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2023版高考生物一轮总复习第7单元生物的变异育种与进化第22课生物的进化教师用书
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这是一份2023版高考生物一轮总复习第7单元生物的变异育种与进化第22课生物的进化教师用书，共18页。教案主要包含了易错提醒，教材细节命题，方法规律，命题动态等内容，欢迎下载使用。
第22课 生物的进化
►学业质量水平要求◄
1．通过现代生物进化理论等知识，理解生命的延续和发展，认识生物界及生物多样性，形成生物进化的观点，树立正确的自然观。(生命观念)
2．通过物种形成、种群的基因与基因型频率的计算，培养归纳与概括、逻辑分析和计算能力。(科学思维)
3．通过人类大量服用抗生素导致抗药性病菌增多的现象，引导人们高度关注不正确使用抗生素带来的危害，关注人体健康。(社会责任)
考点一 生物有共同祖先的证据和自然选择与适应的形成
1．生物有共同祖先的证据
(1)地层中陈列的证据——化石。
(2)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的祖先寻找证据。
②胚胎学证据：脊椎动物在胚胎发育的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：
当今生物有许多共同特征，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，这是对生物具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。
2．自然选择与适应的形成
(1)适应具有普遍性和相对性。
(2)适应是自然选择的结果。
①拉马克的进化学说。
观点：用进废退和获得性遗传是生物不断进化的主要原因，生物来源是由更古老的生物进化而来的。
意义：最早提出比较完整的进化学说，否定了神创论和物种不变论。
②达尔文自然选择学说。
1．通过化石可以了解已绝灭生物的形态、结构特点，并推测其行为特点。 ( √ )
2．人与鱼的胚胎在早期都出现鳃裂和尾，可以说明生物的进化是由水生到陆生的。 ( √ )
3．不同生物之间的DNA序列都有一定的差异性，说明生物不是由共同祖先进化来的。 ( × )
4．由于缺少草而吃树叶的长颈鹿脖子越来越长，符合拉马克的观点。 ( √ )
5．达尔文认识到遗传和变异的本质并作出了科学的解释。 ( × )
6．生物进化的内因是生存斗争。 ( × )
1．化石在研究生物进化中的应用
2．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，将无机物转化为储存能量的有机物。
(2)结论：现存生物都是由共同的祖先进化来的，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。
3．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不同生物之间的特定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。
4．达尔文的自然选择学说
(1)过度繁殖——自然选择的基础。
(2)生存斗争——进化的动力和自然选择的手段。
①种类
②意义
(3)遗传变异——生物进化的内因。
①变异是不定向的
②遗传的作用：有利于微小有利变异的积累。
(4)适者生存——自然选择的结果。
①生物产生的不定向变异，由自然选择决定其生存或淘汰。
②自然选择只选择与环境相适应的变异类型，通过多次选择，生物微小的变异得到积累。
(5)自然选择学说主要内容之间的关系图解。
考向1| 生物有共同祖先的证据
1．(2021·上海杨浦二模)部分基因的碱基序列测定结果表明，黑猩猩的 DNA 序列与人类 DNA 序列的差异不足2%，而与旧大陆猴的差异超过 7%(如图所示)。这属于生物进化的( )
A．化石证据 B．胚胎学证据
C．分子生物学证据 D．比较解剖学证据
C 解析：DNA属于生物大分子，故以部分基因的碱基序列测定结果来比较黑猩猩与人类、旧大陆猴的亲缘关系，这属于生物进化的分子生物学证据，C正确。
2．下列不能为生物进化提供证据的是( )
A．几乎所有生物都共用一套遗传密码
B．葡萄糖是细胞的主要能源物质
C．蛋白质是生命活动的主要承担者
D．所有生物的生命活动都需要水
D 解析：几乎所有生物都共用一套遗传密码能为生物有共同祖先这一论点提供支持，A正确；分子生物学证据中，葡萄糖作为细胞的主要能源物质，蛋白质作为生命活动的主要承担者，说明它们都是由共同的祖先进化而来的，这些都可以为生物进化提供证据，B、C正确；生物的生命活动离不开水，只说明了水的重要作用，这不能为生物进化提供证据，D错误。
考向2| 用达尔文的自然选择学说解释生物进化
3．(2021·广东深圳一模)某种苍蝇体内的一种酶(PM)能够分解某种杀虫剂。为了探究 PM活性与该苍蝇死亡率之间的关系，科学家进行了几组实验，实验结果如图。下列判断正确的是( )
A．实验中，抗性苍蝇死亡率可能高于无抗性苍蝇
B．抗性苍蝇和无抗性苍蝇属于不同物种
C．苍蝇抗性的产生是由于杀虫剂的诱导
D．苍蝇抗性的产生与PM的高活性等因素有关
D 解析：据图可知，抗性苍蝇死亡率低于无抗性苍蝇，A错误；抗性苍蝇和无抗性苍蝇之间无生殖隔离，属于同一物种，B错误；“抗性”变异在使用杀虫剂之前就存在，杀虫剂只起到选择作用，不是诱导作用，C错误；某种苍蝇体内的一种酶(PM)能够分解某种杀虫剂，苍蝇抗性的产生与PM的高活性等因素有关，D正确。
4．(2021·上海徐汇一模)某经常刮大风的海岛上生活着一群昆虫，经调查翅的长度和个体数的关系如图中曲线(纵坐标为翅的长度，横坐标为个体数)所示。下列叙述正确的是( )
A．大风导致昆虫发生了变异
B．上述现象说明自然选择在一定程度上是不定向的
C．只有长翅个体能适应该海岛的环境
D．大风对昆虫翅的性状进行了选择
D 解析：该昆虫的不同翅型的变异是基因突变的结果，不是大风导致的，A错误；自然选择是定向的，B错误；由曲线可知，长翅和短翅个体较多，中翅个体较少，说明长翅和短翅个体都能适应该海岛的环境，C错误；大风对昆虫翅的性状进行了自然选择，D正确。
【易错提醒】关于达尔文自然选择学说的两个易错点
(1)环境因素的作用会提高突变的频率，自然情况下的变异都是不定向的，所以环境不能起到定向诱导变异的作用，它的作用是对不定向的变异进行定向选择。
(2)在运用达尔文自然选择学说分析问题时，要注意“变异在前，选择在后”的思路。
考点二 现代生物进化理论
1．种群基因组成的变化
(1)种群的基因组成。
①基因库：一个种群中全部个体所含有的全部基因。
②基因频率：一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率。
(2)种群基因频率的变化。
②生物突变的有利和有害不是绝对的，往往取决于环境。
③生物的变异是不定向的，只是产生了生物进化的原材料，不能决定生物进化的方向。
(3)自然选择对种群基因频率变化的影响。
2．探究抗生素对细菌的选择作用
(1)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。
1
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
2
取少量细菌的培养液，用无菌的涂布器(或无菌棉签)将其均匀地涂抹在培养基平板上
3
用无菌的镊子先夹取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张抗生素的纸片放在②～④号区域的中央，盖上皿盖
4
将培养皿倒置于37 ℃的恒温箱中培养12～16 h
5
观察培养基上细菌的生长状况。若纸片附近出现了抑菌圈，测量和记录每个实验组中抑菌圈的直径，并取平均值
6
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2～5。如此重复几代，记录每一代培养物抑菌圈的直径
(3)注意事项：实验结束后，应将耐药菌、培养基、纸片等进行高温灭菌处理，防止对环境造成污染。
3．隔离在物种形成中的作用
(1)隔离
(2)
4．协同进化与生物多样性的形成
(1)协同进化。
①概念：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。
②原因：生物与生物之间的相互选择和生物与无机环境之间的相互影响。
(2)生物多样性。
所含内容
基因多样性、物种多样性、生态系统多样性
形成原因
协同进化
进化证据
主要是化石
5．生物进化理论在发展
(1)现代生物进化理论：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的物种；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)中性突变学说：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。
(3)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物种交替出现的过程。
1．生物进化的实质是种群基因频率的变化。 ( √ )
2．自然选择决定了生物变异和进化的方向。 ( × )
3．生物进化的原材料源于基因突变和基因重组。 ( × )
4．自然选择过程中，直接受选择的是表型。 ( √ )
5．种群基因频率改变一定导致新物种的形成。 ( × )
6．存在生殖隔离的两个种群，不一定存在地理隔离。 ( √ )
7．不同的生物之间的相互影响形成了生物的多样性。 ( × )
【教材细节命题】
1．(必修2 P113“探究·实践”)在自然选择过程中，直接受选择的是表型，原因：天敌看到的是桦尺蠖的体色而不是控制体色的基因。
2．(必修2 P119正文拓展)根据生态学家斯坦利的“收割理论”，食性广的捕食者存在有利于增加物种多样性，在这个过程中，捕食者使物种多样性增加的方式是捕食者往往捕食个体数量多的物种，为其他物种的生存提供机会。
1．自然选择学说与现代生物进化理论的比较
自然选择学说
共同点
现代生物进化理论
①进化局限于“个体”水平；
②自然选择源于过度繁殖和生存斗争；
③未就遗传、变异的本质作出科学解释，未能阐明自然选择的作用机理
①变异产生进化的原材料；
②自然选择决定生物进化的方向；
③解释生物的统一性、多样性和适应性
①进化的基本单位是“种群”；
②生物进化的实质是种群基因频率的改变；
③突变和基因重组为生物进化提供原材料；
④隔离导致新物种的形成
2．地理隔离与生殖隔离的比较
项目
地理隔离
生殖隔离
概念
同一种生物由于地理上的障碍，使不同的种群不能进行基因交流的现象
不同物种之间一般是不能够相互交配的，即使交配成功，也不能够产生可育的后代
特点
自然条件下不进行基因交流
种群间不进行基因交流
联系
①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；
②一般经过长期的地理隔离，然后形成生殖隔离，也可能不经过地理隔离直接形成生殖隔离，如多倍体的产生；
③只有地理隔离不一定形成生殖隔离，但能产生亚种，如东北虎和华南虎；
④生殖隔离是物种形成的标志，是物种形成的最后阶段，是物种间的真正界限
3．物种形成与生物进化的比较
内容
物种形成
生物进化
标志
生殖隔离出现
基因频率改变
二者
联系
①只有不同种群的基因库产生了明显差异，出现生殖隔离才能形成新物种；
②进化不一定产生新物种，新物种产生一定存在进化
4．物种形成的三大模式
考向1| 现代生物进化理论的主要内容
1．(2021·河北九校联考)图1为育种方法图解，图中序号表示不同育种过程用到的方法。图2为物种形成过程模式图，图中字母表示物种形成过程中的环节。下列说法正确的是( )
A．种群基因库间出现差异标志着新物种的诞生
B．图1和图2说明新物种形成一定需要经过地理隔离
C．a可表示基因突变，是生物变异的根本来源，可为生物进化提供原材料
D．图1中①和③均使用了秋水仙素处理自然萌发的种子和幼苗
C 解析：种群基因库间出现差异并不标志着新物种的诞生，形成生殖隔离才标志着新物种的诞生，A错误；新物种形成不一定需要经过地理隔离，如二倍体西瓜经秋水仙素诱导形成四倍体西瓜没有经过漫长的地理隔离，B错误；a可表示基因突变，基因突变是生物变异的根本来源，可为生物进化提供原材料，C正确；单倍体育种过程中需使用秋水仙素处理单倍体幼苗，单倍体植株高度不育，一般不能产生种子，多倍体育种可使用秋水仙素处理自然萌发的种子和幼苗，D错误。
2．(2021·湖北卷)某地区的小溪和池塘中生活着一种丽鱼，该丽鱼种群包含两种类型的个体：一种具有磨盘状齿形，专食蜗牛和贝壳类软体动物；另一种具有乳突状齿形，专食昆虫和其他软体动物。两种齿形的丽鱼均能稳定遗传并能相互交配产生可育后代。针对上述现象，下列叙述错误的是( )
A．丽鱼种群牙齿的差异属于可遗传的变异
B．两者在齿形上的差异有利于丽鱼对环境的适应
C．丽鱼种群产生的性状分化可能与基因突变和重组有关
D．两种不同齿形丽鱼的基因库差异明显，形成了两个不同的物种
D 解析：据题意可知，两种齿形的丽鱼均能稳定遗传并能相互交配产生可育后代，说明丽鱼种群牙齿的差异属于遗传物质发生变化的变异，属于可遗传的变异，A正确；两种齿形的丽鱼的食物类型不同，两者在齿形上的差异有利于丽鱼对环境的适应，B正确；突变和基因重组是产生生物进化的原材料，因此丽鱼种群产生的性状分化可能与基因突变和重组有关，C正确；物种之间的界限是生殖隔离，两种不同齿形丽鱼的基因库差异明显，但题干已说明二者能相互交配并产生可育后代，是同一个物种，D错误。
【易错提醒】关于物种的两个易错点
(1)形态、结构一致≠同一物种。
形态、结构一致的生物，有可能具有生殖隔离。如两个种群生物的形态、结构相同，但繁殖期不同，这两个种群的生物具有生殖隔离，是两个物种。
(2)能产生后代≠同一物种。
两个个体能够交配产生后代，有可能子代高度不育，如马和驴，虽然能够产生子代，但子代不育，因此马和驴是两个物种。
考向2| 协同进化与生物多样性
3．(2021·四川绵阳诊断)科学家最近在墨西哥湾深海中发现了怪异鱼新物种，雌鱼头顶自带“钓鱼竿”——肉状突起，可发出光源，吸引猎物。雄鱼则附着在雌鱼体表提供繁殖所需的精子，同时通过雌鱼血液获取营养物质。下列叙述正确的是( )
A．头顶发光“钓鱼竿”的形成是海底黑暗环境长期诱导的结果
B．雌雄鱼的生活繁殖方式是它们在长期协同进化中相互适应形成的
C．鱼种群在深海环境条件稳定时，基因频率也可能会发生改变
D．鱼形成的过程仅靠基因突变和基因重组提供进化的原材料
C 解析：头顶发光“钓鱼竿”的形成是不定向的变异引起的，海底黑暗环境只起选择作用，A项错误；协同进化指不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展，而题中的雌雄鱼为同种生物，故雌雄鱼的生活繁殖方式不是在长期协同进化中相互适应形成的，B项错误；环境条件稳定时，基因频率也可能会发生改变，C项正确；基因突变、染色体变异和基因重组都能为生物进化提供原材料，D项错误。
4．下列有关生物进化的叙述，错误的是( )
A．有性生殖的出现实现了基因重组，明显加快了生物进化的速度
B．无论是自然选择还是人工选择，都能使种群基因频率发生定向改变
C．古老地层中没有复杂生物的化石，而新近地层中可能有简单生物的化石
D．协同进化的生物之间不存在地理隔离，因此协同进化不能形成新的物种
D 解析：减数分裂过程中的基因重组使后代具有更大的变异性，加快了生物进化的速度，A项正确；自然选择会使种群朝着适应环境的方向进化，人工选择会使种群朝着人类需要的类型方向进化，B项正确；古老地层中没有复杂生物的化石，在越晚形成的地层中，成为化石的生物越复杂、越高等，但新近地层中，也可以找到简单生物的化石，C项正确；协同进化指不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展，通过漫长的协同进化过程，地球上出现了千姿百态的物种，D项错误。
考点三 种群基因频率和基因型频率的计算
1．“定义法”求解基因频率
(1)某基因频率＝×100%。
(2)若在常染色体上，则：
某基因频率＝×100%。
(3)若在X染色体上，则：
某基因频率＝×100%。
2．“公式法”求解基因频率(以常染色体上一对等位基因A和a为例)
A基因频率＝AA基因型频率＋1/2×Aa基因型频率；
a基因频率＝aa基因型频率＋1/2×Aa基因型频率。
即：PA＝ PAA＋1/2PAa，Pa＝Paa＋1/2PAa
3．利用遗传平衡定律计算基因型频率
(1)前提条件：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当等位基因只有两个时(A、a)，设p表示A的基因频率，q表示a的基因频率，则：
②逆推计算：已知隐性纯合子的概率，求种群的基因频率和基因型频率。
若Paa＝X%，则
；
考向1| 基因频率的计算
1．(2021·湖南四校调研)控制果蝇眼色(红眼、白眼)的基因仅位于X染色体上，某果蝇种群足够大，个体间自由交配，自然选择对果蝇眼色没有影响，不发生基因突变，没有迁入和迁出等；其中白眼雄果蝇(XaY)占5%，下列有关分析错误的是( )
A．可以估算该种群中白眼雌果蝇占2.5%
B．若以上条件不变，在眼色这一性状上该种群不会发生进化
C．该种群Xa的基因频率是10%
D．该种群下一代，关于眼色的基因频率和基因型频率可能都不会发生改变
A 解析：由题意可知，该果蝇种群中白眼雄果蝇(XaY)占5%，考虑到果蝇种群中雌雄比例约为1∶1(各占50%)，则在该种群雄果蝇中白眼雄果蝇(XaY)占10%，红眼雄果蝇(XAY)占90%，由题干信息分析，该种群处于遗传平衡状态，则XA、Xa的基因频率为90%、10%，依据遗传平衡公式计算，雌果蝇中XAXA的基因型频率＝81%，XAXa的基因型频率＝18%，XaXa的基因型频率＝1%，所以，在该果蝇种群中白眼雌果蝇占0.5%，A项错误；由题意可知，该果蝇种群处于遗传平衡状态，若条件不变，则眼色相关的基因频率不变，种群不会发生进化，B项正确；对于X染色体上的等位基因，XA、Xa的基因频率在雌性、雄性和整个种群中相同，由A项分析可知，该种群中Xa的基因频率是10%，C项正确；达到遗传平衡的种群在理想状态下自由交配，其子代的基因频率和基因型频率都不会发生改变，D项正确。
2．果蝇长翅(H)和残翅(h)是一对常染色体上的等位基因。某种群有10 000只果蝇，其中残翅个体数量长期维持在9%。若再向该种群中引入10 000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变化的叙述，错误的是( )
A．h基因频率降低了50%
B．H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%
B 解析：在没有迁入之前，该种群中残翅果蝇(hh)的比例是9%，则h的基因频率是30%，H的基因频率是1－30%＝70%；若再向该种群中引入10 000只纯合长翅果蝇，种群数量增加一倍，h的基因数目没有改变，则h的基因频率是30%÷2＝15%，H的基因频率是1－15%＝85%。 结合分析可知，加入的是纯合的长翅果蝇，而h基因的数量并未改变，只是基因总数增加一倍，因此h基因频率降低50%，A正确；H基因频率增加了(85%－70%)÷70%＝21.4%，B错误；杂合果蝇的数目不变，但种群数量扩大了一倍，因此杂合果蝇的比例降低了50%，C正确；残翅果蝇的数目不变，但种群数量扩大了一倍，因此残翅果蝇的比例降低了50%，D正确。
考向2| 基因型频率的计算
3．(2021· 山东威海模拟)一个随机交配且足够大的种群中，某一相对性状中显性性状表型的频率是0.36，则下列叙述正确的是( )
A．该种群繁殖一代后杂合子Aa的基因型频率是0.32
B．显性基因的基因频率大于隐性基因的基因频率
C．若该种群基因库中的基因频率发生变化，就一定会形成新物种
D．若该种群中A的基因频率为0.4，A所控制性状的个体在种群中占40%
A 解析：根据题意可知，隐性个体aa的基因型频率为0.64，则a的基因频率为0.8，A的基因频率为0.2，B项错误；该种群繁殖一代后杂合子Aa的基因型频率是2×0.2×0.8＝0.32，A项正确；种群的基因频率发生变化说明生物发生了进化，但不一定会形成新物种，C项错误；若A的基因频率变为0.4，则a的基因频率为0.6，A所控制性状的个体(AA、Aa)在种群中所占的比例为0.42＋2×0.4×0.6＝0.64，即64%，D项错误。
4．某种群个体间通过随机交配进行繁殖，其中基因型为bb的个体不具有繁殖能力。该种群繁殖一代，若子一代中BB∶Bb∶bb＝25∶10∶1，则亲代中BB、Bb和bb的数量比最可能为( )
A．4∶2∶1 B．4∶3∶1
C．4∶1∶3 D．4∶1∶2
A 解析：若亲代中BB、Bb和bb的数量比为4∶2∶1，由于基因型为bb的个体无繁殖能力，去掉bb后，亲本产生b配子的概率为(1/2)×(2/6)＝1/6，产生B配子的概率为1－1/6＝5/6，该种群繁殖一代，子一代中BB的基因型频率为(5/6)2＝25/36，Bb的基因型频率为2×(5/6)×(1/6)＝10/36，bb的基因型频率为(1/6)×(1/6)＝1/36，子一代中BB∶Bb∶bb＝25∶10∶1，符合题意，A项正确；经过计算可推出B、C、D三项错误。
考向3| 基因频率、基因型频率的综合考查
5．玉米的高秆(H)对矮秆(h)为显性。现有若干H基因频率不同的玉米群体，在群体足够大且没有其他因素干扰时，每个群体内随机交配一代后获得F1。各F1中基因型频率与H基因频率(p)的关系如图所示。下列分析错误的是( )
A．当0
C．当p＝a时，显性纯合子在F1中所占的比例为1/9
D．当p＝c时，F1自交一代，子代中纯合子比例为5/9
D 解析：亲代群体中都可能只含有纯合子，且显性与隐性比例不同，后代的H基因频率介于0～1之间，A项正确；当p＝b时，Hh所占比例是1/2，HH和hh的频率相等，HH和hh占1/2，所以亲代基因型是Hh，B项正确；当p＝a时，hh＝Hh，即(1－a)2＝2a(1－a)，可得a＝1/3，即H基因频率为1/3，h基因频率为2/3，F1中HH的基因型频率为1/9，C项正确；当p＝c时，HH＝Hh，c2＝2c(1－c)，可知c＝2/3，即H的基因频率为2/3，h的基因频率为1/3，F1中HH＝4/9，Hh＝4/9，hh＝1/9，故F1自交后代中纯合子占7/9，D项错误。
6．(2022·湖北十堰调研)下图所示为某种群中某基因型频率、基因频率随着繁殖代数增加而发生的比例变化情况(假设相关基因为A/a)。下列叙述正确的是( )
A．该种群中全部个体所含有的全部A、a基因叫基因库
B．若基因型为A的雄配子致死，则曲线乙能够表示基因型均为Aa的种群随机交配后，a的基因频率的改变
C．曲线甲能够表示基因型均为Aa的种群连续自交情况下，Aa的基因型频率的改变
D．种群中基因型频率的变化一定会导致该种群中基因频率发生改变
C 解析：某种群的基因库是指该种群中全部个体所含有的全部基因，而不是指其中某对等位基因的全部基因，A项错误。若基因型为A的雄配子致死，则基因型均为Aa的种群随机交配后，繁殖1代，基因型比例为Aa∶aa＝1∶1，A、a的基因频率分别为1/4、3/4；繁殖2代，基因型比例为Aa∶aa＝1∶3，A、a的基因频率分别为1/8、7/8，所以曲线乙不能表示基因型均为Aa的种群随机交配后a的基因频率的改变，B项错误。推导可知，亲代的基因型均为Aa，其自交n代后，Aa的基因型频率为1/2n(n为自交代数)，则自交1代，Aa的基因型频率为1/2，自交2代，Aa的基因型频率为1/4，以此类推，所以曲线甲可表示基因型均为Aa的种群连续自交情况下，Aa的基因型频率的改变趋势，C项正确。种群中基因型频率的变化不一定会导致该种群中基因频率发生改变，例如一个基因型均为Aa的群体，开始时Aa的基因型频率为1，A、a的基因频率均为1/2，其随机交配后代中，基因型AA∶Aa∶aa＝1∶2∶1，AA、Aa、aa的基因型频率依次为1/4、1/2、1/4，A、a的基因频率仍均为1/2，D项错误。
【方法规律】自交、自由交配与基因频率改变的关系
(1)自交是指基因型相同的个体交配，雌雄同株植物是指自花传粉。结果是杂合基因型频率降低，纯合基因型频率增加，在无选择条件下，各基因频率不变。
(2)自由交配是指种群内不同基因型的个体间相互交配。在无选择的条件下，基因频率、基因型频率均保持不变，相关计算可按遗传平衡定律进行。
(3)只要种群的基因频率不变，即使基因型频率改变，种群也未发生进化。
【命题动态】通常结合生产、生活学习情境考查生物进化理论、自然选择对基因频率的影响，结合遗传、变异内容考查科学思维素养，通过协同进化考查结构与功能观，结合具体实例考查适应的普遍性与相对性，命题方式以选择题为主，难度较易。
1．(2021·湖南卷)金鱼系野生鲫鱼经长期人工选育而成，是中国古代劳动人民智慧的结晶。现有形态多样、品种繁多的金鱼品系。自然状态下，金鱼能与野生鲫鱼杂交产生可育后代。下列叙述错误的是( )
A．金鱼与野生鲫鱼属于同一物种
B．人工选择使鲫鱼发生变异，产生多种形态
C．鲫鱼进化成金鱼的过程中，有基因频率的改变
D．人类的喜好影响了金鱼的进化方向
[思维培养]
B 解析：由“自然状态下，金鱼能与野生鲫鱼杂交产生可育后代”可知，金鱼与野生鲫鱼属于同一物种，A正确；人工选择可以积累人类喜好的变异，淘汰人类不喜好的变异，只对金鱼的变异类型起选择作用，不能使金鱼发生变异，B错误；种群进化的实质是种群基因频率的改变，C正确；人工选择可以决定金鱼的进化方向，D正确。
[归纳总结]
比较
自然选择
人工选择
目的不同
使动物更加适应自然条件
以人类需求为目的
方向不同
筛选出适应环境的个体
筛选出符合人类需要的某些性能表现的个体
作用的性
状不同
适应环境的性状，如繁殖力、成活率等
主要考虑的是经济性状
速度
很慢
很快
2．(2021·广东卷)兔的脂肪白色(F)对淡黄色(f)为显性，由常染色体上一对等位基因控制。某兔群由500只纯合白色脂肪兔和1 500只淡黄色脂肪兔组成，F、f的基因频率分别是( )
A．15%、85% B．25%、75%
C．35%、65% D．45%、55%
[思维培养]
B 解析：基因频率是指在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率。该兔群纯合白色脂肪兔的基因型为FF，数目为500；淡黄色脂肪兔的基因型为f，数目为1 500。F的基因频率为(500×2)/(500×2＋1 500×2)×100%＝25%，f的基因频率为1－25%＝75%。故选B。
3．(2021·河北卷)雄性缝蝇的求偶方式有：①向雌蝇提供食物；②用丝缕简单缠绕食物后送给雌蝇；③把食物裹成丝球送给雌蝇；④仅送一个空丝球给雌蝇。以上四种方式都能求偶成功。下列叙述错误的是( )
A．求偶时提供食物给雌蝇有利于其繁殖，是一种适应性行为
B．④是一种仪式化行为，对缝蝇繁殖失去进化意义
C．③是雌蝇对雄蝇长期选择的结果
D．④可能由③进化而来
B 解析：求偶时提供食物给雌蝇，一方面为了获得交配机会，另一方面也有利于雌性获得更多营养物质繁殖后代，这是一种长期形成的适应性行为，A正确；四种方式都能求偶成功，④虽然是一种仪式化行为，但对缝蝇繁殖也具有进化意义，B错误；在求偶过程中，把食物裹成丝球送给雌蝇，更受雌蝇的青睐，容易获得交配机会，留下后代的机会多，这是雌蝇对雄蝇长期选择的结果，C正确；④仅送一个空丝球给雌蝇，不需要食物也能求偶成功，④与③在外观上具有相似性，可推测④可能由③进化而来，D正确。
[易错提醒]适应包括两个方面的含义：①是指生物的形态、结构适合于完成一定的功能；②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。
1．(生活、学习和实践情境)仙人掌肉质茎表面密集的硬刺可以抵御动物摄食。科学家对某地区仙人掌进行多年研究，发现其肉质茎上硬刺密度保持在一定范围，刺密度过低或过高的类型很少。调查结果表明，该地区野猪喜食少刺的仙人掌，土蜂一般将卵产到多刺的仙人掌中，其幼虫以肉质茎为食。下列叙述错误的是( )
A．土蜂选择多刺的仙人掌产卵，此类仙人掌易被大量土蜂幼虫取食而死亡B．土蜂和野猪的双重选择使得此地仙人掌肉质茎上刺的密度保持相对稳定
C．土蜂和野猪的双重选择压力会促使此地仙人掌加速进化形成新种
D．若土蜂在少刺的仙人掌上产卵，其幼虫会在野猪取食仙人掌时被吞食
C 解析：多刺的仙人掌不会被野猪选择摄食，因此土蜂选择多刺的仙人掌产卵，这样大量土蜂幼虫被保护且能获得食物，但可导致多刺的仙人掌被取食而死亡，A项正确；仙人掌肉质茎上硬刺密度保持在一定范围，刺密度过低或过高的类型很少，据此可推测土蜂和野猪的双重选择使得此地仙人掌肉质茎上刺的密度保持相对稳定，B项正确；土蜂和野猪的双重选择压力会促使此地仙人掌的刺密度保持相对稳定，而不是加速进化为新种，C项错误；根据题意可推测若土蜂在少刺的仙人掌上产卵，其幼虫会在野猪取食仙人掌时被吞食，因为野猪选择少刺的仙人掌取食，D项正确。
2．(科学实验和探究情境)碳青霉烯类抗生素是治疗细菌感染的一类药物。下表为2005～2008年，该类抗生素在某医院住院患者中的人均使用量，以及患者体内分离得到的某种细菌对该类抗生素的耐药率变化。下列有关分析错误的是( )
年份
2005
2006
2007
2008
住院患者该类抗生素的人均使用量/g
0.074
0.12
0.14
0.19
某种细菌对该类抗生素的耐药率/%
2.6
6.11
10.9
25.5
A．某种细菌耐药率的变化与该类抗生素的使用量之间呈正相关
B．频繁使用该类抗生素会导致细菌抗药基因频率上升
C．人类大量使用抗生素可诱发细菌产生更多的基因突变
D．细菌的耐药率不断提高，与人类滥用抗生素密切相关
C 解析：分析表格数据可知，随着年份增长，人均使用量和耐药率都在增加，所以某种细菌耐药率的变化与该类抗生素的使用量之间呈正相关，A正确；频繁使用该类抗生素，会对细菌进行选择，具有抗药基因的细菌会被保留下来，导致细菌抗药基因频率上升，B正确；基因突变可以自发产生，具有普遍性和不定向性，人类大量使用抗生素只是对细菌进行选择，不会诱发细菌产生基因突变，C错误；正是因为人类大量使用抗生素，对细菌进行选择，使具有抗药基因的细菌保留下来，细菌的耐药率不断提高，D正确。
3．(科学实验和探究情境)在一个果蝇种群中，雌雄果蝇数量相等，且雌雄个体之间可以自由交配。若种群中A的基因频率为80%，a的基因频率为20%。在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ时间段都经历多次繁殖过程，定期随机抽取计算出A和a的基因频率变化曲线如下图所示。则下列说法错误的是( )
注：实线表示A的基因频率变化，虚线表示a的基因频率变化
A．经历了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ时间段的多次繁殖，基因频率发生了改变使该种群产生了进化
B．若该基因位于常染色体上，在Ⅰ和Ⅲ的两个时间段中雌雄杂合子的基因型频率都是32%
C．在第Ⅰ和第Ⅲ时间段中，A和a的基因频率不变，多次繁殖的后代基因型频率也不变
D．若该对等位基因只位于X染色体上，经历三个时间段后，XaXa、XaY的基因型频率分别为32%、80%
D 解析：在三个时间段中基因频率发生了改变，所以该种群发生了进化，A正确；若该等位基因位于常染色体时，在Ⅰ和Ⅲ的两个时间段中，雌雄杂合子的基因型频率为2×80%×20%＝32%，B正确；由于在第Ⅰ和第Ⅲ时间段中，A和a的基因频率都不变，该种群内个体自由交配，所以后代的基因型频率也不变，C正确；若该对等位基因只位于X染色体上，则雌果蝇中XaXa的基因型频率为64%，雄果蝇中XaY的基因型频率等于基因频率为80%，因为雌雄果蝇数量相等，因此XaXa、XaY的基因型频率分别为64%×1/2＝32%、80%×1/2＝40%，D错误。
第22课 生物的进化
►学业质量水平要求◄
1．通过现代生物进化理论等知识，理解生命的延续和发展，认识生物界及生物多样性，形成生物进化的观点，树立正确的自然观。(生命观念)
2．通过物种形成、种群的基因与基因型频率的计算，培养归纳与概括、逻辑分析和计算能力。(科学思维)
3．通过人类大量服用抗生素导致抗药性病菌增多的现象，引导人们高度关注不正确使用抗生素带来的危害，关注人体健康。(社会责任)
考点一 生物有共同祖先的证据和自然选择与适应的形成
1．生物有共同祖先的证据
(1)地层中陈列的证据——化石。
(2)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的祖先寻找证据。
②胚胎学证据：脊椎动物在胚胎发育的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：
当今生物有许多共同特征，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，这是对生物具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。
2．自然选择与适应的形成
(1)适应具有普遍性和相对性。
(2)适应是自然选择的结果。
①拉马克的进化学说。
观点：用进废退和获得性遗传是生物不断进化的主要原因，生物来源是由更古老的生物进化而来的。
意义：最早提出比较完整的进化学说，否定了神创论和物种不变论。
②达尔文自然选择学说。
1．通过化石可以了解已绝灭生物的形态、结构特点，并推测其行为特点。 ( √ )
2．人与鱼的胚胎在早期都出现鳃裂和尾，可以说明生物的进化是由水生到陆生的。 ( √ )
3．不同生物之间的DNA序列都有一定的差异性，说明生物不是由共同祖先进化来的。 ( × )
4．由于缺少草而吃树叶的长颈鹿脖子越来越长，符合拉马克的观点。 ( √ )
5．达尔文认识到遗传和变异的本质并作出了科学的解释。 ( × )
6．生物进化的内因是生存斗争。 ( × )
1．化石在研究生物进化中的应用
2．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，将无机物转化为储存能量的有机物。
(2)结论：现存生物都是由共同的祖先进化来的，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。
3．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不同生物之间的特定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。
4．达尔文的自然选择学说
(1)过度繁殖——自然选择的基础。
(2)生存斗争——进化的动力和自然选择的手段。
①种类
②意义
(3)遗传变异——生物进化的内因。
①变异是不定向的
②遗传的作用：有利于微小有利变异的积累。
(4)适者生存——自然选择的结果。
①生物产生的不定向变异，由自然选择决定其生存或淘汰。
②自然选择只选择与环境相适应的变异类型，通过多次选择，生物微小的变异得到积累。
(5)自然选择学说主要内容之间的关系图解。
考向1| 生物有共同祖先的证据
1．(2021·上海杨浦二模)部分基因的碱基序列测定结果表明，黑猩猩的 DNA 序列与人类 DNA 序列的差异不足2%，而与旧大陆猴的差异超过 7%(如图所示)。这属于生物进化的( )
A．化石证据 B．胚胎学证据
C．分子生物学证据 D．比较解剖学证据
C 解析：DNA属于生物大分子，故以部分基因的碱基序列测定结果来比较黑猩猩与人类、旧大陆猴的亲缘关系，这属于生物进化的分子生物学证据，C正确。
2．下列不能为生物进化提供证据的是( )
A．几乎所有生物都共用一套遗传密码
B．葡萄糖是细胞的主要能源物质
C．蛋白质是生命活动的主要承担者
D．所有生物的生命活动都需要水
D 解析：几乎所有生物都共用一套遗传密码能为生物有共同祖先这一论点提供支持，A正确；分子生物学证据中，葡萄糖作为细胞的主要能源物质，蛋白质作为生命活动的主要承担者，说明它们都是由共同的祖先进化而来的，这些都可以为生物进化提供证据，B、C正确；生物的生命活动离不开水，只说明了水的重要作用，这不能为生物进化提供证据，D错误。
考向2| 用达尔文的自然选择学说解释生物进化
3．(2021·广东深圳一模)某种苍蝇体内的一种酶(PM)能够分解某种杀虫剂。为了探究 PM活性与该苍蝇死亡率之间的关系，科学家进行了几组实验，实验结果如图。下列判断正确的是( )
A．实验中，抗性苍蝇死亡率可能高于无抗性苍蝇
B．抗性苍蝇和无抗性苍蝇属于不同物种
C．苍蝇抗性的产生是由于杀虫剂的诱导
D．苍蝇抗性的产生与PM的高活性等因素有关
D 解析：据图可知，抗性苍蝇死亡率低于无抗性苍蝇，A错误；抗性苍蝇和无抗性苍蝇之间无生殖隔离，属于同一物种，B错误；“抗性”变异在使用杀虫剂之前就存在，杀虫剂只起到选择作用，不是诱导作用，C错误；某种苍蝇体内的一种酶(PM)能够分解某种杀虫剂，苍蝇抗性的产生与PM的高活性等因素有关，D正确。
4．(2021·上海徐汇一模)某经常刮大风的海岛上生活着一群昆虫，经调查翅的长度和个体数的关系如图中曲线(纵坐标为翅的长度，横坐标为个体数)所示。下列叙述正确的是( )
A．大风导致昆虫发生了变异
B．上述现象说明自然选择在一定程度上是不定向的
C．只有长翅个体能适应该海岛的环境
D．大风对昆虫翅的性状进行了选择
D 解析：该昆虫的不同翅型的变异是基因突变的结果，不是大风导致的，A错误；自然选择是定向的，B错误；由曲线可知，长翅和短翅个体较多，中翅个体较少，说明长翅和短翅个体都能适应该海岛的环境，C错误；大风对昆虫翅的性状进行了自然选择，D正确。
【易错提醒】关于达尔文自然选择学说的两个易错点
(1)环境因素的作用会提高突变的频率，自然情况下的变异都是不定向的，所以环境不能起到定向诱导变异的作用，它的作用是对不定向的变异进行定向选择。
(2)在运用达尔文自然选择学说分析问题时，要注意“变异在前，选择在后”的思路。
考点二 现代生物进化理论
1．种群基因组成的变化
(1)种群的基因组成。
①基因库：一个种群中全部个体所含有的全部基因。
②基因频率：一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率。
(2)种群基因频率的变化。
②生物突变的有利和有害不是绝对的，往往取决于环境。
③生物的变异是不定向的，只是产生了生物进化的原材料，不能决定生物进化的方向。
(3)自然选择对种群基因频率变化的影响。
2．探究抗生素对细菌的选择作用
(1)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。
1
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
2
取少量细菌的培养液，用无菌的涂布器(或无菌棉签)将其均匀地涂抹在培养基平板上
3
用无菌的镊子先夹取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张抗生素的纸片放在②～④号区域的中央，盖上皿盖
4
将培养皿倒置于37 ℃的恒温箱中培养12～16 h
5
观察培养基上细菌的生长状况。若纸片附近出现了抑菌圈，测量和记录每个实验组中抑菌圈的直径，并取平均值
6
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2～5。如此重复几代，记录每一代培养物抑菌圈的直径
(3)注意事项：实验结束后，应将耐药菌、培养基、纸片等进行高温灭菌处理，防止对环境造成污染。
3．隔离在物种形成中的作用
(1)隔离
(2)
4．协同进化与生物多样性的形成
(1)协同进化。
①概念：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。
②原因：生物与生物之间的相互选择和生物与无机环境之间的相互影响。
(2)生物多样性。
所含内容
基因多样性、物种多样性、生态系统多样性
形成原因
协同进化
进化证据
主要是化石
5．生物进化理论在发展
(1)现代生物进化理论：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的物种；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)中性突变学说：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。
(3)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物种交替出现的过程。
1．生物进化的实质是种群基因频率的变化。 ( √ )
2．自然选择决定了生物变异和进化的方向。 ( × )
3．生物进化的原材料源于基因突变和基因重组。 ( × )
4．自然选择过程中，直接受选择的是表型。 ( √ )
5．种群基因频率改变一定导致新物种的形成。 ( × )
6．存在生殖隔离的两个种群，不一定存在地理隔离。 ( √ )
7．不同的生物之间的相互影响形成了生物的多样性。 ( × )
【教材细节命题】
1．(必修2 P113“探究·实践”)在自然选择过程中，直接受选择的是表型，原因：天敌看到的是桦尺蠖的体色而不是控制体色的基因。
2．(必修2 P119正文拓展)根据生态学家斯坦利的“收割理论”，食性广的捕食者存在有利于增加物种多样性，在这个过程中，捕食者使物种多样性增加的方式是捕食者往往捕食个体数量多的物种，为其他物种的生存提供机会。
1．自然选择学说与现代生物进化理论的比较
自然选择学说
共同点
现代生物进化理论
①进化局限于“个体”水平；
②自然选择源于过度繁殖和生存斗争；
③未就遗传、变异的本质作出科学解释，未能阐明自然选择的作用机理
①变异产生进化的原材料；
②自然选择决定生物进化的方向；
③解释生物的统一性、多样性和适应性
①进化的基本单位是“种群”；
②生物进化的实质是种群基因频率的改变；
③突变和基因重组为生物进化提供原材料；
④隔离导致新物种的形成
2．地理隔离与生殖隔离的比较
项目
地理隔离
生殖隔离
概念
同一种生物由于地理上的障碍，使不同的种群不能进行基因交流的现象
不同物种之间一般是不能够相互交配的，即使交配成功，也不能够产生可育的后代
特点
自然条件下不进行基因交流
种群间不进行基因交流
联系
①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；
②一般经过长期的地理隔离，然后形成生殖隔离，也可能不经过地理隔离直接形成生殖隔离，如多倍体的产生；
③只有地理隔离不一定形成生殖隔离，但能产生亚种，如东北虎和华南虎；
④生殖隔离是物种形成的标志，是物种形成的最后阶段，是物种间的真正界限
3．物种形成与生物进化的比较
内容
物种形成
生物进化
标志
生殖隔离出现
基因频率改变
二者
联系
①只有不同种群的基因库产生了明显差异，出现生殖隔离才能形成新物种；
②进化不一定产生新物种，新物种产生一定存在进化
4．物种形成的三大模式
考向1| 现代生物进化理论的主要内容
1．(2021·河北九校联考)图1为育种方法图解，图中序号表示不同育种过程用到的方法。图2为物种形成过程模式图，图中字母表示物种形成过程中的环节。下列说法正确的是( )
A．种群基因库间出现差异标志着新物种的诞生
B．图1和图2说明新物种形成一定需要经过地理隔离
C．a可表示基因突变，是生物变异的根本来源，可为生物进化提供原材料
D．图1中①和③均使用了秋水仙素处理自然萌发的种子和幼苗
C 解析：种群基因库间出现差异并不标志着新物种的诞生，形成生殖隔离才标志着新物种的诞生，A错误；新物种形成不一定需要经过地理隔离，如二倍体西瓜经秋水仙素诱导形成四倍体西瓜没有经过漫长的地理隔离，B错误；a可表示基因突变，基因突变是生物变异的根本来源，可为生物进化提供原材料，C正确；单倍体育种过程中需使用秋水仙素处理单倍体幼苗，单倍体植株高度不育，一般不能产生种子，多倍体育种可使用秋水仙素处理自然萌发的种子和幼苗，D错误。
2．(2021·湖北卷)某地区的小溪和池塘中生活着一种丽鱼，该丽鱼种群包含两种类型的个体：一种具有磨盘状齿形，专食蜗牛和贝壳类软体动物；另一种具有乳突状齿形，专食昆虫和其他软体动物。两种齿形的丽鱼均能稳定遗传并能相互交配产生可育后代。针对上述现象，下列叙述错误的是( )
A．丽鱼种群牙齿的差异属于可遗传的变异
B．两者在齿形上的差异有利于丽鱼对环境的适应
C．丽鱼种群产生的性状分化可能与基因突变和重组有关
D．两种不同齿形丽鱼的基因库差异明显，形成了两个不同的物种
D 解析：据题意可知，两种齿形的丽鱼均能稳定遗传并能相互交配产生可育后代，说明丽鱼种群牙齿的差异属于遗传物质发生变化的变异，属于可遗传的变异，A正确；两种齿形的丽鱼的食物类型不同，两者在齿形上的差异有利于丽鱼对环境的适应，B正确；突变和基因重组是产生生物进化的原材料，因此丽鱼种群产生的性状分化可能与基因突变和重组有关，C正确；物种之间的界限是生殖隔离，两种不同齿形丽鱼的基因库差异明显，但题干已说明二者能相互交配并产生可育后代，是同一个物种，D错误。
【易错提醒】关于物种的两个易错点
(1)形态、结构一致≠同一物种。
形态、结构一致的生物，有可能具有生殖隔离。如两个种群生物的形态、结构相同，但繁殖期不同，这两个种群的生物具有生殖隔离，是两个物种。
(2)能产生后代≠同一物种。
两个个体能够交配产生后代，有可能子代高度不育，如马和驴，虽然能够产生子代，但子代不育，因此马和驴是两个物种。
考向2| 协同进化与生物多样性
3．(2021·四川绵阳诊断)科学家最近在墨西哥湾深海中发现了怪异鱼新物种，雌鱼头顶自带“钓鱼竿”——肉状突起，可发出光源，吸引猎物。雄鱼则附着在雌鱼体表提供繁殖所需的精子，同时通过雌鱼血液获取营养物质。下列叙述正确的是( )
A．头顶发光“钓鱼竿”的形成是海底黑暗环境长期诱导的结果
B．雌雄鱼的生活繁殖方式是它们在长期协同进化中相互适应形成的
C．鱼种群在深海环境条件稳定时，基因频率也可能会发生改变
D．鱼形成的过程仅靠基因突变和基因重组提供进化的原材料
C 解析：头顶发光“钓鱼竿”的形成是不定向的变异引起的，海底黑暗环境只起选择作用，A项错误；协同进化指不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展，而题中的雌雄鱼为同种生物，故雌雄鱼的生活繁殖方式不是在长期协同进化中相互适应形成的，B项错误；环境条件稳定时，基因频率也可能会发生改变，C项正确；基因突变、染色体变异和基因重组都能为生物进化提供原材料，D项错误。
4．下列有关生物进化的叙述，错误的是( )
A．有性生殖的出现实现了基因重组，明显加快了生物进化的速度
B．无论是自然选择还是人工选择，都能使种群基因频率发生定向改变
C．古老地层中没有复杂生物的化石，而新近地层中可能有简单生物的化石
D．协同进化的生物之间不存在地理隔离，因此协同进化不能形成新的物种
D 解析：减数分裂过程中的基因重组使后代具有更大的变异性，加快了生物进化的速度，A项正确；自然选择会使种群朝着适应环境的方向进化，人工选择会使种群朝着人类需要的类型方向进化，B项正确；古老地层中没有复杂生物的化石，在越晚形成的地层中，成为化石的生物越复杂、越高等，但新近地层中，也可以找到简单生物的化石，C项正确；协同进化指不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展，通过漫长的协同进化过程，地球上出现了千姿百态的物种，D项错误。
考点三 种群基因频率和基因型频率的计算
1．“定义法”求解基因频率
(1)某基因频率＝×100%。
(2)若在常染色体上，则：
某基因频率＝×100%。
(3)若在X染色体上，则：
某基因频率＝×100%。
2．“公式法”求解基因频率(以常染色体上一对等位基因A和a为例)
A基因频率＝AA基因型频率＋1/2×Aa基因型频率；
a基因频率＝aa基因型频率＋1/2×Aa基因型频率。
即：PA＝ PAA＋1/2PAa，Pa＝Paa＋1/2PAa
3．利用遗传平衡定律计算基因型频率
(1)前提条件：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当等位基因只有两个时(A、a)，设p表示A的基因频率，q表示a的基因频率，则：
②逆推计算：已知隐性纯合子的概率，求种群的基因频率和基因型频率。
若Paa＝X%，则
；
考向1| 基因频率的计算
1．(2021·湖南四校调研)控制果蝇眼色(红眼、白眼)的基因仅位于X染色体上，某果蝇种群足够大，个体间自由交配，自然选择对果蝇眼色没有影响，不发生基因突变，没有迁入和迁出等；其中白眼雄果蝇(XaY)占5%，下列有关分析错误的是( )
A．可以估算该种群中白眼雌果蝇占2.5%
B．若以上条件不变，在眼色这一性状上该种群不会发生进化
C．该种群Xa的基因频率是10%
D．该种群下一代，关于眼色的基因频率和基因型频率可能都不会发生改变
A 解析：由题意可知，该果蝇种群中白眼雄果蝇(XaY)占5%，考虑到果蝇种群中雌雄比例约为1∶1(各占50%)，则在该种群雄果蝇中白眼雄果蝇(XaY)占10%，红眼雄果蝇(XAY)占90%，由题干信息分析，该种群处于遗传平衡状态，则XA、Xa的基因频率为90%、10%，依据遗传平衡公式计算，雌果蝇中XAXA的基因型频率＝81%，XAXa的基因型频率＝18%，XaXa的基因型频率＝1%，所以，在该果蝇种群中白眼雌果蝇占0.5%，A项错误；由题意可知，该果蝇种群处于遗传平衡状态，若条件不变，则眼色相关的基因频率不变，种群不会发生进化，B项正确；对于X染色体上的等位基因，XA、Xa的基因频率在雌性、雄性和整个种群中相同，由A项分析可知，该种群中Xa的基因频率是10%，C项正确；达到遗传平衡的种群在理想状态下自由交配，其子代的基因频率和基因型频率都不会发生改变，D项正确。
2．果蝇长翅(H)和残翅(h)是一对常染色体上的等位基因。某种群有10 000只果蝇，其中残翅个体数量长期维持在9%。若再向该种群中引入10 000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变化的叙述，错误的是( )
A．h基因频率降低了50%
B．H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%
B 解析：在没有迁入之前，该种群中残翅果蝇(hh)的比例是9%，则h的基因频率是30%，H的基因频率是1－30%＝70%；若再向该种群中引入10 000只纯合长翅果蝇，种群数量增加一倍，h的基因数目没有改变，则h的基因频率是30%÷2＝15%，H的基因频率是1－15%＝85%。 结合分析可知，加入的是纯合的长翅果蝇，而h基因的数量并未改变，只是基因总数增加一倍，因此h基因频率降低50%，A正确；H基因频率增加了(85%－70%)÷70%＝21.4%，B错误；杂合果蝇的数目不变，但种群数量扩大了一倍，因此杂合果蝇的比例降低了50%，C正确；残翅果蝇的数目不变，但种群数量扩大了一倍，因此残翅果蝇的比例降低了50%，D正确。
考向2| 基因型频率的计算
3．(2021· 山东威海模拟)一个随机交配且足够大的种群中，某一相对性状中显性性状表型的频率是0.36，则下列叙述正确的是( )
A．该种群繁殖一代后杂合子Aa的基因型频率是0.32
B．显性基因的基因频率大于隐性基因的基因频率
C．若该种群基因库中的基因频率发生变化，就一定会形成新物种
D．若该种群中A的基因频率为0.4，A所控制性状的个体在种群中占40%
A 解析：根据题意可知，隐性个体aa的基因型频率为0.64，则a的基因频率为0.8，A的基因频率为0.2，B项错误；该种群繁殖一代后杂合子Aa的基因型频率是2×0.2×0.8＝0.32，A项正确；种群的基因频率发生变化说明生物发生了进化，但不一定会形成新物种，C项错误；若A的基因频率变为0.4，则a的基因频率为0.6，A所控制性状的个体(AA、Aa)在种群中所占的比例为0.42＋2×0.4×0.6＝0.64，即64%，D项错误。
4．某种群个体间通过随机交配进行繁殖，其中基因型为bb的个体不具有繁殖能力。该种群繁殖一代，若子一代中BB∶Bb∶bb＝25∶10∶1，则亲代中BB、Bb和bb的数量比最可能为( )
A．4∶2∶1 B．4∶3∶1
C．4∶1∶3 D．4∶1∶2
A 解析：若亲代中BB、Bb和bb的数量比为4∶2∶1，由于基因型为bb的个体无繁殖能力，去掉bb后，亲本产生b配子的概率为(1/2)×(2/6)＝1/6，产生B配子的概率为1－1/6＝5/6，该种群繁殖一代，子一代中BB的基因型频率为(5/6)2＝25/36，Bb的基因型频率为2×(5/6)×(1/6)＝10/36，bb的基因型频率为(1/6)×(1/6)＝1/36，子一代中BB∶Bb∶bb＝25∶10∶1，符合题意，A项正确；经过计算可推出B、C、D三项错误。
考向3| 基因频率、基因型频率的综合考查
5．玉米的高秆(H)对矮秆(h)为显性。现有若干H基因频率不同的玉米群体，在群体足够大且没有其他因素干扰时，每个群体内随机交配一代后获得F1。各F1中基因型频率与H基因频率(p)的关系如图所示。下列分析错误的是( )
A．当0
C．当p＝a时，显性纯合子在F1中所占的比例为1/9
D．当p＝c时，F1自交一代，子代中纯合子比例为5/9
D 解析：亲代群体中都可能只含有纯合子，且显性与隐性比例不同，后代的H基因频率介于0～1之间，A项正确；当p＝b时，Hh所占比例是1/2，HH和hh的频率相等，HH和hh占1/2，所以亲代基因型是Hh，B项正确；当p＝a时，hh＝Hh，即(1－a)2＝2a(1－a)，可得a＝1/3，即H基因频率为1/3，h基因频率为2/3，F1中HH的基因型频率为1/9，C项正确；当p＝c时，HH＝Hh，c2＝2c(1－c)，可知c＝2/3，即H的基因频率为2/3，h的基因频率为1/3，F1中HH＝4/9，Hh＝4/9，hh＝1/9，故F1自交后代中纯合子占7/9，D项错误。
6．(2022·湖北十堰调研)下图所示为某种群中某基因型频率、基因频率随着繁殖代数增加而发生的比例变化情况(假设相关基因为A/a)。下列叙述正确的是( )
A．该种群中全部个体所含有的全部A、a基因叫基因库
B．若基因型为A的雄配子致死，则曲线乙能够表示基因型均为Aa的种群随机交配后，a的基因频率的改变
C．曲线甲能够表示基因型均为Aa的种群连续自交情况下，Aa的基因型频率的改变
D．种群中基因型频率的变化一定会导致该种群中基因频率发生改变
C 解析：某种群的基因库是指该种群中全部个体所含有的全部基因，而不是指其中某对等位基因的全部基因，A项错误。若基因型为A的雄配子致死，则基因型均为Aa的种群随机交配后，繁殖1代，基因型比例为Aa∶aa＝1∶1，A、a的基因频率分别为1/4、3/4；繁殖2代，基因型比例为Aa∶aa＝1∶3，A、a的基因频率分别为1/8、7/8，所以曲线乙不能表示基因型均为Aa的种群随机交配后a的基因频率的改变，B项错误。推导可知，亲代的基因型均为Aa，其自交n代后，Aa的基因型频率为1/2n(n为自交代数)，则自交1代，Aa的基因型频率为1/2，自交2代，Aa的基因型频率为1/4，以此类推，所以曲线甲可表示基因型均为Aa的种群连续自交情况下，Aa的基因型频率的改变趋势，C项正确。种群中基因型频率的变化不一定会导致该种群中基因频率发生改变，例如一个基因型均为Aa的群体，开始时Aa的基因型频率为1，A、a的基因频率均为1/2，其随机交配后代中，基因型AA∶Aa∶aa＝1∶2∶1，AA、Aa、aa的基因型频率依次为1/4、1/2、1/4，A、a的基因频率仍均为1/2，D项错误。
【方法规律】自交、自由交配与基因频率改变的关系
(1)自交是指基因型相同的个体交配，雌雄同株植物是指自花传粉。结果是杂合基因型频率降低，纯合基因型频率增加，在无选择条件下，各基因频率不变。
(2)自由交配是指种群内不同基因型的个体间相互交配。在无选择的条件下，基因频率、基因型频率均保持不变，相关计算可按遗传平衡定律进行。
(3)只要种群的基因频率不变，即使基因型频率改变，种群也未发生进化。
【命题动态】通常结合生产、生活学习情境考查生物进化理论、自然选择对基因频率的影响，结合遗传、变异内容考查科学思维素养，通过协同进化考查结构与功能观，结合具体实例考查适应的普遍性与相对性，命题方式以选择题为主，难度较易。
1．(2021·湖南卷)金鱼系野生鲫鱼经长期人工选育而成，是中国古代劳动人民智慧的结晶。现有形态多样、品种繁多的金鱼品系。自然状态下，金鱼能与野生鲫鱼杂交产生可育后代。下列叙述错误的是( )
A．金鱼与野生鲫鱼属于同一物种
B．人工选择使鲫鱼发生变异，产生多种形态
C．鲫鱼进化成金鱼的过程中，有基因频率的改变
D．人类的喜好影响了金鱼的进化方向
[思维培养]
B 解析：由“自然状态下，金鱼能与野生鲫鱼杂交产生可育后代”可知，金鱼与野生鲫鱼属于同一物种，A正确；人工选择可以积累人类喜好的变异，淘汰人类不喜好的变异，只对金鱼的变异类型起选择作用，不能使金鱼发生变异，B错误；种群进化的实质是种群基因频率的改变，C正确；人工选择可以决定金鱼的进化方向，D正确。
[归纳总结]
比较
自然选择
人工选择
目的不同
使动物更加适应自然条件
以人类需求为目的
方向不同
筛选出适应环境的个体
筛选出符合人类需要的某些性能表现的个体
作用的性
状不同
适应环境的性状，如繁殖力、成活率等
主要考虑的是经济性状
速度
很慢
很快
2．(2021·广东卷)兔的脂肪白色(F)对淡黄色(f)为显性，由常染色体上一对等位基因控制。某兔群由500只纯合白色脂肪兔和1 500只淡黄色脂肪兔组成，F、f的基因频率分别是( )
A．15%、85% B．25%、75%
C．35%、65% D．45%、55%
[思维培养]
B 解析：基因频率是指在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率。该兔群纯合白色脂肪兔的基因型为FF，数目为500；淡黄色脂肪兔的基因型为f，数目为1 500。F的基因频率为(500×2)/(500×2＋1 500×2)×100%＝25%，f的基因频率为1－25%＝75%。故选B。
3．(2021·河北卷)雄性缝蝇的求偶方式有：①向雌蝇提供食物；②用丝缕简单缠绕食物后送给雌蝇；③把食物裹成丝球送给雌蝇；④仅送一个空丝球给雌蝇。以上四种方式都能求偶成功。下列叙述错误的是( )
A．求偶时提供食物给雌蝇有利于其繁殖，是一种适应性行为
B．④是一种仪式化行为，对缝蝇繁殖失去进化意义
C．③是雌蝇对雄蝇长期选择的结果
D．④可能由③进化而来
B 解析：求偶时提供食物给雌蝇，一方面为了获得交配机会，另一方面也有利于雌性获得更多营养物质繁殖后代，这是一种长期形成的适应性行为，A正确；四种方式都能求偶成功，④虽然是一种仪式化行为，但对缝蝇繁殖也具有进化意义，B错误；在求偶过程中，把食物裹成丝球送给雌蝇，更受雌蝇的青睐，容易获得交配机会，留下后代的机会多，这是雌蝇对雄蝇长期选择的结果，C正确；④仅送一个空丝球给雌蝇，不需要食物也能求偶成功，④与③在外观上具有相似性，可推测④可能由③进化而来，D正确。
[易错提醒]适应包括两个方面的含义：①是指生物的形态、结构适合于完成一定的功能；②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。
1．(生活、学习和实践情境)仙人掌肉质茎表面密集的硬刺可以抵御动物摄食。科学家对某地区仙人掌进行多年研究，发现其肉质茎上硬刺密度保持在一定范围，刺密度过低或过高的类型很少。调查结果表明，该地区野猪喜食少刺的仙人掌，土蜂一般将卵产到多刺的仙人掌中，其幼虫以肉质茎为食。下列叙述错误的是( )
A．土蜂选择多刺的仙人掌产卵，此类仙人掌易被大量土蜂幼虫取食而死亡B．土蜂和野猪的双重选择使得此地仙人掌肉质茎上刺的密度保持相对稳定
C．土蜂和野猪的双重选择压力会促使此地仙人掌加速进化形成新种
D．若土蜂在少刺的仙人掌上产卵，其幼虫会在野猪取食仙人掌时被吞食
C 解析：多刺的仙人掌不会被野猪选择摄食，因此土蜂选择多刺的仙人掌产卵，这样大量土蜂幼虫被保护且能获得食物，但可导致多刺的仙人掌被取食而死亡，A项正确；仙人掌肉质茎上硬刺密度保持在一定范围，刺密度过低或过高的类型很少，据此可推测土蜂和野猪的双重选择使得此地仙人掌肉质茎上刺的密度保持相对稳定，B项正确；土蜂和野猪的双重选择压力会促使此地仙人掌的刺密度保持相对稳定，而不是加速进化为新种，C项错误；根据题意可推测若土蜂在少刺的仙人掌上产卵，其幼虫会在野猪取食仙人掌时被吞食，因为野猪选择少刺的仙人掌取食，D项正确。
2．(科学实验和探究情境)碳青霉烯类抗生素是治疗细菌感染的一类药物。下表为2005～2008年，该类抗生素在某医院住院患者中的人均使用量，以及患者体内分离得到的某种细菌对该类抗生素的耐药率变化。下列有关分析错误的是( )
年份
2005
2006
2007
2008
住院患者该类抗生素的人均使用量/g
0.074
0.12
0.14
0.19
某种细菌对该类抗生素的耐药率/%
2.6
6.11
10.9
25.5
A．某种细菌耐药率的变化与该类抗生素的使用量之间呈正相关
B．频繁使用该类抗生素会导致细菌抗药基因频率上升
C．人类大量使用抗生素可诱发细菌产生更多的基因突变
D．细菌的耐药率不断提高，与人类滥用抗生素密切相关
C 解析：分析表格数据可知，随着年份增长，人均使用量和耐药率都在增加，所以某种细菌耐药率的变化与该类抗生素的使用量之间呈正相关，A正确；频繁使用该类抗生素，会对细菌进行选择，具有抗药基因的细菌会被保留下来，导致细菌抗药基因频率上升，B正确；基因突变可以自发产生，具有普遍性和不定向性，人类大量使用抗生素只是对细菌进行选择，不会诱发细菌产生基因突变，C错误；正是因为人类大量使用抗生素，对细菌进行选择，使具有抗药基因的细菌保留下来，细菌的耐药率不断提高，D正确。
3．(科学实验和探究情境)在一个果蝇种群中，雌雄果蝇数量相等，且雌雄个体之间可以自由交配。若种群中A的基因频率为80%，a的基因频率为20%。在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ时间段都经历多次繁殖过程，定期随机抽取计算出A和a的基因频率变化曲线如下图所示。则下列说法错误的是( )
注：实线表示A的基因频率变化，虚线表示a的基因频率变化
A．经历了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ时间段的多次繁殖，基因频率发生了改变使该种群产生了进化
B．若该基因位于常染色体上，在Ⅰ和Ⅲ的两个时间段中雌雄杂合子的基因型频率都是32%
C．在第Ⅰ和第Ⅲ时间段中，A和a的基因频率不变，多次繁殖的后代基因型频率也不变
D．若该对等位基因只位于X染色体上，经历三个时间段后，XaXa、XaY的基因型频率分别为32%、80%
D 解析：在三个时间段中基因频率发生了改变，所以该种群发生了进化，A正确；若该等位基因位于常染色体时，在Ⅰ和Ⅲ的两个时间段中，雌雄杂合子的基因型频率为2×80%×20%＝32%，B正确；由于在第Ⅰ和第Ⅲ时间段中，A和a的基因频率都不变，该种群内个体自由交配，所以后代的基因型频率也不变，C正确；若该对等位基因只位于X染色体上，则雌果蝇中XaXa的基因型频率为64%，雄果蝇中XaY的基因型频率等于基因频率为80%，因为雌雄果蝇数量相等，因此XaXa、XaY的基因型频率分别为64%×1/2＝32%、80%×1/2＝40%，D错误。
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