講透生物進化

對生物的進化的教學建議河北省正定縣第一中學（050800）曹培彥生物進化一章理論性較強，教學難度較大。教師首先要吃透教材，講解時才能清晰透徹。以下是筆者經(jīng)過幾輪教學后的一些反思體會，希望對同仁有所幫助。1講清本章教材內(nèi)容安排高中教材中的現(xiàn)代生物進化理論是在初中所學達爾文的自然選擇學說的基礎上進行介紹的，由于是對自然選擇學說的豐富和深化，教材在安排上沒有強調(diào)理論的系統(tǒng)性。但學生頭腦中并沒有清晰的理論體系，如果一帶而過就學習現(xiàn)代進化理論的四個小標題，學生會反映覺得支離破碎不成體系；為此，教學時應首先講透自然選擇學說，使學生頭腦中構建理論體系，然后明確現(xiàn)代生物進化論的基礎仍是達爾文所建立的進化理論，只是運用現(xiàn)代遺傳，生態(tài)知識對達爾文理論的豐富發(fā)展，即從個體到群體（生態(tài)）從性狀到分子（遺傳）地深入本質(zhì)，教材安排的小標題就是豐富發(fā)展的幾點內(nèi)容，學生就容易接受了。2講透自然選擇學說在介紹完自然選擇學說時，可以這樣闡述四個要點的關系：過度繁殖，又由于資源有限，才有了生存斗爭的發(fā)生，如果牛羊躺著吃草都餓不著，就不必為生存而斗爭了；有可遺傳的變異，有了個體的差異，才有了生存斗爭的結果適者生存，否則總是勢均力敵，不分勝負，就沒有適者生存了。長期的一次又一次的自然選擇，微小的變異通過遺傳得到積累，而成為顯著的變異；從而產(chǎn)生適應特定環(huán)境的生物新類型。這里要明確給學生：不是一蹴而就，而是很多次的自然選擇的結果通過遺傳得到積累才會有新類型的產(chǎn)生。4講透自然選擇學說的意義這樣解釋了生物進化的原因：“生物進化了”即“生物更適應環(huán)境了”，既然總是“適者生存”，所以生存下來生物就更適應環(huán)境，也即進化了。這樣解釋了生物的多樣性：由于環(huán)境具有多樣性，不同環(huán)境會選擇出具不同適應性狀的類型。因此，環(huán)境多樣性成就了生物多樣性。如有水選擇了適應水的類型，無水選擇了適應干旱的類型。這樣解釋了生物的適應性：適者生存，故生存著生物都是適應環(huán)境的生物。5講清自然選擇學說的局限性這是科學認識的歷史階段性。由于受到科學發(fā)展水平的限制，達爾文不能從本質(zhì)揭示規(guī)律，沒有現(xiàn)代遺傳和生態(tài)知識，因而揭示不了遺傳變異、生物進化的本質(zhì)。但達爾文能提出變異應是不定向的，可遺傳的，正如孟德爾能提出控制性狀遺傳因子成對存在一樣，在所處歷史階段已難能可貴。6講清為何種群才是進化的單位因為種群是繁殖的單位，通過交配繁殖，突變產(chǎn)生的有利性狀的基因才能在群體里迅速擴散，并取代原有基因﹙當然要自然選擇發(fā)生作用﹚。尤其通過有性生殖過程中的基因重組，將有利基因組合在一起產(chǎn)生更適應環(huán)境的類型，更有利于提高有利性狀的基因的頻率?？傊?，影響基因頻率的各因素不是僅作用于個體，而要作用于種群（如基因重組個體無法實現(xiàn)），所以種群才是進化的單位。達爾文未意識到交配繁殖對進化中有利基因頻率變化的作用，故未提出種群是進化的單位這個群體水平的觀點。7講透突變和基因重組如何能夠產(chǎn)生進化原材料首先明確這里的突變是前面所學基因突變和染色體，然后這樣闡明突變和基因重組能提供進化原材料的原因。一個排比句學生認識到位：一個基因突變頻率雖然很低，但是一個種群有很多生物個體；一個個體有很多細胞，一個細胞有很多染色體，一個染色體有很多基因，所以一個種群的基因突變發(fā)生率就會很高。再者，雖說突變大多有害，但有利有害不是絕對的，塞翁失馬，焉知非福，如昆蟲的殘翅突變體正常情況下是有害的，但在經(jīng)常刮大風的島嶼上卻是有利的。還有突變產(chǎn)生的等位基因，通過基因重組使種群產(chǎn)生出大量變異類型。8講透自然選擇如何決定生物進化的方向先講所謂自然選擇決定方向，即自然環(huán)境中的因素決定方向，這個方向即生物適應環(huán)境的方向。環(huán)境黑了，它決定的進化方向即適應該環(huán)境的黑色S；環(huán)境治理了，不黑了，它決定的進化方向又變成了適應該環(huán)境的淺色s。當然，達爾文只認識到自然選擇對個體、性狀的作用，即黑色個體↑，黑色性狀↑，淺色個體↓，淺色性狀↓，不可能認識到其本質(zhì)是S↑,s↓。再通過計算體會自然選擇對基因頻率的定向改變。在一個自由交配的種群中，AA個體占18%，Aa個體占82%，假定隱性個體全被淘汰。請計算這一帶和下一代的基因頻率。經(jīng)計算，這一代A=59%，a=41%，下一代A=71.1%，a=28.9%。這樣學生就能體會到自然選擇對基因頻率的定向改變。這里還應明確給學生：第一點，自然選擇決定的進化方向是指適應環(huán)境的方向，生物并非只能有一個適應環(huán)境的類型，如刮大風的島嶼，翅非常發(fā)達，和無翅類型都是適應環(huán)境的類型，是不同適應方式而已。第二點，這里所說的環(huán)境因素是選擇作用，不是誘變作用。起選擇作用的因素是環(huán)境因素，基因突變和染色體變異的物理、化學和生物誘變因素也是環(huán)境因素，，但是，我們應明確的是不是同種因素同時發(fā)生作用，害蟲抗藥性突變不知在使用農(nóng)藥前何時何代何因素誘變已經(jīng)產(chǎn)生，而不是此時所施用的農(nóng)藥，此時施用農(nóng)藥這一環(huán)境改變只是選擇作用，篩選出已有抗藥變異的類型。當然，達爾文不知變異本質(zhì)，故不知環(huán)境因素的誘變作用，但他肯定變異發(fā)生在環(huán)境改變之前，環(huán)境改變只是起到選擇作用。9講透物種形成：新物種形成的兩個要點:一是變異的不定向，各島上種群會出現(xiàn)不同的變異，即使無自然選擇，各島上種群基因庫也會不同。二是選擇的作用，即使各島上各種變異都出現(xiàn)了，由于自然環(huán)境條件不同，選擇的方向不同，各島上種群基因庫也會不同。地理隔離是必要前提。如果無地理隔離，各島上種群間會及時基因交流，互通有無，基因庫就不會差距越來越大。如樺尺蠖之所以未成新種，是無地理隔離所致。過程十分緩慢，時間要很長。如東北虎、華南虎隔離時間還是太短，所以還不是兩個物種。10講透幾組概念10．1講透種群和物種種群小，同地同種，不同種群間有地理隔離；物種大，全球同種，不同物種間有生殖隔離。物種概念要強調(diào)“而且”以后內(nèi)容才是關鍵，判斷生物是不是同一物種，如果來歷不明，形態(tài)結構相似，可靠依據(jù)是是否存在生殖隔離。同種生物的各個體僅有地理隔離而無機會自由交配，若給機會交配仍能產(chǎn)生可育后代，他們只是分屬該物種生物位于不同地點的不同種群。若地理隔離過久，出現(xiàn)生殖隔離，他們則不是同一物種了。10．2講透地理隔離和生殖隔離地理隔離概念要強調(diào)能交配并產(chǎn)生可育后代但無緣交配。生殖隔離概念要強調(diào)即使給機會交配卻不能交配，或能交配卻不能產(chǎn)生后代，或能交配也能產(chǎn)生后代，但后代不可育。一般的，地理隔離是生殖隔離產(chǎn)生的前提，但也有例外，如多倍體導致新物種形成。10．3講清生物進化和物種形成生物進化，基因頻率改變，量變；物種形成，生殖隔離，質(zhì)變。10．4自然選擇和人工選擇自然選擇，由環(huán)境選擇能適應的類型，自然或人為環(huán)境，結果是生物進化。如用藥，生物產(chǎn)生抗藥性，人為，但結果是生物進化了，是自然選擇。人工選擇，人為，結果是符合人的需要，人的愿望，不一定適應化境。如育種，人為，結果是符合人的需要，才是人工選