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高中生物奥林匹克竞赛辅导专题讲座-专题十-进化论

高中生物奥林匹克竞赛辅导专题讲座 专题十 进化论 [竞赛要求] 1.哈迪-温伯格定律 2.进化的机制:突变、自然选择、生殖分离、适应、适合度 [知识梳理] 一、生命起源的化学进化过程 ? 生物大分子物质 ?组成 ?生成 ?? ? 有机小分子物质 ??? ?? ? 演变 ? 原始生命 多分子体系 ??? 形成 无机小分子物质 二、真核细胞的起源 细胞起源的原始次序大致如下: 核苷酸和氨基酸→原型核酸和原型蛋白质→原型核蛋白 体(生命前体)→原始生命体(原生体)→原型细胞→原型细胞的增生和选择→细胞(原核 细胞)→细胞的增生与选择→真核细胞。 内共生学说认为: 真核生物体内的许多细胞器不是渐进的进化过程产生, 而是质膜的内 陷和内共生作用产生的。 许多科学家深信, 真核细胞含有的线粒体和叶绿体是分别通过吞噬 原核生物细菌和蓝藻及内共生作用产生出来的共生体。 此外,还有人认为真核细胞不是来自原核细胞,而是和原核细胞一同起源于原始生命。 三、达尔文和他的自然选择理论 (一)达尔文和《物种起源》 1.简介:1831-1836 年,达尔文乘“贝格尔号”作 5 年环球探险航行。观察采集标本; 在加拉帕戈斯群岛,他观察到海龟、地雀分布在各小岛上,种类很多,相似而不相同,由此 推断:生物由共同的祖先种分化出来 ,创论解释不了这些现象。 1859 年,达尔文出版《物 种起源》 ,提出生物进化的见解。 (二)自然选择学说 1.遗传 这是生物的一个普遍特征,生物有了这个特征,物种才能稳定存在。 2. 变异 生物界普遍存在着变异。 每一代都有变异, 没有 2 个生物个体是完全相同的。 亲代与子代之间、同一亲本产生的各子女之间都存在着差异。变异是随机产生的,这和拉马 克所说的变异不同。拉马克认为变异是按需要而向一定的方向发生的。 达尔文当时还不能区分可遗传的变异和不遗传的变异。他只能一般地讨论变异。但是, 他实际上讨论的是遗传性状发生的变异, 是可遗传的变异。 这样的变异一代代积累下去就会 导致生物更大的改变。 可遗传的变异主要属于两大类:①染色体畸变与基因突变;②基因重组。染色体畸变包 括染色体的丢失、易位、移位等变化。这些变化实际也是 DNA 分子的变化,如染色体的部分 丢失,就是 DNA 分子的一部分序列的丢失。基因突变是 DNA 链上碱基的改变。基因重组几乎 有无限变异的可能。一对等位基因的遗传,子一代可以产生 2 种配子,子二代可以出现 3 种基因型,100 对基因的杂交可以产生 2100 种配子和 3100 种基因型。由于各生物的基因数 目都是很大的,其可能组合的基因型几乎可以说是无穷无尽的。所以,在平常情况下,即使 是没有突变,单凭基因重组就可以产生无尽的可遗传的变异。这就说明了,世界上为什么没 有 2 个生物个体是完全相同的。 3. 繁殖过剩 达尔文注意到的第三个事实就是各种生物都有极强大的生殖力。 一对家 蝇繁殖一年,每代如产 1000 个卵,每世代如为 10 d,如果后代均不死亡,这一对家蝇一年 所产生的后代可以把整个地球覆盖 2.54 cm 之厚。达尔文还指出,象是繁殖很慢的动物,但 是如果每一雌象一生(30 岁~90 岁)产仔 6 头,每头活到 100 岁,都能繁殖, 750 年后就可 有 19 000 000 头子孙。 但是,家蝇的强大生殖力并没有使家蝇完全占尽地面。几万年来,象的数量也从没有增 加到那样多。事实上,自然界各种生物的数量在一定时期内都保持相对稳定。为什么?达尔 文提出了以下两个推论: 4.生存斗争 达尔文指出,物种之所以不会数量大增,乃是由于生存斗争。所有生物 都是永远处于生存斗争之中, 或者与同种的个体斗争(种内斗争), 或者与其他种生物斗争(种 间斗争),或者与物理的生活条件斗争。例如,同种的生物常因争取食物、生活场所等而发 生斗争。不同种生物之间的斗争,如大鱼吃小鱼、鸟吃昆虫、牛羊吃牧草等的斗争。对自然 环境的斗争,如生活在两极地区的生物,要与严寒作斗争,生活在沙漠地区的,要与干旱作 斗争,生活在海岛上的昆虫要与大风作斗争等。总之,生存斗争是时刻在进行着的,并且是 十分错综复杂的。通过生存斗争,有些生物活下来了,有许多生物被淘汰或消灭了。 5.适者生存 不同的个体在形态、生理等方面存在着不同的变异。有的变异使生物在 斗争中生存下来,有的变异却使生物在斗争中不能生存。例如,在寒冷地区,皮毛厚的个体 就容易生存下来,皮毛薄的个体就会被淘汰。在常有大风的海岛上,无翅的昆虫不飞翔,不 至被大风吹到海内, 而有翅昆虫却在飞翔时被风吹到海里而死亡。 在种内斗争中, 身强有力、 取食力强的个体生存下来, 体衰而取食力弱的个体被淘汰。 所以生存斗争的结果就是适者生 存,即具有适应性变异的个体被保留下来,这就是选择;不具有适应性变异的个体被消灭, 这就是淘汰。 反过来说,凡是生存下来的都具有适应性的变异,这就是适应性的起源,即适应性是在 选择中累积而成的。达尔文认为,生存斗争及适者生存的过程,就是自然选择的过程。自然 选择过程是一个长期的、缓慢的、连续的过程。由于生存斗争不断在进行,因而自然选择也 不断在进行,通过一代代的生存环境的选择作用,物种变异被定向地向着一个方向积累,于 是性状逐渐和原来的祖先种不同了,这样就演变成新种了。 总之,达尔文和华莱士的工作证明了生物界是进化发展的产物。生物有共同的起源,因 而表现了生命的同一性, 生命是不断的发生变异, 而变异的选择和积累则是生命多样性的根 源。 四、基因频率和自然选择的作用 (一)基因库 1.种群 定义:在一定的地域中,一个物种的全体成员构成一个种群。 特征:种群内的雌雄个体能通过有性生殖而实现基因的交流。 举例:一个湖泊中的所有鲤鱼、田螺等。 2. 基因库:一个种群全部个体所带有的全部基因的总和。 3. 研究意义: 了解生物进化的机制 — 群体或种群的进化。 4. 种群大小 概率:数量足够大: 稳定;种群数量小,基因频率波动, 出现以下的情况

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