知识背景
1831 年，22 岁的达尔文登上贝格尔号，开始了五年环球考察。在南美的加拉帕戈斯群岛上，他注意到一件小事：不同岛上的地雀长相很像，但喙的形状各不相同——有的粗厚适合啄开硬壳的种子，有的细长适合啄食昆虫，有的尖利适合取食仙人掌。它们像是同一个祖先的不同版本。
他还在安第斯山高处的岩层里挖到了海洋贝类的化石，在南美挖到了体型巨大的已灭绝哺乳动物骨骼，而它们与当地现存的树懒等动物又明显有亲缘关系。这些线索指向同一个结论：物种不是一成不变的。
回国后达尔文用二十多年整理材料，1859 年出版《物种起源》，提出自然选择学说。在他之前，法国人拉马克也提出过进化的想法，但拉马克认为长颈鹿的脖子是因为世代努力伸长脖子吃高处叶子而变长的，即用进废退、获得性遗传。达尔文的解释完全不同：长颈鹿本来就有脖子长短的差异，遇上食物短缺时，脖子长的能吃到高处的叶子而活下来并繁殖后代，脖子短的被淘汰。一代代筛下来，长脖子的比例越来越高。
差别在哪里？拉马克认为环境直接改变生物，达尔文认为环境只是筛子，变异先出现、选择后发生。今天的分子生物学证据全面支持后者。
知识讲解
达尔文自然选择学说的四个要点
过度繁殖：生物普遍具有远超环境承载力的繁殖能力（一条鱼可产上万粒卵）。生存斗争：食物和空间有限，个体之间、个体与环境之间必然发生斗争，大量个体被淘汰。遗传和变异：同种个体之间存在各种可遗传的变异，变异是不定向的，且先于环境的选择而存在。适者生存：具有有利变异的个体更容易生存并留下后代，有利变异被逐代积累，久而久之形成新的适应性乃至新物种。
四要点的逻辑链是：过度繁殖 → 生存斗争 → 遗传变异（提供选择材料）→ 适者生存（定向积累）。其中变异提供可能性，环境决定方向，这句话是理解全部进化题的钥匙。
- 拉马克：环境直接使生物产生适应性变化，且这种变化能传给后代（用进废退、获得性遗传）。按此说法，「长颈鹿为了吃高处叶子，脖子越拉越长」。
- 达尔文：变异先随机出现，环境事后进行选择。按此说法，「长颈鹿本来就有长短之分，环境把短脖子淘汰了」。
- 一句话判据：凡是出现「为了……而变成……」的表述，一律是错的；正确说法是「本来存在……的变异，环境选择保留了它」。
生物进化的证据
化石证据（最直接、最重要）：不同地层中化石的种类和复杂程度不同，越古老的地层中生物越简单、越低等。始祖鸟化石兼有爬行动物和鸟类的特征，是重要的过渡型证据。解剖学证据：人的上肢、鸟的翼、鲸的鳍、猫的前肢在骨骼结构上高度一致，功能却不同，这类同源器官说明它们有共同祖先。分子生物学证据：比较不同生物的 DNA 或蛋白质的差异，差异越小则亲缘关系越近；人与黑猩猩的 DNA 相似度超过 98%。
生物进化的总趋势与历程
三条总趋势：由简单到复杂、由低等到高等、由水生到陆生。植物：藻类 → 苔藓 → 蕨类 → 裸子植物 → 被子植物。动物：原始单细胞动物 → 无脊椎动物 → 鱼类 → 两栖类 → 爬行类 → 鸟类和哺乳类。注意进化是分支的树而不是一条直线，现存各类群是树上并存的枝条，不是谁变成了谁。
人类的起源与进化
人类和现代类人猿（黑猩猩、大猩猩、长臂猿等）有共同的祖先——森林古猿，而不是人由黑猩猩进化而来。约几百万年前，东非森林大面积减少，一部分古猿被迫下地生活，逐渐直立行走，前肢解放后制造和使用工具，脑容量不断增大，进而产生语言和社会协作。关键顺序是：直立行走 → 使用和制造工具 → 脑容量增大 → 产生语言。
实验与探究
用彩色纸屑模拟自然选择。取绿色卡纸作「草地」，把红、黄、绿三色小纸片各 30 片均匀撒在上面，一位同学充当「捕食者」，每次只看一眼、随手捡起一片，重复 30 次；把剩下的纸片按颜色统计后，每种颜色按剩余数量「繁殖」（数量加倍），再重复上述过程三轮。
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目的：模拟自然选择使保护色形成的过程。
现象：每一轮之后，与背景颜色接近的绿色纸片剩余比例都上升，红、黄色纸片比例持续下降；三轮后绿色占绝大多数。
分析：（1）「捕食者随手捡」模拟捕食压力，与背景差异大的个体更容易被发现，相当于不利变异被淘汰。（2）「按剩余数量加倍」模拟遗传和过度繁殖，使有利变异能在后代中被积累放大。（3）三色纸片的存在模拟了变异的多样性，且这种多样性在选择之前就已存在。
结论：保护色是自然选择长期作用的结果，不是生物为适应环境主动变色。
模型局限：真实种群中变异是持续产生的，而纸片颜色不会新增；真实选择压力也不止捕食一种。
经典例题
英国某工业区在 1850 年时桦尺蛾种群中深色个体占 1%，浅色占 99%；随着工业发展树干被煤烟熏黑，1900 年时深色个体上升到 95%；20 世纪后期治理污染，树干恢复浅色，2000 年时深色个体降至 20%。请用自然选择学说解释，并计算 1850 年到 1900 年间深色个体比例增加的倍数。
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第一步：确认变异先于选择。依据「变异是不定向的且先于环境存在」，1850 年种群中已经存在深色个体（占 1%），并不是树干变黑后才「变」出来的。
第二步：解释 1850—1900 年的变化。依据「适者生存」，树干变黑后，深色蛾停在树干上不易被鸟发现（保护色有利），生存和繁殖机会大；浅色蛾暴露明显，被大量捕食。经过多代定向积累，深色比例由 1% 升到 95%。
第三步：计算增加的倍数。依据「倍数等于后量除以前量」：
即深色个体比例增加到原来的 95 倍。
第四步：解释 20 世纪后期的回落。依据同一学说，环境改变后选择方向也随之改变：树干恢复浅色，浅色蛾重新获得优势，深色比例回落到 20%。这说明**「适者」是相对于特定环境而言的，没有绝对的优劣**。
第五步：提炼答题模板。凡这类题都按三句写：环境中原本存在某种变异 → 环境改变使某种变异变得有利 → 有利个体生存繁殖机会大，该性状比例逐代升高。
答：增加到原来的 95 倍；体色变化是自然选择的结果，选择方向随环境改变而改变。
难点与易错点
- 说「为了适应环境而产生变异」：变异是不定向、先发生的，环境只起选择作用。凡「为了……而变」的表述都错。
- 说「人是由黑猩猩进化来的」：人和现代类人猿有共同祖先（森林古猿），是并列的分支，不是先后关系。
- 把「适者生存」理解为「最强者生存」：适者指适合当时环境者，环境变了，原先的适者可能变成被淘汰者。
- 认为长期使用某器官会遗传给后代：这是拉马克的观点。只有遗传物质发生改变的变异才能传给后代。
- 忘记化石是最直接的证据：解剖学（同源器官）和分子生物学证据是补充，化石才是「直接看到过去」的那一类。
- 把进化画成一条直线：进化是分支的树，现存鱼类不会再变成两栖类，它们是各自演化的旁支。
- 弄反人类进化的关键顺序：先直立行走，才有前肢解放、制造工具、脑容量增大和语言。
生活中的应用
- 抗生素滥用与耐药菌：细菌中本来就有少数耐药个体，滥用抗生素等于替耐药菌清扫竞争者，几代之后耐药菌成为主流。这是发生在几周内的自然选择。
- 害虫抗药性与农药轮换：同一种农药长期使用必然失效，杭州郊区的茶园和菜地采用轮换药剂、生物防治，就是为了不给某一种抗性变异持续的选择压力。
- 西溪湿地的鸟类保护：保护栖息地实际是保护种群中的遗传多样性。多样性越高，环境变化时种群里存在「适者」的可能性越大。
- 良渚出土人骨与稻作遗存：通过骨骼形态和 DNA 分析可以追溯人群迁徙关系，用的正是分子生物学证据的思路。
生活应用题 1 · 茶园里的抗药性叶蝉
杭州某茶园开始使用某种农药时，茶小绿叶蝉种群中抗药个体占 0.5%。连续使用该农药 6 年后，抗药个体上升到 80%。（1）用自然选择学说解释这一变化。（2）若种群总数保持 20 万只不变，抗药个体数量增加了多少只？
分步解：
- 说明变异的来源。依据「变异先于选择」，抗药变异在使用农药之前就已存在（占 0.5%），农药并没有「使」叶蝉产生抗药性。
- 说明选择过程。依据「适者生存」，喷药后不抗药个体大量死亡，抗药个体存活并繁殖，抗药基因的比例逐年升高，6 年后达到 80%。
- 求原有抗药个体数： 只。
- 求 6 年后抗药个体数： 只。
- 求增加量： 只，即增加了 15.9 万只。
- 对策：轮换不同作用机理的药剂、结合黄板诱杀和天敌控制，避免单一农药形成持续的定向选择压力。
生活应用题 2 · 由 DNA 差异排亲缘关系
某研究比较了四种动物与人的同一种蛋白质氨基酸序列差异数：黑猩猩 0 个、恒河猴 1 个、鸡 13 个、鲤鱼 21 个。（1）按与人的亲缘关系由近到远排序。（2）这属于哪一类进化证据？说明判断依据。
分步解：
- 明确判断标准。依据「分子差异越小，亲缘关系越近」，差异数可直接作为亲缘远近的指标。
- 排序：差异数由小到大为黑猩猩 0、恒河猴 1、鸡 13、鲤鱼 21，故亲缘关系由近到远是黑猩猩 → 恒河猴 → 鸡 → 鲤鱼。
- 判断证据类型：比较的是蛋白质（或 DNA）的分子组成，属于分子生物学证据。
- 与其他证据比对：这一排序与化石记录反映的分支先后（鱼类最早、鸟类较晚、灵长类最晚）完全一致，两类独立证据互相印证，结论因此更可靠。
- 答：黑猩猩最近、鲤鱼最远；属分子生物学证据，依据是分子差异与亲缘关系的正相关。
考点
- 选择题·高频：自然选择学说四要点的辨析，判断「为了适应而变异」类错误表述
- 选择题·高频：拉马克与达尔文观点的区别
- 填空题·高频：生物进化的三条总趋势与植物、动物的进化历程
- 填空题·高频：三类进化证据，化石为最直接证据；同源器官说明共同祖先
- 简答题·高频：用自然选择学说解释保护色、耐药菌、抗药性害虫的形成（三句式模板）
- 计算题：由比例变化求倍数、求个体数量变化；探究题：模拟保护色形成的实验分析、人类进化的关键顺序
中考真题
下列关于生物进化的说法中正确的是（ ）A. 长颈鹿因为经常伸长脖子吃高处的叶子，脖子才变长 B. 抗生素的使用使细菌产生了抗药性变异 C. 人的上肢与鲸的鳍属于同源器官，说明二者有共同祖先 D. 现存的鱼类将来会进化成两栖类
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逐项分析：
- A 错：这是拉马克的用进废退观点。正确解释是种群中原有脖子长短的变异，环境淘汰了短脖子个体。
- B 错：抗药性变异本来就存在，抗生素只起选择作用，不能「使」细菌产生变异。
- C 对：同源器官骨骼结构相似而功能不同，是共同祖先的解剖学证据。
- D 错：进化是分支的树，现存鱼类是与两栖类并列的分支，不会重演历史变成两栖类。
答案：C。
某海岛上原有的一种昆虫既有长翅个体也有残翅个体。该岛常年狂风。多年后调查发现，长翅个体几乎消失，残翅个体占绝大多数。请用达尔文自然选择学说解释这一现象，并说明如果该岛此后风力长期减弱，可能出现什么变化。
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第一步：指出变异的存在与性质。依据「变异不定向且先于选择」，岛上昆虫原本就同时存在长翅和残翅的可遗传变异。
第二步：分析选择压力。依据「生存斗争」，海岛常年狂风，长翅个体容易被吹到海里而死亡；残翅个体不易起飞，能留在岛上，因此残翅是有利变异。
第三步：说明积累过程。依据「适者生存」和「过度繁殖」，残翅个体生存并繁殖后代的机会大，其比例在世代中逐渐升高，最终占绝大多数。
第四步：预测风力减弱后的变化。依据「选择方向随环境改变」，风力长期减弱后，长翅带来的觅食和扩散优势重新显现，长翅个体比例可能回升。但若长翅变异在此前已被淘汰殆尽，缺少可供选择的材料，回升会非常缓慢——这也说明保护遗传多样性的重要性。
答：残翅是原有变异，狂风环境选择保留了它；风力减弱后长翅比例可能回升，快慢取决于种群中是否还保留长翅变异。