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2019年高考生物 培優(yōu)講堂 種群基因頻率與基因型頻率的計算題型歸納 新人教版必修2 一、比較基因頻率和基因型頻率 基因頻率 基因型頻率 公式 某基因頻率＝該基因的數(shù)目/該基因與其等位基因的總數(shù)×100% 某基因型頻率＝該基因型的個體數(shù)/總個體數(shù)×100% 外延 生物進化的實質(zhì)是種群基因頻率的改變 基因型頻率改變，基因頻率不一定改變 二、基因頻率的計算規(guī)律 1．基因位于常染色體上時 (1)已知基因型的個體數(shù)，求基因頻率 某基因的頻率＝[(純合子個數(shù)×2＋雜合子個數(shù))÷(總個數(shù)×2)]×__100%。 (2)已知基因型頻率，求基因頻率 某基因的頻率＝該基因純合子的基因型頻率＋×該 基因雜合子的基因型頻率。 2．基因位于性染色體上時 性染色體上的基因有可能成單存在，如紅綠色盲基因，Y染色體上無等位基因，因此男性基因總數(shù)與女性體內(nèi)等位基因總數(shù)有差別，在確定種群等位基因及其總數(shù)時應(yīng)分別考慮。如色盲基因頻率＝×100%。 3．遺傳平衡定律(哈迪一溫伯格定律) (1)成立前提 ①種群非常大；②所有雌雄個體之間自由交配；③沒有遷入和遷出；④沒有自然選擇；⑤沒有基因突變。 (2)計算公式 當?shù)任换蛑挥袃蓚€時(A、a)，設(shè)p表示A的基因頻率，q表示a的基因頻率，則：基因型AA的頻率＝p2，基因型Aa的頻率＝2pq，基因型aa的頻率＝q2。 (3)如果一個種群達到遺傳平衡，其基因頻率應(yīng)保持不變。 易錯警示！　自交與自由交配后代的基因頻率和基因型頻率的變化分析：(1)雜合子連續(xù)自交時，盡管基因頻率不變，但后代的基因型頻率會發(fā)生改變，表現(xiàn)為純合子的頻率不斷增大，雜合子的頻率不斷減小。(2)在無基因突變、各種基因型的個體生活力相同時，自由交配遵循遺傳平衡定律，上下代之間種群的基因頻率及基因型頻率不變。 三、計算類型歸納與典例 , 已知種群中各基因型個體數(shù)求基因頻率 從一個群體中抽取基因型為AA、Aa、aa的個體數(shù)分別是40、50、10，求A、a的基因頻率。 方法一　先求總基因個數(shù)，再分別求基因頻率 該群體總基因個數(shù)為200，A的基因頻率為＝65%，a的基因頻率為＝35%。 方法二　公式法求解 A的基因頻率＝AA的基因型頻率＋×Aa的基因型頻率＝＋×＝65%；a的基因頻率＝1－65%＝35%。 答案　65%　35% , 已知種群中某種純合子比例求基因頻率 某性狀由常染色體上的一對等位基因控制(用A、a表示)，某種群中顯性類型所占比例為36%，求該種群中AA、Aa及aa基因型頻率。 分析：由顯性類型A_為36%可推知aa＝64%。 則a＝＝＝，A＝ 故AA＝＝＝4%，Aa＝2××＝＝32%。 ,已知某性狀個體數(shù)求基因頻率及基因型頻率 一種蛾中控制淺顏色的等位基因是隱性的，控制深顏色的等位基因是顯性的。假設(shè)有640只淺色的蛾和369只深色的蛾，群體符合哈代—溫伯格平衡定律，那么雜合子蛾的基因型頻率求解如下： 設(shè)顯性基因頻率為p，隱性基因頻率為q，根據(jù)(p＋q)2＝p2＋2pq＋q2＝1，已知q2＝≈0.63 因此，q≈0.8， 又因為p＋q＝1，所以p＝1－q＝1－0.8＝0.2，根據(jù)哈代—溫伯格平衡定律，雜合子蛾在群體中應(yīng)為：2pq＝2×0.8×0.2＝0.32，因此，雜合子蛾的基因型頻率為0.32。 ,染色體上基因頻率的計算 某小學關(guān)于色盲的基因型比例為XBXB∶XBXb∶XbXb∶XBY∶XbY＝44%∶5%∶1%∶43%∶7%，則b的基因頻率為(　　)。 A．10.5% B．5% C．14% D．9.3% 解析　解答此類題型可以將百分號去掉，當做個體數(shù)按定義公式計算，去掉“%”計算，b的基因頻率＝≈9.3%。 答案　D [專項集訓(xùn)] 1．(經(jīng)典高考題)蝸牛的有條紋(A)對無條紋(a)為顯性。在一個地區(qū)的蝸牛種群內(nèi)，有條紋(AA)個體占55%，無條紋個體占15%，若蝸牛間進行自由交配得到F1，則A基因的頻率和F1中Aa基因型的頻率分別是 (　　)。 A．30%，21% B．30%，42% C．70%，21% D．70%，42% 解析　根據(jù)題意可知，Aa個體占30%，蝸牛間進行自由交配時，產(chǎn)生A配子的基因頻率＝55%＋30%×＝70%，a配子的基因頻率＝15%＋30%×＝30%，自由交配得到F1各基因型的頻率比例為AA∶Aa∶aa＝49%∶42%∶9%，統(tǒng)計得到A基因的頻率為49%＋42%×＝70%，故D正確。 答案　D 2．某昆蟲種群中，基因A決定翅色為綠色，基因a決定翅色為褐色，AA、Aa、aa的基因型頻率分別為0.3、0.4和0.3。假設(shè)該種群非常大，所有的雌雄個體間都能自由交配并能產(chǎn)生后代，沒有遷入和遷出，不發(fā)生突變和選擇，則在理論上該種群的子代中aa的基因型頻率為 (　　)。 A．0.25 B．0.3 C．0.4 D．0.5 解析　本題考查基因頻率和基因型頻率的計算，可利用相關(guān)的計算公式直接解題。根據(jù)題意，首先可根據(jù)公式：某基因的頻率＝該基因純合子的基因型頻率＋該基因雜合子的基因型頻率，計算得A、a的基因頻率都為0.5。然后再按題中的假設(shè)條件，可用遺傳平衡定律計算，則理論上該種群子代中aa的基因型頻率為0.5×0.5＝0.25。 答案　A 3．某色盲家系的基因型及對應(yīng)人數(shù)如下：XAXA為40人、XAXa為7人、XaXa為3人、XAY為47人、XaY為3人，求XA、Xa的基因頻率。 解析　求伴性遺傳中某基因的頻率時，要注意某性染色體上是否具有該基因，否則容易出錯。本題中，Y染色體上沒有色盲基因，故總基因個數(shù)為150，Xa的基因頻率＝≈10.7%、XA的基因頻率＝≈89.3%。 答案　89.3%　10.7% 4．已知A和a為控制人類某一隱性遺傳病的等位基因(在常染色體上)，在某一地區(qū)，基因a的頻率q＝1%，請寫出基因型AA、Aa和aa的頻率及基因型為Aa的雜合子占正常人的比例。 解析　據(jù)“遺傳平衡定律”，基因A的頻率p＝1－1%＝99%，故基因型AA的頻率為p2＝＝98.01%，基因型Aa的頻率為2pq＝2×1%×99%＝198/1002＝1.98%，基因型aa的頻率為q2＝(1%)2＝0.01%。則在正常人中雜合子的比例為Aa/(AA＋Aa)＝(198/1002)/(992/1002＋198/1002)＝2/101。 答案　98.01%　1.98%　0.01%　2/101 5．一隨機配種的野豬種群中出現(xiàn)了一個矮小個體，實驗證明這是常染色體上的一個基因發(fā)生顯性突變引起的。調(diào)查顯示36%的野豬體型為矮小型，下列敘述正確的是 (　　)。 A．此種群有64%正常體型的豬 B．此種群顯性等位基因出現(xiàn)的概率為60% C．此種群含雜合子的概率為16% D．此種群隱性等位基因出現(xiàn)的概率為40% 解析　由題意可知，正常體型的豬是隱性純合子，在整個種群中占64%，因此，隱性基因出現(xiàn)的概率是80%，顯性基因出現(xiàn)的概率是20%，該種群中含雜合子的概率是32%。 答案　A (時間：30分鐘) 基礎(chǔ)對點練——考綱對點·夯基礎(chǔ) 考點一　現(xiàn)代進化理論的內(nèi)容(Ⅱ)及進化論科學史 1．從現(xiàn)代生物進化理論看，達爾文自然選擇學說的缺陷主要是 (　　)。 ①自然選擇學說不能科學地解釋生物進化的多樣性的原因?、谧匀贿x擇學說認為生物個體是生物進化的基本單位　③自然選擇學說對遺傳和變異的本質(zhì)未能作出科學的解釋?、茏匀贿x擇學說不能解釋物種大爆發(fā)等現(xiàn)象　⑤自然選擇學說不能科學地解釋生物適應(yīng)性的原因 A．①②③ B．①③④ C．①②④ D．②③④ 解析　達爾文自然選擇學說認為生物個體是生物進化的基本單位，而現(xiàn)代生物進化理論則認為種群是生物進化的基本單位；受當時科學發(fā)展水平的限制，還不能科學地闡述遺傳和變異的本質(zhì)；達爾文強調(diào)物種形成都是漸變的結(jié)果，不能很好地解釋物種大爆發(fā)等現(xiàn)象。 答案　D 2．根據(jù)現(xiàn)代生物進化理論的概念圖，判斷下列有關(guān)①②③④的說法中正確的是(　　)。 A．①表示新物種形成 B．樺尺蠖體色的基因頻率由s(灰色)95%變?yōu)镾(黑色)95%的原因是② C．③表示隔離是物種形成的必要條件 D．④是物種的多樣性 解析　進化的實質(zhì)是①種群基因頻率的改變；樺尺蠖體色的基因頻率由s(灰色)95%變?yōu)镾(黑色)95%的原因是②突變、基因重組以及自然選擇等；現(xiàn)代生物進化理論的核心是③自然選擇學說；④內(nèi)容包括基因多樣性、物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性。 答案　B 3．現(xiàn)代生物進化理論是在達爾文自然選擇學說的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。現(xiàn)代生物進化理論的觀點對自然選擇學說的完善和發(fā)展表現(xiàn)在 (　　)。 ①突變和基因重組是產(chǎn)生進化的原材料　②種群是生物進化的基本單位?、圩匀贿x擇是通過生存斗爭實現(xiàn)的　④生物進化的實質(zhì)是種群基因頻率的改變?、莞綦x導(dǎo)致物種的形成　⑥自然選擇決定生物進化的方向 A．①②④⑤ B．②③④⑤⑥ C．①②③④⑤ D．①②③⑤ 解析　自然選擇是通過生存斗爭實現(xiàn)的、自然選擇決定生物進化方向都是達爾文自然選擇學說的內(nèi)容，而①②④⑤都是現(xiàn)代生物進化理論對自然選擇學說的完善和發(fā)展。 答案　A 4．(xx·廣州測試一)有關(guān)生物進化的敘述，正確的是 (　　)。 A．隔離與新物種形成是達爾文自然選擇學說的主要內(nèi)容之一 B．突變、基因重組和生殖隔離是新物種形成的三個基本環(huán)節(jié) C．共同進化是指同種生物之間和不同種生物之間相互選擇共同發(fā)展的過程 D．種群基因頻率發(fā)生了定向改變，一定發(fā)生了生物進化，但不一定產(chǎn)生了新物種 解析　達爾文自然選擇學說包括過度繁殖、生存斗爭(也叫生存競爭)、遺傳和變異、適者生存，A錯。新物種形成的三個基本環(huán)節(jié)是突變和基因重組、自然選擇、隔離，B錯。共同進化是指不同物種之間、生物與無機環(huán)境之間在相互影響中不斷進化和發(fā)展，C錯。種群基因頻率的改變是生物進化的實質(zhì)，新物種形成的標志是生殖隔離，D正確。 答案　D 考點二　生物進化與生物多樣性的形成(Ⅱ) 5．(山東濰坊三縣最后一次模擬)下列四組圖是關(guān)于生物進化方面的證據(jù)。下列相關(guān)敘述中，正確的是 (　　)。 A．圖甲中四種地雀喙的差異是由于不同食物的刺激所致的不同變異 B．圖乙中昆蟲的兩類翅形的形成是對環(huán)境的主動適應(yīng) C．圖丙是兩種體色的樺尺蛾，它們的性狀分化證實了物種形成的機制 D．圖丁中捕食關(guān)系對兩者都是有益的，捕食者的存在有利于增加物種多樣性 解析　圖甲中四種地雀喙的差異、圖乙中昆蟲的兩類翅形的形成及圖丙中是兩種體色的樺尺蛾都是自然選擇作用的結(jié)果。 答案　D 6．(xx·福建石獅聯(lián)考)生物多樣性的形成是生物進化的結(jié)果，以下說法正確的是 (　　)。 A．體現(xiàn)了個體水平、生態(tài)系統(tǒng)水平上的多樣性 B．內(nèi)容包括基因多樣性、物種多樣性、種群多樣性 C．研究這一進化歷程的主要依據(jù)是進化理論的構(gòu)建 D．生物多樣性形成是生物由低等到高等進化的必然結(jié)果 解析　生物多樣性包括基因多樣性、物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性；了解生物多樣性形成的進化歷程的主要依據(jù)是化石；生物多樣性的形成是共同進化的結(jié)果，也是生物由低等向高等進化的必然結(jié)果。 答案　D 7．(xx·濟南一輪驗收練習)如圖是我國黃河兩岸a、b、c、d 4個物種及其演化關(guān)系的模型，請據(jù)圖分析下列說法錯誤的是 (　　)。 A．由a物種進化為b、c兩個物種經(jīng)歷了從地理隔離到生殖隔離的過程 B．黃河北岸的b物種遷回黃河南岸后，不與c物種進化為同一物種，內(nèi)因是種群的基因庫不同，外因是存在地理隔離 C．c物種的種群基因頻率發(fā)生了變化，則該物種一定在進化 D．判斷物種d是否是不同于物種b的新品種的方法是觀察兩個物種的生物能否自由交配，并產(chǎn)生可育后代 解析　a物種分布在黃河兩岸進化為b、c兩個物種經(jīng)歷了從地理隔離到生殖隔離的過程．b進入黃河南岸后，與c不存在地理隔離；c生物進化的實質(zhì)是種群基因頻率發(fā)生了變化；是否具有生殖隔離是判斷是否屬于兩個物種的標志。 答案　B 考點三　基因頻率及其運算 8．下列有關(guān)基因頻率和基因型頻率的敘述正確的是 (　　)。 A．基因頻率改變一定導(dǎo)致基因型頻率改變 B．基因型頻率改變一定導(dǎo)致基因頻率改變 C．基因型頻率改變一定導(dǎo)致生物進化 D．基因頻率改變一定導(dǎo)致新物種形成 解析　A項對，基因頻率改變，基因型頻率一定改變；B項錯，基因型頻率改變，基因頻率不一定改變，如雜合子自交后代的基因型頻率會發(fā)生改變，但基因頻率不變；C項錯，基因頻率的改變一定導(dǎo)致生物進化；D項錯，新物種形成的標志是生殖隔離的形成，基因頻率的改變不一定產(chǎn)生新物種。 答案　A 9．(xx·江蘇鹽城調(diào)研)某種群中EE、Ee、ee的基因型頻率如下左圖，圖中陰影部分表示繁殖成功率低的個體。則該種群經(jīng)多代選擇后三種基因型頻率最可能是 (　　)。 解析　分析圖示可知，基因型為EE的個體繁殖成功率低，則產(chǎn)生的后代較少，基因型為ee的個體繁殖成功率高，產(chǎn)生的后代較多。 答案　C 10．據(jù)調(diào)查，某小學學生中基因型及比例為XBXB(42.32%)、XBXb(7.36%)、XbXb(0.32%)、XBY(46%)、XbY(4%)，則在該群體中B和b的基因頻率分別為 (　　)。 A．6%、8% B．8%、92% C．78%、92% D．92%、8% 解析　假設(shè)被調(diào)查的總?cè)藬?shù)為100個，由于B和b這對等位基因只存在于X染色體上，Y染色體上無相應(yīng)的等位基因，故基因總數(shù)為150個，而B和b基因的個數(shù)分別為42.32×2＋7.36＋46＝138，7.36＋0.32×2＋4＝12，故B的基因頻率為×100%＝92%，b的基因頻率為×100%＝8%。 答案　D 提能強化練——考點強化·重能力 11．(xx·濰坊一模)一對等位基因(F、f)位于常染色體上，經(jīng)調(diào)查兔群中，雌兔基因型頻率FF(30%)、Ff(60%)、ff(10%)；雄兔基因型頻率FF(20%)、Ff(40%)、ff(40%)。假設(shè)隨機交配，且后代生活力一致，則子代中 (　　)。 A．基因型頻率改變，該群體發(fā)生了進化 B．Ff基因型頻率為52% C．F基因頻率雌兔為60%、雄兔為40% D．雌兔、雄兔的基因型頻率不同，進化方向相同 解析　本題考查生物進化的相關(guān)知識，意在考查考生對基因型頻率與基因頻率的辨別能力及計算能力。生物進化的實質(zhì)是種群基因頻率的改變，該種群隨機交配，且子代生活力一致，則基因頻率不發(fā)生改變，即該種群沒有發(fā)生進化，A、D錯誤。雌兔中F的基因頻率為30%＋60%×＝60%，f＝40%，雄兔中F的基因頻率為20%＋40%×＝40%，f＝60%，隨機交配后，子代的基因頻率不變，根據(jù)遺傳平衡定律，子代中Ff的基因型頻率為60%×60%＋40%×40%＝52%，B正確。在子代中，F(xiàn)基因頻率在雌兔、雄兔中均為50%，C錯誤。 答案　B 12．(xx·江西重點中學第一次聯(lián)考)在一個海島上，一種海龜中有的腳趾是連趾(ww)，有的腳趾是分趾(WW、Ww)，連趾便于劃水，游泳能力強，分趾則游泳能力較弱。若開始時，連趾和分趾的基因頻率各為0.5，當海龜數(shù)量增加到島上食物不足時，連趾的海龜容易從海水中得到食物，分趾的海龜則不易獲得食物而餓死，若干萬年后，基因頻率變化成W為0.2，w為0.8。下列回答正確的是 (　　)。 A．任一海龜都含有該種群基因庫的全部基因 B．根據(jù)題中信息可知該海島上的海龜沒有發(fā)生進化 C．可以預(yù)測再過若干萬年后該海島上的海龜中一定能產(chǎn)生新物種 D．基因頻率變化后，從理論上計算，海龜種群中連趾占整個種群的比例為64%，分趾的海龜中雜合子所占的比例為 解析　基因庫是一個種群中全部個體所含有的全部基因，一個個體含有的基因只是基因庫的一部分；生物進化的實質(zhì)是種群基因頻率的改變；新物種的產(chǎn)生受環(huán)境等許多因素的影響，不能預(yù)測能否產(chǎn)生新物種；ww＝0.82＝0.64，WW＝0.22＝0.04，Ww＝2×0.8×0.2＝0.32，Ww/(WW＋Ww)＝。 答案　D 大題沖關(guān)練——綜合創(chuàng)新·求突破 13．(xx·山東煙臺診斷)圖中地雀A與地雀B可以交配產(chǎn)生可育后代，地雀C與地雀A、B之間不能互相交配。下圖甲、乙、丙是關(guān)于地雀的進化、發(fā)展過程示意圖，請分析回答： (1)上述地雀之間的關(guān)系能體現(xiàn)基因多樣性的類型是________。能體現(xiàn)物種多樣性的類型是________。 (2)若干年后，小島上出現(xiàn)地雀C的進化機制是_______________________。 (3)若圖乙時期，小島和大陸的兩個地雀種群的相關(guān)基因型種類和個體數(shù)如下表。 甲 基因型 AATT AaTT aaTT AATt AaTt aaTt AAtt Aatt aatt 總數(shù) 個體數(shù) 20 22 4 20 12 3 9 8 2 100 乙 基因型 AATT AaTT aaTT 個體數(shù) 196 168 36 400 ①種群甲和種群乙的基因庫相比較，甲種群基因庫________(填“大”或“小”)。 ②種群甲的基因A的頻率為________。種群甲與種群乙相比，基因A頻率更能保持穩(wěn)定的是種群________。 ③已知上表中乙種群每個個體有2×104個基因，每個基因的突變概率都是10－5，則該種群中出現(xiàn)突變的基因數(shù)是________。 解析　(1)地雀A與地雀B可以交配產(chǎn)生可育后代，屬于同一物種。同一物種的個體之間也存在基因差異，存在基因多樣性；地雀C與地雀A、B之間不能互相交配，產(chǎn)生了生殖隔離，屬于不同的物種，能夠體現(xiàn)物種多樣性。(3)①甲種群個體數(shù)只有100個，乙種群個體數(shù)有400個，因此甲種群基因庫小。②種群甲的基因A的頻率為×100%＝×100%＝70%；由于乙種群相同基因型的個體數(shù)量比較集中，而且數(shù)目較多，因此基因A頻率更能保持穩(wěn)定。③乙種群出現(xiàn)突變的基因數(shù)為2×104×10－5×400＝80。 答案　(1)A和B　A(B)和C　(2)地雀種群因突變和基因重組形成不同的表現(xiàn)型；由于地理隔離將種群分裂為二，阻斷了基因交流；大陸與小島不同環(huán)境的自然選擇導(dǎo)致兩個種群的基因頻率向不同的方向變化；達到一定程度時，兩個種群之間產(chǎn)生生殖隔離，形成新種C (3)①小　②70%　乙?、?0 14．1萬年前，科羅拉多大峽谷中的松鼠被一條河流分隔成兩個種群，兩個種群現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)生明顯的分化。研究人員指出，經(jīng)過長期演化可能形成兩個物種，如圖所示。請分析回答下列問題： (1)結(jié)合現(xiàn)代生物進化理論分析可知，a、c分別表示________、________，b的實質(zhì)變化是________。 (2)①～⑥的存在說明了_____________________________________________。 (3)原松鼠種群中黑毛基因A的基因頻率為50%。環(huán)境變化后，峽谷北側(cè)山高林密，生活于其中的松鼠種群中基因型為AA、Aa的個體數(shù)量在一年后各增加20%，基因型為aa的個體數(shù)量減少20%，則一年后a的基因頻率約為________，基因型為aa的個體的比例約為________。 解析　松鼠種群由于地理隔離而形成兩個種群，在不同的環(huán)境選擇下進化，產(chǎn)生各種特異性變異，導(dǎo)致種群基因頻率發(fā)生差異性變化，直至產(chǎn)生生殖隔離成為不同物種。由題意可知，A的基因頻率為50%，則原來種群中AA、Aa、aa的基因型頻率分別為25%、50%、25%，可設(shè)其分別為25只、50只、25只，則一年后種群中基因型為AA、Aa、aa的個體數(shù)量分別為30只、60只、20只，其基因型頻率分別約為27.27%、54.55%、18.18%，所以此時a的基因頻率約為45.45%。 答案　(1)地理隔離　生殖隔離　種群基因頻率的改變　(2)變異是不定向的　(3)45.45%　18.18% 15．(xx·濟南12月質(zhì)量調(diào)研)果蠅是常用的遺傳學研究的實驗材料，據(jù)資料顯示，果蠅體細胞中約有104對基因，現(xiàn)有一黑腹果蠅的野生種群，約有107個個體，請分析回答以下問題： (1)通過果蠅和其他生物的群體遺傳學等的研究，可得出生物進化的基本單位是________，一個這樣的單位含有的全部基因構(gòu)成一個________，在生物進化過程中，________使種群的基因頻率定向改變并決定生物進化的方向。 (2)該種群中果蠅有多種多樣的基因型，主要是通過有性生殖過程中的________而形成的。 (3)隨機從種群中抽取100只果蠅，測知基因型AA(灰身)35只，Aa(灰身)60只，aa(黑身)5只，請問A的基因頻率為________。 (4)現(xiàn)代進化理論認為物種形成和生物進化要經(jīng)過三個基本環(huán)節(jié)：________、________和________。新物種形成的標志是________。 解析　(1)種群是生物進化的基本單位；自然選擇使種群的基因頻率定向改變并決定生物進化的方向。(3)隨機從種群中抽取100只果蠅，測知基因型AA(灰身)35只，Aa(灰身)60只，aa(黑身)5只，則A的基因頻率＝＝0.65。 答案　(1)種群　基因庫　自然選擇　(2)基因重組 (3)0.65　(4)突變和基因重組　自然選擇　隔離　生殖隔離