資源簡介

中小學教育資源及組卷應(yīng)用平臺
6-3　種群基因組成的變化與物種的形成
課程內(nèi)容標準 核心素養(yǎng)對接
1．闡述種群、種群基因庫、基因頻率等概念的內(nèi)涵。 2．運用數(shù)學方法討論種群基因頻率的變化。 3．闡明自然選擇對種群基因頻率變化的影響。 4．說明隔離在物種形成中的作用。 1．分析、認同種群是生物進化的基本單位。(生命觀念) 2．運用歸納與概括、批判性思維闡釋生物進化的原因。(科學思維) 3．引導人們關(guān)注不正確使用抗生素帶來的危害，關(guān)注人體健康。(社會責任) 4．運用分類與比較的觀念分析地理隔離與生殖隔離在物種形成中的作用。(科學思維)
1．種群
(1)概念：三要素
(2)特點：種群是生物進化和繁殖的基本單位。
2．基因庫
一個種群中全部個體所含有的全部基因。
3．基因頻率
在一個種群基因庫中，某個基因占全部等位基因數(shù)的比值。
1．可遺傳的變異的來源
2．可遺傳的變異的形成
(1)可遺傳的變異的形成：基因突變產(chǎn)生的等位基因，通過有性生殖過程中的基因重組，可以形成多種多樣的基因型，從而使種群中出現(xiàn)多種多樣可遺傳的變異類型。
(2)可遺傳的變異的特點
(3)可遺傳的變異的結(jié)果：使種群基因頻率發(fā)生了改變。
3．可遺傳的變異的利害性：變異的有利和有害是相對的，是由生存環(huán)境決定的。
4．種群基因突變數(shù)＝個體基因數(shù)×突變頻率×個體數(shù)。
1．原因：在自然選擇的作用下，具有有利變異的個體有更多的機會產(chǎn)生后代，種群中相應(yīng)的基因的頻率會不斷提高；相反，具有不利變異的個體留下后代的機會少，種群中相應(yīng)基因的頻率會下降。
2．選擇的對象
(1)直接作用對象：個體的表型。
(2)實質(zhì)：決定表型的基因。
3．選擇的結(jié)果
(1)生物性狀上：朝著有利變異的方向不斷進化。
(2)基因上：種群基因頻率會發(fā)生定向改變。
4．進化的實質(zhì)：種群基因頻率的改變。
1．物種與隔離
(1)物種
(2)隔離
①概念：不同群體間的個體，在自然條件下基因不能自由交流的現(xiàn)象。
②常見類型：
類型 發(fā)生范圍 結(jié)果
生殖隔離 不同物種間 a.不能相互交配 b.即使交配成功，也不能產(chǎn)生可育后代
地理隔離 同種生物 使種群間不能發(fā)生基因交流的現(xiàn)象
2.隔離在物種形成中的作用
(1)新物種的形成過程
↓
↓
生殖隔離：基因庫形成明顯的差異，并逐步出現(xiàn)生殖隔離，從而形成不同的物種
(2)結(jié)論：隔離是形成新物種的必要條件。
1．判正誤(對的畫“√”，錯的畫“×”)
(1)一個池塘中所有的魚是一個種群。(　×　)
(2)生活在同一地域的東北虎的全部基因構(gòu)成一個種群基因庫。(　√　)
(3)變異不僅為生物進化提供了原材料，而且決定了生物進化的方向。(　×　)
(4)種群的基因頻率不變時，則生物沒有發(fā)生進化。(　√　)
(5)生物變異是不定向的，但生物進化是定向的。(　√　)
(6)新物種形成的標志是生殖隔離。(　√　)
(7)新物種的形成一定會經(jīng)過地理隔離。(　×　)
2．微思考
請根據(jù)圖示，結(jié)合教材相關(guān)內(nèi)容，回答下列問題：
(1)樺尺蛾種群中產(chǎn)生的可遺傳變異的類型有哪些？
提示　突變(包括基因突變和染色體變異)和基因重組。
(2)對樺尺蛾種群來說，在自然選擇過程中直接受選擇的是表型還是基因型？請說明理由。
提示　直接受選擇的是表型，因為天敵看到的是性狀，而不是控制性狀的基因。
(3)樺尺蛾種群____________(填“發(fā)生”或“沒發(fā)生”)進化，生物進化的實質(zhì)是________________。
提示　發(fā)生　種群基因頻率的改變
(4)決定樺尺蛾進化方向的是變異還是自然選擇？為什么？
提示　變異是不定向的，自然選擇是定向的，自然選擇決定生物進化的方向。
任務(wù)驅(qū)動一　種群和種群基因庫
1．為什么生物進化的基本單位是種群而不是個體？
提示　因為個體的壽命是有限的，個體表型會隨著個體的死亡而消失。決定生物性狀的基因可以通過生殖而世代延續(xù)，并且在群體中擴散，因此生物進化應(yīng)該研究群體的基因組成的變化。
2．在一個種群中隨機抽出一定數(shù)量的個體，其中基因型AA的個體占24%，基因型Aa的個體占72%，基因型aa的個體占4%。該種群中基因A和基因a的頻率分別是多少？
提示　A%＝AA%＋1/2Aa%＝60%；a%＝aa%＋1/2Aa%＝40%。
1．以一對等位基因(A、a)和其組成的基因型(AA、Aa、aa)為例
(1)A或a的基因頻率為
×100%
(2)AA或Aa或aa的基因型頻率為
×100%
2．已知調(diào)查的各種基因型的個體數(shù)，計算基因頻率
某基因頻率＝×100%
A＝×100%
a＝×100%
A、a為基因，AA、Aa、aa為三種基因型個體數(shù)。
3．已知基因型頻率求基因頻率
常染色體上一個等位基因的頻率＝該等位基因純合子的頻率＋1/2×雜合子的頻率
A＝AA＋1/2Aa；a＝aa＋1/2Aa。
4．X染色體上基因的基因頻率的計算
XY型性別決定的生物，基因在X染色體上，Y染色體上無等位基因，計算時只計X染色體上的基因數(shù)，不考慮Y染色體。ZW型性別決定也是這樣。例如，用N表示個體數(shù)，則有
Xb＝＝
不涉及Y染色體，XB＋Xb＝1。
5．利用哈代—溫伯格定律，由基因頻率計算基因型頻率
(1)成立前提
①種群非常大；②所有雌雄個體之間自由交配；③沒有遷入和遷出；④沒有自然選擇；⑤沒有突變。
(2)計算公式
①設(shè)A的基因頻率為p，a的基因頻率為q，則p＋q＝1。
雌配子 雄配子
A(p) a(q)
A(p) AA(p2) Aa(pq)
a(q) Aa(pq) aa(q2)
即：AA的基因型頻率＝p2，Aa的基因型頻率＝2pq，aa的基因型頻率＝q2。
②實例：若已知AA的基因型頻率為m，則A的基因頻率為。
(2021·廣東選考T8)兔的脂肪白色(F)對淡黃色(f )為顯性，由常染色體上一對等位基因控制。某兔群由500只純合白色脂肪兔和1 500只淡黃色脂肪兔組成，F(xiàn)、f 的基因頻率分別是(　　)
A．15%、85%　　　　　　 B．25%、75%
C．35%、65% D．45%、55%
B　[由題意可知，該兔種群由500只純合白色脂肪兔(FF)和1 500只淡黃色脂肪兔(ff)組成，故F的基因頻率＝F/(F＋f)＝(500×2)/(2 000×2)＝25%，f的基因頻率＝1－25%＝75%，B正確。]
在一個隨機交配的中等大小的種群中，經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)控制某性狀的基因型只有兩種：AA基因型的頻率為20%，Aa基因型的頻率為80%，aa基因型(致死型)的頻率為0。那么隨機交配繁殖一代后，AA基因型的個體占(　　)
A．1/5 B．1/4
C．3/7 D．11/21
C　[根據(jù)題干信息，親代中，A的基因頻率為20%＋80%×(1/2)＝60%，a基因的頻率為80%×(1/2)＝40%。隨機交配得到的子一代的基因型及其比例為AA∶Aa∶aa＝(60%×60%)∶(2×60%×40%)∶(40%×40%)＝36%∶48%∶16%。又因aa基因型為致死型，故隨機交配繁殖一代后，AA基因型的個體占36%/(36%＋48%)＝3/7。]
[舉一反三]　自交、自由交配與基因頻率改變的關(guān)系
(1)自交是指基因型相同的個體交配，雌雄同株植物是指自花傳粉。結(jié)果是雜合基因型頻率降低，純合基因型頻率增加，在無選擇條件下，各基因頻率不變。
(2)自由交配是指種群內(nèi)不同基因型的個體間相互交配。在無選擇的條件下，基因頻率、基因型頻率均保持不變。
(3)只要種群的基因頻率不變，即使基因型頻率改變，種群也未發(fā)生進化。
1．(2021·貴州高一期末)某一瓢蟲種群中有黑色(B)和紅色(b)兩種個體，這一性狀由一對等位基因控制。如果基因型為BB的個體占64%，Bb的個體占32%，則B和b的基因頻率分別為(　　)
A．60%、40% B．80%、20%
C．64%、36% D．32%、68%
B　[B的基因頻率＝64%＋1/2×32%＝80%，b的基因頻率＝1－80%＝20%。故選B。]
2．在某一種群中，經(jīng)過調(diào)查得知，隱性性狀約占(等位基因用A、a表示)9%，那么該性狀的AA、Aa基因型個體出現(xiàn)的頻率分別約為(　　)
A．0.9、0.82 B．0.36、0.55
C．0.49、0.42 D．0.18、0.73
C　[已知隱性性狀即aa的基因型頻率為9%，那么a基因的頻率為0.3，則A基因的頻率為1－0.3＝0.7。在理想的狀態(tài)下，運用遺傳平衡公式進行計算：AA的基因型頻率為0.7×0.7＝0.49，Aa的基因型頻率為2×0.7×0.3＝0.42。]
任務(wù)驅(qū)動二　種群基因頻率的變化和自然選擇對種群基因頻率變化的影響
1．突變具有低頻性，能為生物進化提供原材料嗎？
提示　突變的頻率雖然很低，但一個種群往往由許多個體組成，而且每一個個體的每一個細胞內(nèi)都有成千上萬個基因，所以在種群中每一代都會產(chǎn)生大量的突變，可以為生物進化提供原材料。
2．突變大多數(shù)對生物體是不利的，能為進化提供原材料嗎？
提示　生物變異是否有利，取決于它們的生存環(huán)境，微小有利的變異不斷積累也能導致生物進化。
3．生物變異和自然選擇哪個能決定生物進化的方向？為什么？
提示　自然選擇決定生物進化的方向。因為生物進化的方向是定向的，生物變異是不定向的，而自然選擇是定向的，所以生物進化的方向是由定向的自然選擇所決定的。4.所有的變異都能導致種群基因頻率的改變嗎？為什么？
提示　不能。只有可遺傳的變異才能影響種群基因的組成，才能改變基因頻率。
1．種群基因頻率的變化
(1)
(2)可遺傳變異是進化的原材料：
①可遺傳變異的形成：基因突變產(chǎn)生的等位基因，通過有性生殖過程中的基因重組，可以形成多種多樣的基因型。
②可遺傳變異的特點
③可遺傳變異的結(jié)果：只提供了生物進化的原材料，不能決定生物進化的方向。
(3)可遺傳的變異的利害性：變異的有利和有害是相對的，是由生存環(huán)境決定的。
(4)種群基因突變數(shù)＝個體基因數(shù)×突變率×個體數(shù)
2．自然選擇對種群基因頻率變化的影響
(1)選擇的對象：
①直接作用對象：個體的表型。
②最終選擇的對象：決定表型的基因。
(2)選擇的結(jié)果：
①生物性狀方面：朝著一定的方向不斷進化。
②基因方面：種群基因頻率會發(fā)生定向改變。
3．自然選擇決定生物進化方向的原理
(2020·河南洛陽高一期中)最新《自然》載文：科研人員從一種溶桿菌屬的細菌中提取了一種新型抗生素(Lysocin E)，它能對抗常見抗生素無法對付的超級細菌——耐甲氧西林金黃色葡萄球菌。下列相關(guān)敘述正確的是(　　)
A．超級細菌——耐甲氧西林金黃色葡萄球菌的抗藥性變異來源于突變或基因重組
B．按照現(xiàn)代進化理論解釋超級細菌形成的實質(zhì)：自然選擇使耐藥性變異定向積累的結(jié)果
C．“耐甲氧西林金黃色葡萄球菌”這一超級細菌的形成意味著該種群一定發(fā)生了進化
D．施用新型抗生素(Lysocin E)會使耐甲氧西林金黃色葡萄球菌種群消亡
C　[黃金色葡萄球菌是原核生物，細胞中沒有染色體，不進行有性生殖，所以可遺傳變異的來源是基因突變，沒有基因重組與染色體變異，A錯誤；超級細菌形成的實質(zhì)是，種群基因頻率的改變，B錯誤；“耐甲氧西林金黃色葡萄球菌”這一超級細菌的形成是原有種群的基因頻率發(fā)生了定向的改變，超級細菌一定發(fā)生了進化，C正確；施用新型抗生素(Lysocin E)會使耐甲氧西林金黃色葡萄球菌種群的基因頻率發(fā)生定向改變，并不一定消亡，D錯誤。]
(2021·山東泰安期末)鐮狀細胞貧血由基因突變引起，其致病基因為隱性基因(用a表示)。只有隱性純合子才會發(fā)病，攜帶者不發(fā)病，且對瘧疾的抵抗力高于正常人。在非洲某些瘧疾流行的地區(qū)，攜帶者比例在20%左右；現(xiàn)在美洲黑人中攜帶者的比例已降到了8%。下列敘述錯誤的是(　　)
A．非洲瘧疾流行地區(qū)a基因的頻率大約為30%
B．美洲黑人中a基因頻率的下降是環(huán)境選擇的結(jié)果
C．非洲瘧疾流行地區(qū)，鐮狀細胞貧血攜帶者的比例可能會增加
D．在一定外界條件下，有害的突變基因可轉(zhuǎn)變?yōu)橛欣幕?br/>A　[根據(jù)題干信息無法計算出非洲瘧疾流行地區(qū)a的基因頻率，A錯誤；基因突變能夠改變基因頻率，而基因頻率的改變是自然選擇的結(jié)果，B正確；非洲瘧疾流行地區(qū)，鐮狀細胞貧血攜帶者不發(fā)病，且對瘧疾的抵抗力更高，更適應(yīng)環(huán)境，所以其所占比例可能會增加，C正確；在一定外界條件下，有害的突變基因可轉(zhuǎn)變?yōu)橛欣幕颍珼正確。故選A。]
[舉一反三]　進化中的“定向”與“不定向”
①變異是不定向的。
②自然選擇是定向的。
③種群基因頻率的變化是定向的。
④生物進化是定向的。
　樺尺蛾的體色受一對等位基因控制，其中黑色(S)對淺色(s)為顯性。將某樺尺蛾種群分成兩組，分別遷移到A、B兩個區(qū)域，A地是煤炭工業(yè)重鎮(zhèn)，B地是閉塞的山區(qū)，數(shù)年后抽樣調(diào)查，結(jié)果如表所示。下列有關(guān)說法中不正確的是(　　)
區(qū)域 SS(%) Ss(%) ss(%)
A 80 18 2
B 2 8 90
A．A地S基因的頻率為89%，B地S基因的頻率為6%
B．A、B兩地的樺尺蛾因長期地理隔離達到生殖隔離，從而形成了兩個物種
C．從上述材料得知生物進化的方向是由自然選擇決定的
D．從上述材料得知生物進化的實質(zhì)就是種群基因頻率的變化
B　[由題干中的數(shù)據(jù)可知，A種群內(nèi)S基因的頻率＝(80×2＋18)/(80×2＋18×2＋2×2)×100%＝89%，s基因的頻率＝1－89%＝11%；而B種群內(nèi)S基因的頻率＝(2×2＋8)/(100×2)×100%＝6%，s基因的頻率＝1－6%＝94%。A、B兩個區(qū)域的基因頻率不同，說明發(fā)生了進化，但是不一定產(chǎn)生生殖隔離，因此不一定進化成了兩個物種。生物進化的方向是由自然選擇決定的。可見生物進化的實質(zhì)是自然選擇使生物的基因頻率發(fā)生改變。]
任務(wù)驅(qū)動三　隔離在物種形成中的作用
1．如何判斷兩種動物是否是同一物種？
提示　設(shè)計雜交實驗，如果能產(chǎn)生可育后代，則不存在生殖隔離，仍然屬于同一物種，否則不是同一物種。
2．地理隔離一定能形成生殖隔離嗎？
提示　不一定，當?shù)乩砀綦x時間足夠長、基因庫差異明顯時，才能形成生殖隔離。
3．生物的進化是否一定會形成新物種？
提示　不一定。只要種群的基因頻率發(fā)生變化，就說明生物發(fā)生了進化。只有產(chǎn)生生殖隔離才能說明形成了新物種，所以說生物進化并不一定形成新物種。
1．物種形成的兩種方式
(1)漸變式：經(jīng)過長期的地理隔離而達到生殖隔離，形成新物種。如下圖：
(2)爆發(fā)式：在很短時間內(nèi)即可形成生殖隔離(基因頻率改變)。如通過異源多倍體的染色體變異方式形成新物種：
2．物種形成的三個環(huán)節(jié)
以上分析可以看出：
(1)突變和基因重組產(chǎn)生進化的原材料。
(2)自然選擇決定生物進化的方向。
(3)隔離導致物種形成。
(2021· 梅河口高一檢測)下列關(guān)于新物種形成的敘述，正確的是(　　)
A．生物進化的結(jié)果就是形成新物種
B．生殖隔離是地理隔離的必然結(jié)果
C．產(chǎn)生生殖隔離是形成新物種的必要條件
D．基因突變一定能導致新物種的產(chǎn)生
C　[生物進化的實質(zhì)是種群基因頻率的改變，但不一定形成新物種，A錯誤；地理隔離不一定導致生殖隔離，如東北虎和華南虎，兩者打破地理隔離可以產(chǎn)生可育后代，B錯誤；基因突變可以產(chǎn)生新基因，但不一定形成新物種，D錯誤。]
(2020·山東濟寧高一檢測)大約一萬年前，某大峽谷中的松鼠被一條河流分隔成兩個種群，兩個種群現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)生了明顯的分化，過程如圖所示，下列相關(guān)說法正確的是(　　)
A．地球上新物種的形成都必須先經(jīng)歷a過程
B．b過程的實質(zhì)是定向改變種群的基因頻率
C．①～⑥只能表示物種形成過程中基因突變是不定向的
D．品系1和品系2種群基因庫出現(xiàn)了較大差異，立刻形成物種1和物種2
B　[圖中a表示由于地理隔離使原種群分成了兩個不同的種群甲和乙，新物種的形成標志是生殖隔離，但不一定非要進行地理隔離；①②③④⑤⑥表示變異，它包括基因突變、基因重組和染色體變異，為生物的進化提供了原材料；b過程表示自然選擇，它會使種群的基因頻率發(fā)生定向改變；品系1和品系2還是同一物種，要經(jīng)過長期的進化產(chǎn)生生殖隔離后，才能形成物種1和物種2。]
[舉一反三]　物種形成與生物進化的比較
項目 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 物和原來 生物關(guān)系 新物種形成，生殖隔離，質(zhì)變，屬于不同的物種 生物進化，基因頻率改變，量變，仍屬于一個物種
聯(lián)系 (1)生物進化不一定導致新物種的形成； (2)新物種一旦形成，則說明生物肯定進化了
　如圖是物種形成的一種模式。物種a因為地理障礙分隔為兩個種群a1和a2，經(jīng)過漫長的進化，分別形成新物種b和c。在此進程中的某一時刻，a1種群的部分群體越過障礙外遷與a2同域分布，向d方向進化。下列有關(guān)敘述正確的是(　　)
A．b和d存在地理隔離，所以一定存在生殖隔離
B．c和d不存在地理隔離，卻可能存在生殖隔離
C．a(chǎn)1中的外遷群體與當時留居群體的基因頻率相同，則b和d是同一物種
D．a(chǎn)1中的外遷群體與當時a2種群的基因頻率不同，則c和d是不同物種
B　[a通過地理隔離形成a1和a2兩個種群，又分別演化出b、c、d三個種群，b和d雖然有地理隔離，但是不一定會產(chǎn)生生殖隔離，A錯誤；c和d不存在地理隔離，卻可能存在生殖隔離，B正確；基因頻率的改變不一定會導致生殖隔離而產(chǎn)生新的物種，但是產(chǎn)生了生殖隔離的種群，其基因頻率一定會發(fā)生變化，a1中的外遷群體與當時留居群體的基因頻率相同，但是b和d由于存在地理隔離，種群的基因頻率在各自的環(huán)境下，向不同的方向改變，可能形成不同的物種，C錯誤；即使a1中的外遷群體與當時a2種群的基因頻率不同，只要c和d不存在生殖隔離，它們?nèi)允峭晃锓N，D錯誤。]
知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 關(guān)鍵知識積累
1.種群是生物進化的基本單位。 2.突變和基因重組提供進化的原材料。 3.自然選擇導致種群基因頻率的定向改變。 4.隔離是物種形成的必要條件。
1．(2020·陜西咸陽高一檢測)根據(jù)現(xiàn)代生物進化理論，下列說法正確的是(　　)
A．自然選擇決定生物變異和進化的方向
B．生物進化的實質(zhì)是種群基因型頻率的改變
C．種群內(nèi)基因頻率的改變在世代間具有連續(xù)性
D．種群內(nèi)基因頻率改變的偶然性隨種群數(shù)量下降而減小
C　[自然選擇決定生物進化的方向，但不能決定生物變異的方向，A錯誤；生物進化的實質(zhì)是種群基因頻率的改變，B錯誤；在自然選擇的作用下，種群的基因頻率會發(fā)生定向改變，在世代間具有連續(xù)性，C正確；當種群數(shù)量下降時，各基因型的個體減少，某種基因可能因該基因型的個體偶然死亡而丟失，所以這種改變的偶然性會增大，D錯誤。]
2．某動物的基因A、a和B、b分別位于非同源染色體上，只有A基因或B基因的胚胎不能成活，若基因型為AABB和aabb的個體交配，F(xiàn)1雌雄個體相互交配，F(xiàn)2群體中A的基因頻率是(　　)
A．50%　　　　　　　 B．45%
C．60% D．40%
C　[由題意可知，基因型為A－bb或aaB－的個體胚胎致死，基因型為AABB和aabb的個體交配，F(xiàn)1的基因型為AaBb，全部存活，F(xiàn)1雌雄個體相互交配，則存活的F2個體基因型為9/10A－B－、1/10aabb，在9/10的A－B－個體中，AA個體占其中的1/3，即占F2個體的3/10，Aa個體占其中的2/3，即占F2個體的6/10，因此，F(xiàn)2個體中AA∶Aa∶aa＝3∶6∶1，由此可推知F2中A的基因頻率＝30%(AA)＋1/2×60%(Aa)＝60%。C正確。]
3．(2019·山東濰坊月考)將雜合體豌豆植株(只考慮一對等位基因)分別種植在兩個不同的區(qū)域。經(jīng)過連續(xù)n代自交后，每一代雜合體出現(xiàn)的概率為1/2n。根據(jù)現(xiàn)代生物進化理論分析，兩個豌豆種群在這些年中(　　)
A．沒有發(fā)生基因型頻率的改變
B．沒有發(fā)生生物進化
C．產(chǎn)生了生殖隔離
D．體現(xiàn)了自然選擇
B　[由題中每一代雜合體出現(xiàn)的概率為1/2n，說明隱性純合子、顯性雜合子和顯性純合子的生活力相同，該過程中沒有體現(xiàn)自然選擇的作用，也沒有發(fā)生生物進化，故B正確、D錯誤；連續(xù)自交過程中，隱性純合子和顯性純合子的比例增大，雜合子比例下降，基因型頻率不斷變化，A錯誤；兩個豌豆種群未發(fā)生進化，并未產(chǎn)生生殖隔離，C錯誤。]
4．(2021·黑龍江哈爾濱高一階段考試)下圖表示生物新物種形成的基本環(huán)節(jié)，對圖示分析不正確的是(　　)
A．a(chǎn)表示基因突變和基因重組，為生物進化提供原材料
B．b表示生殖隔離，生殖隔離是新物種形成的標志
C．c表示新物種形成，與原物種不能進行基因交流
D．d表示地理隔離，新物種形成不一定需要地理隔離
A　[a表示突變和基因重組，是生物進化的原材料，A錯誤。]
5．許多動物在不同生活季節(jié)數(shù)量有很大差異：春季繁殖，夏季數(shù)量增加到最多，到了冬季，由于寒冷、缺少食物等原因而大量死亡。第二年春季，又由殘存的少量個體繁殖而數(shù)量增多。因此形成一個如瓶頸一樣的模式(如圖所示，●為抗藥性個體)，其中瓶頸部分即為動物數(shù)量減少的時期。據(jù)圖分析，下列敘述正確的是(　　)
A．突變和基因重組決定了該種群生物進化的方向
B．在圖中所示的三年間，該生物種群進化形成了新物種
C．在使用殺蟲劑防治害蟲時，其抗藥性基因的基因頻率增加，是因為有抗藥性基因的害蟲繁殖能力增強了
D．在自然越冬無殺蟲劑作用時，害蟲中不具抗藥性的個體反而增多，說明變異的有利或有害取決于環(huán)境的變化
D　[突變和基因重組為生物進化提供了原材料，自然選擇決定生物進化的方向，A錯誤；在圖中所示的三年間，種群的基因頻率在變化，說明生物在進化，但并沒有形成新物種，B錯誤；在使用殺蟲劑防治害蟲時，其抗藥性基因的基因頻率增加，是由于殺蟲劑殺死了種群中大多數(shù)不具有抗藥性基因的個體，而具有抗藥性基因的個體則保留下來并不斷增殖，并不是由于具有抗藥性基因的害蟲繁殖能力增強了，C錯誤。]
6．如圖是加拉帕戈斯群島上物種演化的模型：圖中上為甲島，下為乙島，A、B、C、D為四個物種，請據(jù)圖回答問題：
(1)由A物種進化為B、C兩個物種的內(nèi)因是__________，外因是________________ __________________________，進化的實質(zhì)是______________________。
(2)甲島上的B物種遷到乙島后，不與C物種發(fā)生基因交流，其原因是______________________。
(3)遷到乙島的B物種形成了__________。
(4)若物種C的某種群中，基因型AA占46%，aa占20%，5年后，該種群中基因型AA占48%，aa占22%，則該種群是否發(fā)生了進化？____________，解釋原因：____________________________________。
解析　(1)物種形成的內(nèi)因是遺傳變異(突變和基因重組)，外因是自然選擇，即甲、乙兩島環(huán)境不同且有地理隔離，進化的實質(zhì)是種群基因頻率的改變。(2)當兩個種群不能發(fā)生基因交流時，說明兩者之間存在生殖隔離。(3)由題意可知，遷到乙島的B物種由于環(huán)境發(fā)生改變，形成了新的物種D。(4)生物進化的實質(zhì)是種群基因頻率的改變，5年前，A的基因頻率＝46%＋1/2×34%＝63%；5年后，A的基因頻率＝48%＋1/2×30%＝63%，種群的基因頻率未發(fā)生改變，故該種群未發(fā)生進化。
答案　(1)遺傳變異　甲、乙兩島環(huán)境不同且有地理隔離　種群基因頻率的改變　(2)已形成生殖隔離　(3)新的物種(答案合理即可)　(4)未發(fā)生進化　因為種群的基因頻率沒有發(fā)生改變
課時作業(yè)(19)　種群基因組成的變化與物種的形成
1．下列有關(guān)變異和進化的說法，正確的是(　　)
A．自然選擇決定了基因突變的方向
B．若沒有外界因素的影響，基因就不會發(fā)生突變
C．自然界中即使沒有突變發(fā)生，生物也會進化
D．在生物進化過程中，顯性基因頻率比隱性基因頻率增加得快
C　[基因突變是不定向的，自然選擇決定生物進化的方向，但不能決定基因突變的方向，A錯誤；若沒有外界因素的影響，在生物體內(nèi)部因素的作用下，基因也會發(fā)生突變，B錯誤；突變和基因重組、自然選擇等都會導致種群的基因頻率發(fā)生變化，因此自然界中即使沒有突變發(fā)生，生物也會進化，C正確；在生物進化過程中，種群基因頻率總是變化的，而基因頻率的改變方向決定于自然選擇，顯性基因頻率與隱性基因頻率增加的快慢取決于哪種性狀表現(xiàn)更能適應(yīng)當前環(huán)境，D錯誤。]
2．(2020·山東菏澤期中)下列有關(guān)種群基因庫的敘述，錯誤的是(　　)
A．一個種群的基因庫包括這個種群所含有的全部基因
B．種群中每個個體含有種群基因庫的全部基因
C．生物的個體總是要死亡的，但是基因庫卻因種群個體的繁殖而代代相傳
D．基因突變可改變基因庫的組成
B　[一個種群的基因庫包括這個種群所含有的全部基因，A正確；種群基因庫含有該種群的全部基因，但是每個個體不一定含有種群基因庫的全部基因，B錯誤；基因庫會通過種群個體的繁殖而代代相傳，C正確；基因突變能產(chǎn)生新基因，改變基因庫的組成，D正確。]
3．下列哪項不能產(chǎn)生生物進化的原材料(　　)
A．基因突變　　　　　 B．基因重組
C．不可遺傳的變異 D．染色體變異
C　[突變和基因重組為生物進化提供了原材料，其中突變又包括基因突變和染色體變異。]
4．德國小蠊(二倍體)是常見的室內(nèi)昆蟲。隨機取樣的德國小蠊個體中，ss個體數(shù)為6，SS個體數(shù)為26，Ss個體數(shù)為18。則s的基因頻率為(　　)
A．0.26 B．0.3
C．0.46 D．0.58
B　[由題意可知，SS＝26，Ss＝18，ss＝6，因此s的基因頻率為(2×6＋18)÷[2×(26＋18＋6)]＝0.3。]
5．如圖表示生物新物種形成的基本環(huán)節(jié)，對圖示分析正確的是(　　)
A．圖中a表示基因突變和基因重組，為生物進化提供原材料
B．種群基因頻率的定向改變是形成新物種的前提
C．圖中b表示地理隔離，是新物種形成的必要條件
D．圖中c表示生殖隔離，指兩種生物不能雜交產(chǎn)生后代
B　[圖中a應(yīng)表示突變和基因重組，突變包括基因突變和染色體變異。圖中b表示地理隔離，但并不是新物種形成的必要條件，有些新物種(如多倍體)形成不需要經(jīng)過地理隔離。存在生殖隔離的兩種生物在自然條件下不能交配，即使能進行交配也不能產(chǎn)生可育后代。]
6．下列關(guān)于基因頻率、基因型頻率與生物進化的敘述，正確的是(　　)
A．一個種群中，控制一對相對性狀的各種基因型頻率的改變說明物種在不斷進化
B．色盲患者中男性數(shù)量大于女性，說明男性群體中色盲基因的頻率大于女性群體
C．基因型為Aa的個體自交后代所形成的群體中，A基因的頻率大于a基因的頻率
D．一個種群中，控制相對性狀的等位基因的頻率之和、基因型頻率之和都為1
D　[生物進化的實質(zhì)是種群基因頻率的改變，而不是基因型頻率的改變，A錯誤；色盲患者中男性數(shù)量大于女性，是因為男性X染色體上只要攜帶色盲基因就會患色盲，并不能說明男性群體中色盲基因的頻率大于女性群體，B錯誤；在不發(fā)生突變、自然選擇、遷移等情況下，基因型為Aa的個體自交后代所形成的群體中，A基因的頻率等于a基因的頻率，C錯誤；一個種群中，控制相對性狀的等位基因的頻率之和、基因型頻率之和都為1，D正確。]
7．經(jīng)常刮大風的某海島上生活著一群昆蟲，經(jīng)調(diào)查翅的長度和個體數(shù)的關(guān)系如圖中曲線所示。下列敘述錯誤的是(　　)
A．該昆蟲的性狀分歧是自然選擇的結(jié)果
B．上述現(xiàn)象說明自然選擇在一定程度上是不定向的
C．在生存斗爭中，生物和無機環(huán)境之間進行相互選擇
D．自然選擇對種群基因頻率的改變起著至關(guān)重要的作用
B　[自然選擇是定向的，因為環(huán)境的差異，選擇不同，導致翅的長度出現(xiàn)不同的類型。]
8．(2021·浙江紹興高一檢測)下表是某地區(qū)隨著工業(yè)化發(fā)展樺尺蛾種群基因型頻率各年統(tǒng)計數(shù)據(jù)。下列分析錯誤的是(　　)
年份 第1年 第2年 第3年 第4年 ……
基因型 頻率 SS(黑色) 10% 11.5% 15% 19%
Ss(黑色) 20% 23% 31% 35%
ss(淺色) 70% 65.5% 54% 46%
A.第2年S基因的頻率是23%、s基因的頻率是77%
B.工業(yè)發(fā)展過程中污染物促使s基因向S基因突變
C.該現(xiàn)象說明自然選擇直接作用對象是生物的表型
D.黑色個體更適應(yīng)后工業(yè)化環(huán)境是自然選擇的結(jié)果
B　[第2年S基因的頻率是11.5%＋1/2×23%＝23%、s基因的頻率是1－23%＝77%，A正確；突變是不定向的，B錯誤；自然選擇直接作用對象是生物的表型，C正確；黑色個體更適應(yīng)后工業(yè)化環(huán)境是自然選擇的結(jié)果，D正確。]
9．有一個隨機交配的種群，在沒有遷移等條件下，該種群兩年內(nèi)基因型頻率的變化如下表，根據(jù)現(xiàn)代生物進化理論，在這兩年中，下列與這對基因有關(guān)的推斷正確的是(　　)
年份 AA(%) Aa(%) aa(%)
1 30 40 30
2 25 50 25
A.該種群將朝著Aa增多的方向進化
B.該種群沒有表現(xiàn)出生物的進化
C.該種群的生活環(huán)境有較大的變化
D.該種群將較容易發(fā)生基因突變
B　[第1年A的基因頻率＝30%＋40%×1/2＝50%，a的基因頻率＝50%。第2年A的基因頻率＝25%＋50%×1/2＝50%，a的基因頻率＝50%。可見兩年中A和a的基因頻率沒有發(fā)生變化，故該種群沒有表現(xiàn)出生物的進化。]
10．如圖表示施用某種殺蟲劑以后，昆蟲種群所發(fā)生的改變。下列相關(guān)敘述錯誤的是(　　)
A.①類個體大多被淘汰的原因并不是某種殺蟲劑是否誘發(fā)其產(chǎn)生抗性基因
B.抗性基因的來源是可遺傳的變異，②③類個體的抗性基因一定來源于遺傳
C.若連續(xù)使用殺蟲劑，抗某種殺蟲劑的基因頻率會越來越趨近1
D.殺蟲劑直接選擇的對象是昆蟲的抗藥性或不抗藥性的表型，且此選擇作用應(yīng)屬于自然選擇而不是人工選擇
B　[抗性基因根本來源是可遺傳變異，②③類個體的抗性基因來源于遺傳或自發(fā)的基因突變。]
11．不同基因型的褐鼠對滅鼠靈藥物的抗性及對維生素K的依賴性(即需要從外界環(huán)境中獲取維生素K才能維持正常的生命活動)的表型如表。若對維生素K含量不足環(huán)境中的褐鼠種群長期連續(xù)使用滅鼠靈進行處理，則褐鼠種群(　　)
基因型 rr Rr RR
對滅鼠靈的抗性 敏感 抗性 抗性
對維生素K的依賴性 無 中度 高度
A.基因r的頻率最終下降至0
B.抗性個體RR∶Rr＝1∶1
C.RR個體數(shù)量增加，rr個體數(shù)量減少
D.絕大多數(shù)抗性個體的基因型為Rr
D　[由于環(huán)境是維生素K含量不足的環(huán)境，所以對維生素K依賴度較高的RR個體數(shù)量減少，長期使用滅鼠靈導致rr個體數(shù)量大量減少，所以Rr個體的數(shù)量最多，兩種基因頻率都不為0。]
12．雜交實驗表明，樺尺蛾體色受一對等位基因S和s控制，黑色(S)對淺色(s)是顯性。在19世紀中期以前，樺尺蛾種群中S基因頻率很低，在5%以下，到了20世紀上升到95%以上。試分析產(chǎn)生這一變化的原因：
(1)在19世紀時，樺尺蛾的棲息地曼徹斯特地區(qū)樹干上長滿了地衣，在此環(huán)境條件下，種群s的基因頻率高的原因是_____________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)隨著英國工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)煉銅使地衣不能生存，樹皮暴露，并被煤煙熏成黑褐色，在此環(huán)境條件下，種群S的基因頻率升高的原因是__________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)上述事例說明，種群中產(chǎn)生的變異是____________，經(jīng)過長期的____________，其中不利變異被不斷________________，有利變異則逐漸________，從而使種群的________發(fā)生定向改變，導致生物朝著一定方向緩慢地進化。因此生物進化的方向是由________決定的。
解析　(1)由于淺色型(ss)樺尺蛾與環(huán)境色彩一致，不易被鳥類所食，后代繁殖個體多，群體中ss的比例增加，所以s基因頻率增高。(2)由于黑色型(SS或Ss)樺尺蛾的黑色成了一種保護色，黑色型個體逐漸增多，所以S基因頻率升高。(3)種群產(chǎn)生的變異是不定向的，經(jīng)過長期的自然選擇，其中不利變異被不斷淘汰；有利變異則逐漸積累，從而使種群的基因頻率發(fā)生定向改變，導致生物朝著一定方向緩慢地進化。因此生物進化的方向是由自然選擇決定的。
答案　(1)淺色型(ss)樺尺蛾與環(huán)境色彩一致，不易被鳥類所食，后代繁殖個體多，導致s基因頻率高　(2)黑色型(SS或Ss)樺尺蛾的黑色成了一種保護色，黑色型個體逐漸增多，導致S基因頻率升高　(3)不定向的　自然選擇　淘汰　積累　基因頻率　自然選擇
13．(多選)(2021·山東濟南高一期末)最新《自然》載文：科研人員從一種溶桿菌屬的細菌中提取一種新型抗生素(Lysocin E)，它能對抗常見抗生素無法對付的超級細菌——耐甲氧西林金黃色葡萄球菌，下列相關(guān)敘述正確的是(　　)
A.耐甲氧西林金黃色葡萄球菌的抗藥性變異來源于突變
B.按現(xiàn)代進化理論解釋超級細菌形成的實質(zhì)是自然選擇使耐藥性變異定向積累的結(jié)果
C.耐甲氧西林金黃色葡萄球菌這一超級細菌的形成意味著該種群一定發(fā)生了進化
D.施用新型抗生素(Lysocin E)會使耐甲氧西林金黃色葡萄球菌種群滅絕
AC　[金黃色葡萄球菌是原核生物，細胞中沒有染色體，不進行有性生殖，所以可遺傳變異的來源是基因突變，A正確；超級細菌形成的實質(zhì)是種群基因頻率的改變，B錯誤；“耐甲氧西林金黃色葡萄球菌”這一超級細菌的形成是原有種群的基因頻率發(fā)生了定向的改變，超級細菌一定發(fā)生了進化，C正確；施用新型抗生素(Lysocin E)會使耐甲氧西林金黃色葡萄球菌種群的基因頻率發(fā)生了定向的改變，并不一定滅絕，D錯誤。]
14．(多選)18世紀初，一位生物學家在某山谷里發(fā)現(xiàn)老鼠種群中有少量的個體有輕微的趾蹼(絕大多數(shù)個體無趾蹼)。1900年，由于修筑一條沙壩，使老鼠的棲息地成了沼澤。若干年后調(diào)查發(fā)現(xiàn)，這條山谷的老鼠絕大部分有趾蹼，偶爾才能找到少數(shù)無趾蹼的老鼠。下列相關(guān)敘述，正確的是(　　)
A.有趾蹼的老鼠是適應(yīng)沼澤環(huán)境的類型
B.若島上老鼠過度繁殖，將導致生存斗爭加劇
C.為了適應(yīng)沼澤環(huán)境，沒有趾蹼的老鼠長出了趾蹼
D.老鼠性狀比例變化的本質(zhì)是種群基因頻率的改變
ABD　[沼澤地中絕大部分老鼠有趾蹼，少數(shù)無趾蹼，說明有趾蹼的老鼠是適應(yīng)沼澤環(huán)境的類型；有趾蹼的性狀在環(huán)境變化前就已經(jīng)突變形成了，而不是沒有趾蹼的老鼠為了適應(yīng)環(huán)境而長出了趾蹼。]
15．(多選)家蠅對擬除蟲菊酯類殺蟲劑產(chǎn)生抗性，原因是神經(jīng)細胞膜上某通道蛋白中的一個亮氨酸替換為苯丙氨酸。下表是對某市不同地區(qū)家蠅種群的敏感性和抗性基因型頻率調(diào)查分析的結(jié)果。
家蠅種群來源 甲地區(qū) 乙地區(qū) 丙地區(qū)
敏感性純合子 78% 64% 84%
抗性雜合子 20% 32% 15%
抗性純合子 2% 4% 1%
下列相關(guān)敘述不正確的是(　　)
A.上述通道蛋白中氨基酸的改變是基因堿基對缺失的結(jié)果
B.甲地區(qū)家蠅種群中抗性基因頻率為22%
C.比較三地區(qū)抗性基因頻率可知乙地區(qū)抗性基因突變率最高
D.丙地區(qū)敏感性基因頻率高是自然選擇的結(jié)果
ABC　[由題意可以看出：家蠅產(chǎn)生抗性的直接原因是神經(jīng)細胞膜上某通道蛋白中的一個亮氨酸替換為苯丙氨酸，氨基酸數(shù)目沒有改變，因此氨基酸的改變是由堿基對替換引起的；分析圖表數(shù)據(jù)可知：甲地區(qū)家蠅種群中抗性基因頻率為(2＋20/2)/100＝12%；乙地區(qū)家蠅種群中抗性基因頻率為(4＋32/2)/100＝20%，丙地區(qū)家蠅種群中抗性基因頻率為(1＋15/2)/100＝8.5%，乙地區(qū)抗性基因頻率最高，但不代表突變率最高；丙地區(qū)抗性基因頻率最低，則敏感性基因頻率最高，這是自然選擇的結(jié)果。]
16．寄生在某種鳥的羽毛中的羽虱大量繁殖會造成羽毛失去光澤和尾羽殘缺不全，影響雄鳥的求偶繁殖。
(1)若某種群中對羽虱具有抵抗力的個體AA和Aa分別占20%和40%，則a的基因頻率為________。
(2)請預測以后基因頻率的變化規(guī)律，將該變化在下面的坐標圖中以曲線的形式表示出來(標明基因，繪出大致趨勢)。
(3)研究者認為雄鳥能否吸引雌鳥到它的領(lǐng)地筑巢，與雄鳥尾羽長短有關(guān)，為了驗證這個觀點，選取若干只尾羽長度相似且生長狀況一致的雄鳥均分成A、B、C三組，做了相關(guān)實驗，結(jié)果如圖所示。
①本實驗的自變量是____________，本實驗應(yīng)如何操作以實現(xiàn)對自變量的控制？________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
②實驗結(jié)論：________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________。
解析　(1)aa的基因型頻率為1－20%－40%＝40%，a的基因頻率為40%＋1/2×40%＝60%。(2)由于aa的個體對羽虱沒有抵抗力，故aa個體將減少，a的基因頻率將降低。繪圖時應(yīng)注意起點和趨勢。(3)由圖可知，A的尾羽最短，C的尾羽最長，B的尾羽長度在A、C之間，所以是將A組鳥的尾羽剪下粘在C組鳥的尾羽上，B組鳥作為對照；雌鳥筑巢數(shù)是C＞B＞A，由此得出雄鳥的尾羽越長越易吸引雌鳥到它的領(lǐng)地筑巢。
答案　(1)60%
(2)
(3)①雄鳥尾羽的長度　將A組雄鳥的尾羽剪短，把剪下來的尾羽粘在C組雄鳥的尾羽上，B組雄鳥的尾羽不做任何處理　②尾羽長的雄鳥更能吸引雌鳥到它的領(lǐng)地筑巢

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