生物的进化

这是一篇关于生物的进化的思维导图，主要内容包括：【实验】探究抗生素对细菌的选择作用，现代生物进化理论1，适应，现代生物进化理论2，生物有共同祖先的证据。知识点系统且全面，可以作为复习的参考资料，帮助学习者在考试前快速回顾和巩固所学知识。

生物的进化

• 生物有共同祖先的证据
  • 1. 达尔文生物进化论
    • 共同由来学说：指出地球上所有的生物都是由原始的共同祖先进化来的。
    • 自然选择学说：揭示了生物进化的机制，解释了适应的形成和物种形成的原因。
  • 2化石
    • 概念：是指通过自然作用保存在地层中的古代生物的遗体、遗物或生活痕迹等
    • 作用：利用化石可以确定地球上曾经生活过的生物的种类及其形态、结构、行为等特征。化石是研究生物进化最直接、最重要的证据。
    • 地层中的分布规律：大部分化石发现于沉积岩的地层中。在越早形成的地层里，成为化石的生物越简单，越低等；在越晚形成的地层里，成为化石的生物越复杂，越高等。
    • 共同由来学说的支持：证实了生物是由原始共同祖先经过漫长的地质年代逐渐进化而来的。 揭示出生物由简单到复杂、有低等到高等、由水生到陆生的进化顺序。
  • 3. 其他方面的证据
    • 比较解剖学
      • 研究对象：研究比较脊椎动物的器官、系统的形态和结构，如蝙蝠的翼、鲸的鳍、猫的前肢和人的上肢
    • 胚胎学
      • 研究对象：胚胎学是指研究动植物胚胎的形成和发育过程的学科，如人的胚胎发育过程中的鳃裂和尾的出现及消失
    • 细胞和分子水平
      • 细胞水平：不同的细胞都有细胞膜、细胞质、核糖体和DNA
      • 分子水平：不同生物的DNA和蛋白质等生物大分子结构相似，单体相同
      • 研究目的：发现不同生物的共同特征
• 适应
  • 含义：生物的形态结构适合于完成一定的功能 生物的形态结构及其功能适合于该生物在一定的环境中生存和繁殖
  • 特点
    • 普遍性：适应是普遍存在的，所有的生物都具有适应环境的特征
    • 相对性：表现——适应是针对一定的环境条件而言的，是一种暂时的现象；成因——是由于基因等遗传的稳定性、多效性和环境条件的变化相互作用的结果
  • 形成原因
    • 拉马克的进化学说
      • 对适应性的解释：当今所有的生物都是由更古老的生物进化来的，各种生物的适应性特征是在进化的过程中逐渐形成的
      • 核心：适应性的形成都是由于用尽废退和获得性遗传（因用尽废退而获得的性状是可以遗传给后代的）
      • 意义：彻底否定了物种不变论，在当时具有进步意义
        • 对适应形成的解释是肤浅的（过于强调环境变化直接导致物种变化），未被人们普遍接受
    • 达尔文的自然选择学说
      • 发展：形成了以自然选择为核心的现代生物进化理论。
• 现代生物进化理论1
  • 1.适应是自然选择的结果
  • 2.种群是生物进化的基本单位
    • 种群
      • 概念：是指生活在一定区域的同种生物全部个体的集合
      • 特点：1.不是机械地集合在一起；2.一个种群是一个繁殖的单位，雌雄个体可以通过繁殖将各自的基因遗传给后代
    • 基因频率
      • 定义：是指在一个种群的基因库中，某个基因占全部等位基因的比值
      • 计算公式：基因频率=种群中某基因的总数/该基因及其等位基因的总数×100%
      • 影响因素：突变、迁入和迁出、选择、遗传漂变等
    • 基因库：是指一个种群中全部个体所含有的全部基因
    • 计算种群的基因频率和基因型频率
      • 定义法
      • 公式法
        • 遗传平衡定律
          • 在理想种群中：1种群足够大；2所有雌、雄个体之间自由交配并产生后代；没有迁入和迁出；没有自然选择；没有基因突变。
        • 常染色体
          • 当等位基因只有两个（设为A、a）时，设p表示A的基因频率，q表示a的基因频率
        • 伴X遗传
• 现代生物进化理论2
  • 3.进化的原材料-可遗传的变异
    • 来源
      • 基因重组
      • 基因突变
      • 染色体变异
      • 统称为突变
    • 特点
      • 随机性
      • 不定向性
  • 4.进化的方向-自然选择
    • 直接选择生物的表现型
    • 使种群基因频率发生定向改变
      • 生物进化的实质（标志）
    • 注意事项
      • 变异是否有利由生存环境决定（自然选择）
  • 5.隔离是物种形成的必要条件
    • 物种的概念
      • 能够在自然状态下相互交配并且产生后代的一群生物。
    • 什么样的物种才算新物种？
      • 与原物种之间不能交配/杂交后代不育/杂交后代不活
    • 隔离：都可阻止基因间的交流）
      • 地理隔离：地理上隔离，但再次相遇仍能产生可育后代 如：东北虎、华南虎
      • 生殖隔离：不能交配/杂交后代不育/杂交后代不成活
    • 怎样才能形成新物种？
      • 渐变式：原物种——>长期地理隔离+自然选择——>生殖隔离——>新物种 （最常见）
      • 人工创造新物种：2N（二倍体）——>4N（四倍体）
    • 【结论】
      • 但新物种形成的标志是出现生殖隔离
      • 地理隔离不一定导致生殖隔离
      • 生殖隔离不一定经过地理隔离
      • 判断是否形成新物种的标准：是否形成生殖隔离
      • 判断种群是否进化的标准：种群基因频率是否发生改变
      • 地理隔离（内因）
        • 不同种群出现不同的突变和基因重组
        • 不同种群间不发生基因交流
      • 自然选择（外因）
        • 食物和栖息条件互不相同
        • 自然选择对不同种群基因频率的改变所起的作用不同
      • 生殖隔离（结果）
        • 基因库形成明显的差异，并逐步出现生殖隔离，从而形成不同的物种
  • 6生物进化的过程实际上是生物与生物、生物与无机环境协同进化的过程
    • 1、协同进化
      • 概念：指不同物种之间，生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展
      • 类型
        • 不同物种之间
          • 某种兰花具有细长的花矩——>某种蛾类具有吸管式的长口器（种间互助）
          • 羚羊的奔跑速度加快——>猎豹奔跑速度加快（种间斗争）
        • 生物与无机环境之间
      • 原因：生物与生物之间的相互选择和生物与无机环境之间的相互影响
      • 结果：形成生物多样性
    • 2、生物多样性
      • 三个层次
        • 遗传（基因）多样性
        • 物种多样性
        • 生态系统多样性
      • 形成原因：协同进化
      • 生物进化历程中的关键事件
        • 有性生殖的出现，实现了基因重组，增强了生物变异的多样性，加快了进化速度
        • 第三极——消费者的出现，使生态系统有更复杂的结构
        • 生物的登陆改变着陆地环境
      • 研究进化的主要依据：化石
        • 地质时钟
          • 放射性同位素在一定的单位时间内衰变一半，这个单位时间叫做半衰期
          • 测定地层中C14和C12的比例，根据半衰期就可以推测出化石中的生物所存在的年代
• 【实验】探究抗生素对细菌的选择作用
  • 实验原理：一般情况下，一定浓度的抗生素能杀死细菌，但变异的细菌可能产生抗药性。在实验室连续培养细菌时，如果向培养基中添加抗生素，耐药菌有可能存活下来。
  • 实验步骤
    • 分组编号：用记号笔在培养皿的底部画两条相互垂直的直线，将培养皿分为4个区域，分别标记为1~4
    • 接种：取少量细菌的培养液，用无菌涂布器（或无菌棉签）均匀地涂抹在培养基平板上
    • 变量控制：用无菌的镊子先夹取1张不含抗生素的纸片放在1号区域的中央，再分布夹取1张含抗生素纸片放在2~4号区域的中央，盖上皿盖
    • 培养：将培养皿倒置于37℃的恒温箱中培养12~16h
    • 结果观测：观察培养基上纸片附近是否出现抑菌圈，测量、记录抑菌圈的直径，并取平均值
    • 重复实验：从抑菌圈边缘的菌落上挑出细菌，接种到已灭菌的液体培养基中培养，然后重复步骤2~5。如此重复几代，记录每一代培养物抑菌圈的直径
  • 实验结果：与区域1相比，区域234纸片周围会出现抑菌圈；234区域抑菌圈的平均直径逐代越来越小
  • 实验结论
    • 细菌耐药性的出现是发生了可遗传的变异
    • 抗生素的选择作用导致了耐药菌比例的逐渐升高