物种形成
生物学· 第18单元：选择与进化· 20 分钟阅读
1. 物种的定义★★☆☆☆⏱ 5 min
除非题目明确要求其他定义，否则生物学物种概念是CIE A-Level生物学答题中要求的标准定义。
生物学物种概念
能够实际或潜在杂交的自然种群，可产生可育后代，且与其他此类种群存在生殖隔离。
例:
马和驴可以杂交产生骡，但骡不可育，因此它们被划分为不同物种。
解释为什么即使狮子和老虎在圈养条件下能产生可育的狮虎兽，它们仍被划分为不同物种。
- 1
应用生物学物种定义，该定义要求杂交发生在自然种群中。
- 2
野外环境中，狮子和老虎占据不同栖息地，具有不同的交配行为，因此它们永远不会自然杂交。
- 3
不满足自然杂交的要求，因此它们在自然环境中存在生殖隔离，故被划分为不同物种。
2. 异域物种形成★★☆☆☆⏱ 6 min
异域物种形成是最常见的物种形成形式，由阻断种群间基因流的地理隔离驱动。
异域物种形成
当物理地理屏障将一个种群分为两个隔离群体，阻断杂交和基因流时发生的物种形成。
分离后，每个种群都会根据当地环境承受不同的选择压力。由于自然选择、遗传漂变和新突变，等位基因频率会在世代间发生改变，导致遗传和表型分化。最终，种群差异大到即使屏障消失，它们也无法再杂交产生可育后代。
解释地理隔离如何导致大峡谷分隔的松鼠发生物种形成。
- 1
最初，整个区域只有一个可相互杂交的松鼠种群，共享同一个基因库。
- 2
大峡谷的形成产生了永久的物理屏障，将种群分为两个无法跨越杂交的隔离群体。
- 3
峡谷两侧不同的环境条件（食物来源、捕食者）给每个群体带来了不同的选择压力。
- 4
经过多代，自然选择改变了等位基因频率，导致两个种群之间产生了巨大的遗传和表型差异。
- 5
当两个种群再次接触时，它们无法再杂交产生可育后代，因此形成了两个新物种。
Exam tip:
一定要提及等位基因频率的改变，而不仅仅是表型改变，因为这是CIE考试中的关键采分点。
3. 同域物种形成★★★☆☆⏱ 6 min
同域物种形成不需要地理隔离：新物种在同一地理区域内从亲本种群中形成。植物中最常见的机制是多倍体化，而动物中也可通过对不同生态位的分裂选择发生。
同域物种形成
在同一地理区域内发生的物种形成，没有物理屏障阻断新物种与亲本种群之间的基因流。
解释多倍体如何导致栽培小麦瞬间发生同域物种形成。
- 1
二倍体（2n = 14）亲本小麦在减数分裂中出错，产生了二倍体配子（n = 14，而不是正常的n = 7）。
- 2
两个二倍体配子在受精时融合，产生了四倍体后代（4n = 28），含有四整套染色体。
- 3
如果四倍体与野生二倍体杂交，产生的后代是三倍体（3n = 21）。三倍体减数分裂时染色体无法正确配对，因此杂种不育。
- 4
四倍体可以自花授粉，或与其他四倍体杂交产生可育的四倍体后代。
- 5
新的四倍体种群在同一区域内与亲本二倍体种群存在生殖隔离，因此瞬间形成了新物种。
Exam tip:
记住核心区别：异域物种形成需要地理隔离，同域物种形成不需要。这是常见的比较题考点。
4. 生殖隔离★★★☆☆⏱ 3 min
生殖隔离是所有物种形成的决定性最终步骤。它分为合子前（合子形成前）和合子后（合子形成后）两类：
合子前隔离：阻止合子形成。例如：不同的交配季节、不同的交配信号、生理不兼容、配子不兼容。
合子后隔离：合子形成后降低杂种的育性或存活力。例如：杂种不活、杂种不育、杂种衰败。
测试你对隔离类型的理解：
以下哪项是合子后隔离的例子？
两种鸟类的求偶鸣唱不同
两种鱼类的杂种后代始终不育
两种植物的开花时间不同
一种哺乳动物的精子无法使另一种的卵细胞受精
显示答案
1 —正确！杂种不育发生在合子形成之后，因此属于合子后隔离。其他所有选项都阻止合子形成，因此属于合子前隔离。
5. 常见陷阱
错误做法:
认为地理屏障会引发物种形成所需的适应性突变
原因:
突变是随机的，不是由环境或屏障诱导产生的。屏障仅阻断基因流
正确做法:
应说明屏障隔离了种群，阻断杂交。每个种群中会随机产生突变，不同的选择压力随时间改变等位基因频率
错误做法:
混淆同域和异域物种形成，认为同域物种形成需要地理隔离
原因:
两种物种形成模式的核心区别就是是否存在地理隔离，这是考试中常见的采分点
正确做法:
异域物种形成需要地理隔离；同域物种形成不需要地理隔离，在同一区域内发生
错误做法:
仅根据表型差异定义物种
原因:
CIE要求使用生物学物种概念定义，而不是仅根据外观。外观相似的物种也可能存在生殖隔离
正确做法:
始终将物种定义为能够实际/潜在杂交、产生可育后代，且与其他种群存在生殖隔离的自然种群群体
错误做法:
认为所有物种形成都经过多代逐渐发生
原因:
这仅适用于大多数异域物种形成。多倍体导致的同域物种形成可在一代内发生
正确做法:
异域物种形成经过多代逐渐发生，而多倍体导致的同域物种形成可在一代内瞬间完成
6. 速查表
概念 | 核心特征 | 实例 |
|---|---|---|
生物学物种概念 | 可杂交的自然种群产生可育后代 | 马和驴是不同物种 |
异域物种形成 | 地理隔离阻断基因流 | 大峡谷松鼠物种 |
同域物种形成 | 无地理隔离，同一区域 | 栽培小麦的多倍体化 |
合子前隔离 | 阻止合子形成 | 不同交配季节 |
合子后隔离 | 降低杂种育性/存活力 | 不育的骡杂种 |
7. 常见问题
进化和物种形成的区别是什么？
进化是指种群的等位基因频率在世代间发生的任何改变。物种形成是进化的特定结果，即从祖先种群中形成了一个新的、具有生殖隔离的独立物种。
真题中的出现
AI 根据考纲规律估算的考点位置,请对照官方真题核实准确性。仅作复习重点参考。
- 2022 · 2
描述异域物种形成
- 2023 · 4
比较异域物种形成和同域物种形成
- 2021 · 1
关于生物学物种概念的选择题
深入阅读
下一步
物种形成是产生我们如今地球上生物多样性的核心过程，它连接了自然选择、遗传变异和分类等概念。该知识点为研究地质时间尺度上的进化模式奠定了基础，也是保护和生物多样性相关主题的核心基础。物种形成还依赖于种群的遗传改变，你在学习遗传和变异的遗传基础时会再次接触相关内容。