高中生物 · 生物的进化:从自然选择到物种形成
进化理论
拉马克→达尔文
自然选择
适者生存
基因频率
种群是进化基本单位
隔离成种
地理/生殖隔离
开场场景:长颈鹿的脖子为什么那么长?拉马克说“用进废退、越伸越长”,达尔文说“本来就有长有短,树叶高了脖子长的活下来”。后者才是对的:变异先发生,环境只负责选择。
义是什么:进化=种群基因频率改变
大白话:不是个体在进化,而是整个种群的基因库在变。长颈鹿群里本来就有脖子长一点、短一点的变异;树叶高了,长脖子的更容易吃到、活下来、留下后代,于是长脖子基因在种群里越占越多。这就是自然选择定向改变基因频率。
新物种怎么形成:同一群被地理障碍(山、河)隔开,两边环境不同、变异和选择方向不同,久了彼此差异大到不能再交配产生可育后代——出现生殖隔离,就成了两个物种。
路怎么想到的:基因频率计算
算基因频率:等位基因 A 的频率 = (AA 个体数×2 + Aa 个体数) ÷ (全部个体数×2)。自然选择使有利变异频率上升、不利下降,久而久之种群就“变了样”。
判断新物种:关键看有没有生殖隔离。骡不可育,说明马和驴是两个物种;东北虎和华南虎只是地理隔离,还没到生殖隔离,仍是同一物种。
核心过程:三道例题
用途与案例
医学:抗生素与耐药菌
细菌本来就有抗药性变异;滥用抗生素把不抗药的杀掉,抗药菌活下来大量繁殖——自然选择让耐药菌越来越多。所以要合理用药。
生活:加拉帕戈斯地雀
不同岛上的地雀喙形不同,是同一祖先被地理隔开后、各自适应不同食物,最终形成生殖隔离的经典案例。
展往哪儿长
初中:知道生物会进化。高中:本章进入种群基因频率和物种形成;后面调节、生态、工程都建立在这套生命观上。大学:进化生物学讲中性进化论、分子钟、系统发育树。
拓展:突变是随机、不定向的;自然选择才是定向的,它“挑选”已存在的变异,而不是诱导变异朝需要的方向发生。
别把因果搞反:是先有变异、后被选择,不是环境“诱导”生物产生需要的变异。抗生素不会让细菌“变耐药”,只是把已经耐药的选了出来。另外进化的基本单位是种群,不是个体。
练习
基础:生物进化的实质是什么?
查看解答
种群基因频率的定向改变。自然选择使适应环境的基因频率上升。错了或卡壳?回到本章对应段落,把例题和过程再顺一遍。
进阶:新物种形成的标志是什么?
查看解答
出现生殖隔离(不能相互交配,或交配后不能产生可育后代)。错了或卡壳?回到本章对应段落,把例题和过程再顺一遍。
思考:喷杀虫剂开始效果好,几年后效果变差,为什么?
查看解答
虫群本就有抗药性变异;杀虫剂把不抗药的杀死,抗药个体被选择并大量繁殖,种群抗药基因频率上升。错了或卡壳?回到本章对应段落,把例题和过程再顺一遍。
证教材级补充:现代生物进化理论的核心
为什么隔离是必要条件:没有隔离,种群间基因可以自由交流,差异会被“配平”掉;只有地理隔离先把种群分开,两边各自积累不同变异、被不同环境选择,差异大到出现生殖隔离,新物种才真正形成。
拓展例题:蒲公英种群在风大的海岛上,大风把瘦高的吹走,剩下贴地的,这是什么?
这是自然选择:风大的环境筛选出贴地(不易被吹走)的变异,使贴地基因频率上升,种群朝贴地方向进化。错了或卡壳?回到本章对应段落,把例题和过程再顺一遍。
① 变异不定向、自然选择定向;适者生存。
② 进化=种群基因频率的定向改变,种群是基本单位。
③ 地理隔离→生殖隔离,生殖隔离是新物种形成标志。
- 用自己的话讲:用长颈鹿的例子讲清楚:为什么不是“努力伸脖子”而是“长脖子活下来”?
- 举个反例:为什么长期用同一种农药会失效?不是虫子学会了,是抗药的被选出来了。
- 哪里还卡壳:基因频率计算、地理与生殖隔离区别——哪句要翻书就圈哪里。