生物科学理论网摘

浅色基因（s）频率

黑尺蠖

黑色基因（S）频率

工业污染前

大量

95％

少量

5％

工业污染后

少量

5％

大量

95％

2．生物进化的实质：种群基因频率的改变

3．自然选择的实质：定向淘汰不利变异基因、积累有利变异基因，结果使种群基因频率定向改变，决定进化方向。基因频率的大小，能反应生物进化的方向，某基因频率逐渐增加，说明该基因控制的性状对环境的适应能力较强。不同的环境不同的自然选择方向，不同的进化方向，自然选择直接作用于生物的表现型。

4．进化的绝对性：在自然界中，由于存在基因突变、基因重组、染色体变异和自然选择等因素，故种群的基因频率总是在不断变化的，故进化是绝对的！

（四）隔离导致物种形成

1．物种：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个体。

【提醒】物种区分的主要依据是：有无生殖隔离，种群不但无生殖隔离也无地理隔离。

2．隔离：不同种群间的个体，在自然条件下基因不能交流的现象。包括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发生基因交流的现象。生殖隔离：是指种群间的个体不能相互交配，即使交配成功也不能产生可育的后代。如，季节隔离

3．隔离在物种形成中的作用：生殖隔离的形成标志着新物种的形成，隔离是物种形成的必要条件。

【提醒】一个物种的形成必须要经过生殖隔离，但不一定经过地理隔离，如多倍体的产生。

4．物种形成的常见方式：经过长期的地理隔离而达到生殖隔离。例如，一个种群通过地理隔离（阻断基因交流）→多个小的种群（内部出现不同的突变和基因重组，对另一个种群的突变和重组没有影响）→自然选择（不同环境的食物和栖息条件不同，自然选择对不同种群的基因频率的改变所起的作用就会有所差别）→基因频率出现定向改变→种群基因库出现差异→差异加大→生殖隔离→新物种形成。

5．物种形成的三个环节：突变和基因重组、自然选择、隔离

6．物种形成与生物进化的关系：

物种形成

生物进化

标志

出现生殖隔离

种群基因频率发生改变

变化后生物与原生物的关系

属于不同物种

可能属于同一物种，也可能属于不同物种

二者关系

生物进化的实质是种群基因频率的改变，这种变化可大可小，不一定会突破物种的界限；新物种的形成是生物长期进化的结果（量变引起质变）

（五）共同进化导致生物多样性的形成

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，这就是共同进化。

2．生物多样性的三个层次：基因多样性、物种多样性、生态系统多样性。

科学家们表示，生物进化其实没有明确的方向，自然界存在一部分反向进化的物种，能够将自身的结构以及功能一再精简，满足生存所需即可。

我们目前对生物进化的了解仍然停留在表面，简单认为它们是在外界环境的影响下才不断改变自身。其实这只是一方面的原因，更多情况下，影响生物进化方向的因素仍然不被人熟知。

如此一来，“智慧”未必是所有生物追求的目标，因为开发大脑将付出更多的代价，比如牺牲庞大的身体，或者失去更多的能量，这对于很多生物来说并不划算。

然而，人类的祖先在这场“赌博”中取得了胜利，虽然我们没有办法与大自然抗衡，但是科技的力量已经帮助人类拥有比其他生物更大的生存空间。

对于生物进化的问题，我们暂时不能给出一个完整的结论，科学家们也在努力进行更加深入的研究。不过我们可以了解到，大自然的智慧无穷无尽，就连人类自身也无法预测未来的进化方向，加上这个过程十分漫长，并不是一朝一夕就能够观察的，只有投入更多的精力，我们才有望找到更多的线索。

地球上的环境是复杂多样、不断变化的，生物如果不能产生变异就不能适应不断变化的环境；如果没有遗传的变异，就不会产生新的生物类型，生物就不能由简单到复杂、由低等到高等地不断进化；

可遗传的变异是生物进化的原始材料，是生物进化的主要原因。

拉马克的进化学说

拉马克第一个提出比较完整的进化学说。“生物不是神造的，而是由更古老的生物进化而来；生物由低等到高等逐渐进化；生物各种适应性特征的形成都是用进废退和获得性遗传。进步意义是反对了神创论和物种不变论

一，达尔文的自然选择学说

中心内容

自然选择：达尔文把适者生存不适者被淘汰的过程叫作自然选择，定向的，决定着进化的方向

主要内容

1．过度繁殖：自然选择的基础。为自然选择提供更多的原材料，因资源有限，故也加剧了生存斗争

2．生存斗争：自然选择的手段。生存斗争是进化的动力，包括生物与无机环境的斗争、种内斗争、竞争

3．遗传变异：进化的内因。变异不定向，为进化提供原材料；有利变异个体，生存机会多，遗传使有利变异得到积累和加强

4．适者生存：自然选择的结果

实例

达尔文对长颈鹿进化过程的解释：长颈鹿产生的后代超过环境承受能力（过度繁殖）；它们都要吃树叶而树叶不够吃（生存斗争）；它们有颈长和颈短的差异（遗传变异）；颈长的能吃到树叶生存下来，颈短的因吃不到树叶而最终饿死了（适者生存）

历史贡献

科学地解释了生物进化的原因，说明物种是可变的；科学地解释了生物的多样性、适应性和生命现象的统一性

局限性

对遗传和变异的本质不能做出科学的解释；关于遗传的变异是怎样产生的，接受了拉马克用进废退和获得性遗传的观点；局限于个体水平；强调物种形成都是渐变的，不能解释物种大爆发。

二，现代生物进化理论

（一）种群是生物进化的基本单位

1．种群：生活在同一区域的同种生物的全部个体。种群中的个体并不是机械地集合在一起，而是彼此可以交配，并通过繁殖将各自的基因传递给后代。因此，种群也是生物繁殖的基本单位。

2．种群基因库：一个种群的全部个体所含有的全部基因。不同种群基因库不同，种群中的个体一代代死亡，但基因库却代代相传，并在传递中得到保持和发展。

3．基因频率:某种基因占全部等位基因的比率，叫做基因频率。

（1）通过基因型个体数量计算基因频率：从某种种群中随机抽出100个个体测知基因型为AA、Aa、aa的个体分别为30、60和10，A基因频率＝（2×30+60）÷(2×100)=60%，a基因频率＝1-60%=40%

（2）通过基因型频率计算基因频率：一对等位基因的频率之和等于1；一个基因的频率=该基因纯合子的基因型频率+1/2杂合子的基因型频率。

（3）X染色体上的基因频率：（女性纯合子的数目×2+女性携带者的数目+有该基因

的男性个体数）/（女性被调查数×2+男性被调查数）

4．遗传平衡：若某种群非常大，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，自然选择对该相对性状没有作用，该基因不产生突变，则这一种群繁殖若干代后基因频率____（会、不会）变化。

亲代基因型的频率

AA（30%）

Aa（60%）

aa（10%）

配子的比率

A（ ） a（ ）

子一代基因型频率

AA（ ）

Aa（ ）

aa（ ）

子一代基因频率

A（ ） a（ ）

子二代基因型频率

AA（ ）

Aa（ ）

aa（ ）

子二代基因频率

A（ ） a（ ）

5．哈迪－温伯格定律：在一个有性生殖的自然种群中，处于遗传平衡时则：AA=p2 、aa=q2 、Aa=2pq，群体（人群、种群、随机交配、自由交配）中只要知道aa的基因型频率其他数值都可以通过该棋盘得出!

A=p

a=q

A=p

AA=p2

a=q

Aa=2pq

aa=q2

6．自交和自由交配时基因(型)频率变化规律：

（1）自交：种群个体自交时，纯合子增多，杂合子减少，基因型频率发生改变，但自交过程不改变基因频率。

（2）自由交配：在无基因突变、各种基因型的个体生活力相同时，处于遗传平衡的种群自由交配，上下代之间种群的基因频率及基因型频率不变。如果一个种群没有处于遗传平衡状态，自由交配不改变基因频率，但改变基因型频率。

（二）可遗传变异是生物进化的原材料

1．可遗传的变异：基因突变、染色体变异、基因重组；突变包括基因突变和染色体变异。

2．可遗传变异作为进化原材料的原因：虽然突变频率很低，但是种群是由许多个体组成的，每个个体的每一个细胞中都有成千上万个基因，这样每一代就会产生大量的突变。在基因突变过程中产生的等位基因，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，从而使种群出现大量的可遗传变异。

【提醒】变异的有害和有利并不是绝对的，它取决于生物的生存环境。由于这些变异的产生是随机、不定向的，因此，它们只是产生了生物进化的原材料，不能决定生物进化的方向。

（三）自然选择决定生物进化的方向

1．实例：桦尺蠖在工业区体色变黑

时间

白尺蠖