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5.4 物种形成

基因突变、基因重组、染色体变异与生物进化 · 高三
先确认一下:这一关能不能学
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 新物种形成的标志是生殖隔离的产生,通常由地理隔离导致基因库差异积累最终实现。

从哪来 本知识点建立在5.1 连锁遗传(理解基因在染色体上的分布与传递)及1.4 自由组合定律(理解基因重组产生多样性)的基础之上,同时隐含了5.5 基因与性状的关系(性状差异是自然选择的直接对象)。

为什么 物种形成的核心逻辑是“隔离导致分化”。 1. 基因库差异:不同种群若长期不交流,各自的基因频率会因突变、自然选择和遗传漂变而独立变化。 2. 生殖隔离的必然性:当两个种群的基因库差异大到一定程度,即使它们再次相遇,由于配子不亲和、杂交后代不育或生活力低下,无法产生可育后代,即形成生殖隔离。 3. 地理隔离的作用:地理隔离是物种形成的常见途径(渐变式),它阻断了基因交流,为基因库的独立演化提供了时间。

适合:逻辑推理型、喜欢宏观框架的学生** **讲法:数学模型法** 将种群视为一个“基因池”。 1. 假设种群A和B原本基因频率相同。 2. 引入“地理隔离”变量:A和B被山脉隔开,无法交配。 3. 引入“自然选择”变量:A环境多雨,B环境干旱。A中耐湿基因频率上升,B中耐旱基因频率上升。 4. 经过N代后,A和B的基因库差异超过阈值。 5. 结论:此时若移走山脉,A和B杂交后代因基因不匹配而不育(生殖隔离),新物种形成。 **核心公式
物种形成 = 隔离(阻断基因交流) + 变异(提供原材料) + 选择(定向改变基因频率)。
适合:形象思维型、对抽象概念感到困难的学生** **讲法:故事类比法** 把“种群”比作“班级”,把“基因”比作“方言”。 1. **初始状态
两个班级(种群A和B)原本说同一种方言(基因库相同)。 2. 地理隔离:学校扩建,两个班级被一堵墙隔开,不能串班聊天(阻断基因交流)。 3. 独立演化:A班老师严厉,大家说话变得简短有力(自然选择A);B班老师幽默,大家说话变得委婉啰嗦(自然选择B)。 4. 结果:多年后,墙拆了,A班同学去B班,发现完全听不懂对方在说什么,也无法交流(生殖隔离)。 5. 结论:虽然他们还是“人”(同属),但已经形成了两个不同的“文化群体”(物种)。
适合:实验探究型、喜欢动手操作的学生** **讲法:模拟实验法** 1. **材料
两袋混合的红白玻璃珠(代表基因型),两个盒子(代表两个种群)。 2. 操作: * 初始:两盒珠子比例相同。 * 隔离:规定红珠只能在盒1中交换,白珠只能在盒2中交换(模拟地理隔离)。 * 选择:每次从盒1中随机取出10%的白珠扔掉(模拟环境选择),从盒2中随机取出10%的红珠扔掉。 * 记录:记录每代后红白珠的比例。 3. 观察:几代后,盒1几乎全红,盒2几乎全白。 4. 验证:尝试将盒1的红珠和盒2的白珠混合,发现它们无法“结合”(模拟生殖隔离)。 5. 结论:通过物理隔离和选择性淘汰,两个群体最终变得完全不同。
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练一道
基础题
某岛屿上生活着一种昆虫,其体色有黑色和灰色两种。后来,该岛被火山爆发分为两个部分,黑色昆虫主要分布在A区,灰色昆虫主要分布在B区。经过若干年后,A区和B区的昆虫即使相遇也无法交配产生可育后代。请分析这一过程涉及的物种形成机制。
变式
二倍体西瓜(2n=22)与四倍体西瓜(4n=44)杂交,得到的三倍体西瓜(3n=33)在减数分裂时联会紊乱,不能产生正常配子,因此不育。请问:二倍体西瓜和四倍体西瓜是否属于同一个物种?为什么?
看解答过程
1. 地理隔离:火山爆发将岛屿分为A、B两区,阻断了昆虫之间的基因交流。 2. 自然选择:A区和B区的环境差异(如光照、温度、食物)导致不同体色的昆虫生存率不同,基因频率发生定向改变。 3. 生殖隔离:经过长期积累,A、B两区昆虫的基因库差异巨大,导致交配障碍或后代不育,形成生殖隔离。 4. 结论:生殖隔离是新物种形成的标志,因此A、B两区的昆虫形成了两个新物种。
试试手自己判
检测题
将两个同种群的果蝇分别放在含有不同食物来源的环境中饲养,经过多代后,发现两个种群之间出现了交配行为上的差异,且杂交后代的生活力显著降低。请判断这两个种群是否已经形成了新物种,并说明理由。
看答案和判分标准
答案:是。
判对标准:
1. 判断正确:是(或形成了新物种)。
2. 理由准确:两个种群之间存在生殖隔离(具体表现为交配行为差异和杂交后代生活力降低)。
3. 核心概念:生殖隔离是新物种形成的标志。
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