生物的进化 生物组 温青

特创论 远古的时候，人类的生产力还很低下，认识能力也很低下，人们对世界上千姿万态、活蹦乱跳的生物，特别是对人类自身是从哪里来的充满了困惑和神秘感，于是出现了各种各样的神话和传说。而后来，这些神话和传说大都把生命看作是一种超物质的力量，即神或者不可知的上天创造的。 圣经中“创世纪”的情景

进化论 现在地球上的各种生物不是神创造的，而是由共同的祖先经过漫长的时间演变而来的，因此各种生物之间有着或远或近的亲缘关系。

达尔文 查理·达尔文（1809－1882）是英国的博物学家，是最终建立进化论的人。 达尔文曾随英国海军勘探船“贝格尔”号，做了历时五年（1831－1836）的环球航行考察，在动植物和地质等方面进行了广泛的观察，并采集了大量的生物标本和矿物标本，经过深入研究，形成了生物进化的观点。

《物种起源》 1859年底，达尔文的《物种起源》一书终于出版了。它像一块巨石落水，引起了社会各界的激烈争论。 反对者蜂拥而起，但也有许多科学家坚定地支持达尔文，特别是英国生物学家赫胥黎（1825-1895），他不仅热情宣传、勇敢捍卫进化论，而且发展了进化论。 老年的达尔文 《物种起源》中文译本

达尔文把适者生存，不适者被淘汰的过程叫做自然选择。 自然选择学说的主要内容 生物的繁殖能力总是大大地超过环境的承载能力 ①过度繁殖 ②生存斗争 ③遗传和变异 ④适者生存 生物个体之间的相互斗争，以及生物与无机自然条件之间的斗争的现象。 生物的变异有的是有利于生存的，有的是不利于生存的。变异可以遗传。 经生存斗争，凡是生存下来的生物个体都是对环境能适应的，而被淘汰的生物都是对环境不适应的。 达尔文把适者生存，不适者被淘汰的过程叫做自然选择。

对长颈鹿的进化过程的解释 ①长颈鹿的祖先存在的个体差异，有的长颈鹿有的颈和前肢长一些，有的长颈鹿的颈和前肢短一些。 ②在缺乏青草的环境中，颈和前肢长一些的长颈鹿由于能够吃到高处的树叶而得以生存，而颈和前肢较短的个体则遭淘汰。 ③颈和前肢较长的变异，通过自然环境的定向选择而得到逐代的积累和加强，逐渐进化成现在的长颈鹿。

有关自然选择学说的几个结论 ①遗传和变异是生物进化的内在因素，生物的变异为生物进化提供了原始的选择材料，生物的遗传使有利的变异在后代里得到积累和加强。 ②生存斗争推动着生物的进化，它是生物进化的动力。自然选择是通过生存斗争来实现的。 ③生物的变异是不定向的，而自然选择是定向的。定向的自然选择决定着生物进化的方向。 ④适者生存是自然选择的结果。 ⑤过度繁殖为自然选择提供了更多的材料，并且加剧了生存斗争。同时过度繁殖本身也是自然选择的结果。

人工选择

对自然选择学说的评价 ①能够科学的解释生物进化的原因，以及生物的多样性和适应性，被恩格斯列为19世纪自然科学的三大发现之一。 ②达尔文发表《物种起源》时，还没有遗传学的理论。因此，他对于遗传和变异的性质，自然选择对遗传和变异如何起作用等问题，不可能做出本质上的阐述。

种群、基因库、基因频率 生活在同一地点的同种生物的一群个体，叫做种群。种群是生物繁殖的基本单位。 一个种群的全部个体所含有的全部基因，叫做这个种群的基因库。 每一个种群都有它自己的基因库，种群中的个体一代一代地死亡，但基因库却在代代相传的过程中保持和发展。所以，生物进化的单位不是个体，而是种群。 某种基因在某个种群中出现的比例，叫做基因频率。

生物进化的实质是基因频率的改变 表面看，自然选择是对一个个生物个体的选择，实质上是对个体所包含的变异进行选择。从现代分子遗传水平看，自然选择实质上是对变异所对应的基因的选择，从而改变着群体中不同基因的基因频率。 所以，生物进化的过程的实质是种群基因频率发生变化的过程。

哈迪-温伯格定律 1908年，英国数学家哈迪和德国医生温伯格分别提出关于基因稳定性的见解。他们指出，一个有性生殖的自然种群中，在符合以下五个条件的情况下，各等位基因的频率和等位基因的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。 这五个条件是：1、种群很大 2、随机交配 3、没有突变 4、没有个体迁入迁出 5、没有选择

影响基因频率的因素 在自然条件下，哈迪-温伯格定律所需的五个条件是难以满足的，因而基因频率总是要发生改变，也就是说进化在任何种群中都是必然要发生的。

物种的概念 物种是有一定形态结构特征和生理特性，并且有一定自然分布区域的生物类群，他们中的各个体之间可以正常交配并繁衍出有生殖能力的后代。（异种间存在生殖隔离）

例：马与驴的生殖隔离 马 驴 骡

例：不同人种 世界各地的人虽然各有不同，但他们之间可以彼此通婚，并且产生可育的后代。因此，全世界的人在生物学上属于同一个物种——智人。

隔离和物种形成 在自然界，新物种的形成往往还要隔离发生。隔离的类型很多。常见的有地理隔离和生殖隔离。地理隔离是指分布在不同自然区域的种群由于高山、河流、沙漠等地理上的障碍，使彼此间无法相遇而不能交配。如东北虎与华南虎。生殖隔离是指种群间的个体不能自由交配，或者交配后不能产生出可育后代。如动物因求偶方式不同、繁殖期不同，植物因开花季节、花的形态不同，而造成的不能交配等都属于生殖隔离。物种的形成往往是经过长期的地理隔离将不同种群间的差异不断积累，最后达到生殖隔离，形成新物种。

地理隔离导致生殖隔离

例：达尔文地雀

例：东北虎与华南虎 东北虎和华南虎分别生活在我国的东北地区和华南地区，这两个地区之间的辽阔地带就起到了地理隔离的作用。经过长期的地理隔离，这两个种群之间产生了明显的差异，成为两个不同的虎亚种。

有时无需地理隔离也能形成新物种 AABBCC（普通小麦） DD（黑麦） × ABC D ABCD AABBCCDD（八倍体小黑麦） 配子 D ABCD （不育） AABBCCDD（八倍体小黑麦） （可育） 秋水仙素处理 例：八倍体小黑麦的培育 在自然界里还存在另一种物种形成方式，它往往只需要几代甚至一代就完成了，而且不需经过地理隔离。例如，多倍体植物的形成就是如此。自然界里几平将近一半的被子植物和某些栽培作物就是这样形成的。

●生物进化的实质在于种群基因频率的改变。 总结 以自然选择学说为核心的现代生物进化理论的基本观点是： ●种群是生物进化的基本单位 ●生物进化的实质在于种群基因频率的改变。 ●突变和基因重组、自然选择及隔离是物种形成过程的三个基本环节（突变和基因重组产生生物进化的原材料，自然选择使种群的基因频率定向改变并决定生物进化的方向，隔离是新物种形成的必要条件）。

分子进化与中性学说 这一学说认为，生物体内绝大多数突变都是中性突变；生物体内的大分子都是以一定的速率进化着，这一速率与种群的大小、物种的生殖力以及生物世代的长短都无关，也不受环境因素的影响，因此对于这些中性突变不会发生自然选择与适者生存的情况。生物的进化主要是中性突变在自然群体中进行随机的“遗传漂变”的结果，而与选择无关。也就是说，遗传漂变才是分子进化的基本动力。 基因频率因偶然的机会，而不是由于选择，而发生变化，这种现象称为遗传漂变。

例：不同生物的细胞色素c与人的比较 生物名称 氨基酸 差别 黑猩猩 猕猴 袋鼠 豹 马 鸡 响尾蛇 1 10 1l 12 13 14 金枪鱼 1 10 1l 12 13 14 金枪鱼 鲨鱼 天蚕蛾 小麦 链孢霉 酵母菌 21 23 31 35 43 44 从上表中可以看出，黑猩猩与人的亲源关系最近，酵母菌与人的亲源关系最远。

渐变式进化与跳跃式进化 传统的进化理论认为生物的进化是渐变式的，但渐变式的进化难以解释下面两个问题。 问题一：生物化石的记录所显示的大多不是渐变式的进化，而是跳跃式的进化。 问题二：如果生物演变是渐进的，那么各种适应性的器官结构在尚未发展完善之前，即在还没有发展到有适应功能之前是怎样逃脱自然选择的压力的？ 所以跳跃式进化理论认为，生物的进化起源于大突变（特别是某些调节基因的突变）。

(p+q)2=p2+2pq+q2 基因频率与基因型频率的关系 处于平衡状态的种群，一对等位基因Aa，A的频率为p，a的频率为q，则： Aa的机率为2pq； aa的机率为q2 哈迪-温伯格定律可用数学方程式表示为： (p+q)2=p2+2pq+q2

用进废退学说的中心论点是： 拉马克的用进废退学说 环境变化是物种变化的原因。生物的器官由于经常使用而发达，不用而退化；后天获得的性状能够遗传下去。拉马克认为，动物的变异是由动物本身的意愿所决定的，而且变异是一直向前发展进化的。 拉马克是进化论的最初奠基者，我们不应抹煞他的功绩。拉马克和达尔文都是进化论者，他们都认为地球上的各种生物不是神创造的，而是由共同祖先经过漫长的时间逐渐演变而来的，各种生物之间有着或远或近的亲缘关系。

拉马克理论与达尔文理论的比较

生物进化的方向 　　生物体结构、功能等由简单→复杂，由低等→高等，如由原核细胞→真核细胞；单细胞→多细胞；动植物各组织、器官系统的分化与完善；生殖方式由无性生殖→有性生殖；动物的消化由细胞内消化→细胞内消化细胞外消化并存→细胞外消化；新陈代谢类型由原始异养厌氧→自养厌氧→自养需氧等。生物的生活环境由水生→水陆两栖→陆生。

五界分类系统

以自然选择学说为核心的现代生物进化理论认为,新物种的形成是 A、自然选择的结果 B、突变，选择和遗传的综合作用 C、用进废退的结果 D、突变和基因重组，自然选择及隔离的综合作用 下列关于隔离的叙述，不正确的是 A、阻止了种群间的基因交流 B、对所有的物种来说,地理隔离必然导致生殖隔离 C、种群基因库间的差异是产生生殖隔离的根本原因 D、不同的物种之间必然存在着生殖隔离

在一个种群中随机抽出一定数量的个体，其中基因型为AA的个体占18%，基因型为Aa的个体占78%，aa的个体占4% .基因A和a的频率分别是 A、18% 82% B、36% 64%； C、57% 43% D、92% 8%； 据调查得知，某小学的学生中基因型的比率为： XBXB 44% XBXb 5% XbXb 1% XBY 43% XbY 7% 则Xb的基因频率是 A、13.2% B、5% C、14% D、9.3% 人类的苯丙酮尿症是代谢疾病，由隐性基因控制。如果群体的发病率是1/10000，表现型正常的个体与苯丙酮尿症患者婚配，生出患苯丙酮尿症小孩的概率是 。

某种蝇是家畜的毁灭性寄生物，在一个实验室里,用杀虫剂和电离辐射分别处理这种蝇的两个数量相同的群体，电离辐射的作用是使雄蝇不育。实验结果如图，试用学过的生物学知识分析： (1)用杀虫剂处理的那组在处理后的哪一代开始恢复到处理前的状况？曲线下降为什么不可能达到0？ (2)在什么时候可以看到用电离辐射比用杀虫剂消灭这种蝇更成功？曲线回升是通过 之间的 来实现的。 (3)杀虫剂的使用对害虫起了作用，作用是 的，结果导致害虫抗药性。 (4)根据以上分析，使用杀虫剂治虫有其缺点，主要有：① ,② ，针对这种缺点，你认为消灭害虫应采用的较好方法有：① ② 。

到了19世纪末，达尔文的学说终于赢得了科学界绝大多数人的支持，成为流行最广、影响最大的科学思潮之一。 以上两图是当时宗教人士为讽刺达尔文所作

选择的因素 对生物的变异起选择作用的是个体所处的自然环境。环境的因素很多，有一种或几种因素起主导的选择作用。如用农药喷洒害虫，害虫大量死亡（不抗药性），少数害虫生存且繁殖后代（抗药性）。农药是这一变化中主导的选择因素，它象“筛子”一样，把群体中早已存在的抗药个体与不抗药个体区分开来，如果不喷洒农药，害虫无论抗药与否，都能生存。农药只起选择作用，把抗药性状选择保留下来，并通过繁殖传给下一代，使抗药性状在下一代某些个体中得以积累和加强。可见，环境对生物变异的选择是定向的。

选择的手段 生物的过度繁殖与有限生活条件之间的矛盾，必然引起并加剧生存斗争。通过生存斗争，使少数具有利变异的生物个体生存下来，从而完成一次自然对生物的选择。生存下来的少量生物个体充分利用丰富的生活条件，迅速生长、发育，并繁殖产生大量的后代，又引起新一轮生存斗争，生物面临着再一次的选择。自然选择是通过生存斗争实现的。

选择的结果 适者生存，不适者被淘汰是自然选择的结果。生物产生的不定向变异，由自然选择决定其生存或淘汰。自然选择只选择与环境相适应的变异类型，即自然选择是定向的，自然选择决定着生物进化方向，因而生物进化也是定向的。

生物的变异是有害还是有利取决于他们各自的生存环境，因此这些变异的产生也是不定向的，它们只提供了生物进化的原材料，不能决定生物进化的方向。