下，这些不同种群之间不能
（能、不能）进行基因交流，因为存在地理隔离。一方面各个岛上的地雀种群可能会出现不同
的突变和基因重组，而一个种群的突变和基因重组对另一个种群的基因频率没有影响。另一方面各个
岛上的食物和栖息条件互不相同，自然选择对不同种群基因频率的改变所起的作用就有差别：在
一个种群中，某些基因被保留下来，在另一个种群中，被保留下来的可能是另一些基因，因此，不同种
群的基因频率就会发生不同的变化，不同岛屿上的地雀种群进化方向不同（相同、不同）。
久而久之，这些种群的基因库就会形成明显的差异，并逐步出现生殖隔离。研究表明，后来即
使将不同岛屿上的地雀种群混合饲养，它们之间也不能繁殖，这说明它们之间已存在生殖隔离，
已进化为不同物种。通过上述地雀的形成过程，说明物种形成需要以下环节：①突变和基因重组
为生物的进化提供原材料；②自然选择决定生物进化的方向；③隔离是物种形成的必要条件。
生殖隔离的出现意味着新物种的产生（新物种形成的标志）。
2.物种形成过程：
可用下面概念图表示，图中①②③④分别是：①突变和基因重组，②自然选择，③地理隔离，④生殖隔离。
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有些新物种形成④前不一定(填“一定”或“不一定”)要经过③，原因是地理隔离是形成生殖隔离的一种
途径，有的可以不经过地理隔离，比如通过染色体变异的方式形成多倍体，从而产生新物种。（P126“非
选择题T1”改编）
若形成新的物种，则基因频率 一定 发生改变，生物 一定 发生了进化；若基因频率发生改变，则生
物 一定 发生了进化，但 不一定 产生新的物种。（填“一定”、“不一定”）
3.物种形成的意义：物种形成本身表示生物类型的增加。同时，它也意味着生物能够以新的方式利用环境
条件，从而为生物的进一步发展开辟新的前景。
1.两个池塘中的鲤鱼是两个种群。（√）
2.交配后能产生后代的一定是同一物种。(×)
3.种群间的地理隔离可阻止基因交流，但不一定出现生殖隔离。(√)
4.没有地理隔离也可形成新物种。(×)
5.新物种的形成需要进化，进化必然导致新物种的形成。(×)
6.在生物进化过程中，前面出现的生物为后面生物的形成创造了条件。（√）
7.在曼彻斯特的桦尺蛾种群中，黑色个体与浅色个体之间未出现生殖隔离。（√）
8.加拉帕戈斯群岛不同岛屿上的地雀种群之间由于地理隔离而逐渐形成了生殖隔离。（√）
9.19 世纪70 年代，10 对原产于美国的灰松鼠被引入英国，结果在英国大量繁殖、泛滥成灾。生活在两国
的灰松鼠种群的基因库向不同方向改变。（√）
10.隔离是物种形成的必要条件。（√）
11.生殖隔离是物种朝不同方向发展的决定性因素。(×)
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第四节 协同进化与生物多样性的形成
一、协同进化
1.协同进化的概念：不同种生物之间在进化上密切相关，生物的进化与无机环境的变化也是相互影响的。
不同物种之间、生物与环境之间在相互影响中不断进化和发展，这就是协同进化。
2.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。
3.不同种生物之间：
（1）猎豹和羚羊因捕食关系，在进化上密切相关。在捕食过程中，自然选择有利于羚羊种群中肌肉发达、
动作敏捷的个体，同样也有利于猎豹种群中跑得快的个体，在进化上这属于两个物种间的协同进化。上述
现象也可说明，捕食者的存在对被捕食者种群的生存和发展是有利（有利、有害）的，其原因是：捕食者
所吃掉的大多是被捕食者中年老、病弱或年幼的个体，客观上起到促进种群发展的作用。
（2）美国生态学家斯坦利提出了“收割理论”： 捕食者往往捕食个体数量多的物种，这样就会避免出现
一种或少数几种生物在生态系统中占绝对优势的局面，为其他物种的形成腾出空间。因此，捕食者的存在
有利于增加物种多样性。
4.生物与环境之间
地球上的原始大气中是没有氧气的，因此，最早出现的生物都是厌氧（进行无氧呼吸）的；最早的光合生
物的出现，使得原始大气中有了氧气，这就为好氧生物的出现创造了前提条件。从生物进化角度分析，上
述事实说明：生物的进化与无机环境的变化是相互影响的。
二、生物多样性的形成
1.生物多样性的层次：遗传多样性（基因多样性）、物种多样性和生态系统多样性。
2.形成：生物多样性的形成经历了漫长的进化历程。
三、生物进化理论在发展
1.现代生物进化理论的要点：以自然选择学说为核心的现代生物进化理论对自然界的生命史作出了科学的
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解释：适应是自然选择的结果；种群是生物进化的基本单位；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物种；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；生物多样性是协同进化的结果。
2.关于生物进化的争论和疑点
（1）有些学者的研究表明，基因突变对生物适应性的影响并不是非益即害或非害即益的，大量的基因突
变是中性的，因此有人主张，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。更多的学者
则认为，基因突变并不都是中性的，有些基因突变反映在个体的性状上，与环境相适应的程度有差异，因
此，不能否认自然选择的作用。
（2）根据许多物种是在短时间内迅速形成的现象，有人提出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，其原因仍在探索中。
归纳1：根据遗传平衡定律计算基因频率和基因型频率
①遗传平衡定律
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，各等位基因的频率和基因型频率在
一代一代的遗传中是稳定不变的，或者说是保持
着基因平衡的。
这5 个条件是：a. 种群足够大
；b.种群中个体间随
机交配
( 自由交配
) ；c.没有新基因加入
( 没有迁入迁
出
) ；d.没有自然选择；e.没有突变。
②基因频率与基因型频率的特点
设A 频率为p，a 频率为q，则p＋q＝ 1 。
雄配
子
雌配子
A(p)
a(q)
A(p)
AA(p2)
Aa(pq)
a(q)
Aa(pq)
aa(q2)
即：AA%＝ p 2 ，Aa%＝ 2pq ，aa%＝ q 2 ，
(p＋q)2＝p2＋2pq＋q2＝1。
③实例：若已知AA 的基因型频率为m，则A 的基因频率为 √m 。
1.达尔文自然选择学说不仅能解释生物进化的原因，也能很好地解释生物界的适应性与多样性，但不能解
释遗传与变异的本质，且对进化的解释仅限于个体水平。(√)
2.种群是生物繁殖的基本单位，也是生物进化的基本单位。(√)
3.一个符合遗传平衡的群体，无论是自交还是相互交配，其基因频率及基因型频率都不再发生改变。( × )
4.现代进化理论认为，自然选择决定生物进化的方向，生物进化的实质是种群基因频率的改变。(√)
5.隔离是物种形成的必要条件。生殖隔离的形成必须要有地理隔离，地理隔离必然导致生殖隔离。( × )
6.进化过程一定伴随着基因频率的改变。(√)
7.自然情况下，突变、基因重组、自然选择都会直接导致基因频率的改变。( × )
8.长期使用农药后，害虫会产生很强的抗药性，这种抗药性的产生是因为农药诱导害虫产生了抗药性突变
之故。( × )
9..某校学生(男女各半）中，有红绿色盲患者3.5%(均为男生），色盲携带者占5%，则该校学生中的色盲
基因频率为5.67%。(√)
10.生物的变异是不定向的，但在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向的改变，从而使生物向着
一定的方向进化。(√)
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11.生物进化的基本单位是种群，但是自然选择通过作用于个体而影响种群的基因频率。自然选择直接作用
于表现型而非基因型。(√)
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