資源簡(jiǎn)介

6.1生物有共同祖先的證據(jù)學(xué)案
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1.通過(guò)對(duì)化石、比較解剖學(xué)和胚胎學(xué)證據(jù)進(jìn)行比較分析說(shuō)明當(dāng)今生物具有共同的祖先。
2.嘗試通過(guò)細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)等知識(shí)，說(shuō)明當(dāng)今生物在新陳代謝、DNA的結(jié)構(gòu)與功能等方面具有許多共同特征。
【學(xué)習(xí)重難點(diǎn)】
【教學(xué)重點(diǎn)】
基于證據(jù)和邏輯，認(rèn)同生物是不斷進(jìn)化的，當(dāng)今的各種生物來(lái)自共同的祖先。
【教學(xué)難點(diǎn)】
從細(xì)胞和分子生物學(xué)水平找尋當(dāng)今生物具有共同特征和共同祖先的證據(jù)。
【預(yù)習(xí)新知】
地層中陳列的證據(jù)——化石
1.達(dá)爾文的生物進(jìn)化理論
（1）_______學(xué)說(shuō)：指出地球上所有的生物都是由___________進(jìn)化來(lái)的。
（2）自然選擇學(xué)說(shuō)：解釋了________的形成和物種形成的原因。
2.化石
（1）概念：化石是指通過(guò)_________保存在地層中的古代生物的_________、________或__________等。
（2）利用化石可以確定地球上曾經(jīng)生活過(guò)的生物的_______及其形態(tài)、結(jié)構(gòu)、__________等特征。
（3）化石是研究生物進(jìn)化_________、最重要的證據(jù)。
（4）大量化石證據(jù)，證實(shí)了生物是由____________經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代逐漸進(jìn)化而來(lái)的，而且還揭示出生物由______到_____、由低等到高等、由水生到陸生的進(jìn)化順序。
當(dāng)今生物體上進(jìn)化的印跡——其他方面的證據(jù)
1、胚胎學(xué)的概念：指研究動(dòng)植物 胚胎的形成和發(fā)育 過(guò)程的學(xué)科
2、胚胎學(xué)證據(jù)的作用：脊椎動(dòng)物在胚胎發(fā)育早期都有彼此相似的階段，這個(gè)證據(jù)支持了 人和其他脊椎動(dòng)物有共同祖先 的觀點(diǎn)
3、從細(xì)胞和分子學(xué)看，當(dāng)今生物有許多共同的特征，比如都有能進(jìn)行代謝、生長(zhǎng) 和繁殖的細(xì)胞 ，細(xì)胞有共同的 物質(zhì)基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ) 等，這是對(duì)生物有共同祖先這一論點(diǎn)的有力支持。不同生物生物 DNA 和蛋白質(zhì) 等生物大分子的共同點(diǎn)，提示人們當(dāng)今生物有這共同的原始祖先，其差異的大小順序則揭示了 當(dāng)今生物種類親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近，以及它們?cè)谶M(jìn)化史上出現(xiàn)的順序
【易錯(cuò)提示】
（1）通過(guò)對(duì)比不同物種的基因序列，可推斷不同物種的進(jìn)化關(guān)系（ ）
（2）人和魚(yú)的胚胎發(fā)育經(jīng)歷了有鰓裂及有尾的階段，這個(gè)證據(jù)支持了達(dá)爾文的共同由來(lái)學(xué)說(shuō)（ ）
（3）比較解剖學(xué)發(fā)現(xiàn)，不同種類的哺乳動(dòng)物的前肢在形態(tài)上差別很大，這說(shuō)明這些哺乳動(dòng)物不是由共同祖先進(jìn)化來(lái)的（ ）
（4）所有生物的生命活動(dòng)都是靠能量驅(qū)動(dòng)的，該現(xiàn)象可作為支持生物有共同祖先的證據(jù)（ ）
答案：（1）√（2）√（3）×（4）×
解析：（3）不同種類的哺乳動(dòng)物的前肢在形態(tài)上有差別，但內(nèi)部結(jié)構(gòu)模式卻是一致的，說(shuō)明這些哺乳動(dòng)物是由共同祖先進(jìn)化來(lái)的。
（4）生物的生命活動(dòng)并非都是靠能量驅(qū)動(dòng)的。
【深化探究】
探究點(diǎn)一　地層中陳列的生物進(jìn)化的證據(jù)及生物進(jìn)化的趨勢(shì)
1．什么是化石？
2．云南的昌門龍?bào)w長(zhǎng)11米，高4米多，但從來(lái)沒(méi)有人見(jiàn)過(guò)恐龍，怎么會(huì)知道得這么清楚呢？
3．請(qǐng)結(jié)合下圖分析：
(1)化石在地質(zhì)層中的分布有何規(guī)律？
(2)該圖支持達(dá)爾文的共同由來(lái)學(xué)說(shuō)嗎？
________________________________________________________________________。
4．如圖是幾種動(dòng)物化石，三個(gè)物種在進(jìn)化過(guò)程中出現(xiàn)的先后順序是怎樣的？
5．曾經(jīng)在地球上生存過(guò)的生物只有一小部分能夠形成化石。請(qǐng)依據(jù)化石的概念，分析只有一小部分能夠形成化石的原因。
6．在1.5億年前的沉積巖中發(fā)現(xiàn)了已滅絕的劍尾動(dòng)物的化石。研究人員對(duì)每個(gè)個(gè)體背甲的長(zhǎng)/寬(用S表示)進(jìn)行了測(cè)定。測(cè)定結(jié)果(該種動(dòng)物S值的分布)表示成如圖的P曲線。在1億年前的沉積巖中，又在三個(gè)不同地點(diǎn)發(fā)現(xiàn)了三個(gè)不同的劍尾動(dòng)物群體的化石，曲線a、b、c分別表示三個(gè)群體的S值的分布情況。
(1)在1億年前的沉積巖中，在三個(gè)不同地點(diǎn)發(fā)現(xiàn)三個(gè)不同的劍尾動(dòng)物群體的化石，據(jù)此可得出什么結(jié)論？
(2)據(jù)圖分析，三個(gè)不同的群體中哪個(gè)群體當(dāng)時(shí)生存的環(huán)境是較為復(fù)雜的？為什么？
7．通過(guò)研究化石和其他進(jìn)化證據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，從生活環(huán)境的角度看，生物進(jìn)化是從________到________；從形態(tài)結(jié)構(gòu)的角度看，是從________到________；從生物分類地位的角度看，是從________等到________等。
歸納總結(jié)
化石的種類
1．化石證據(jù)是研究生物進(jìn)化的直接證據(jù)。
2．現(xiàn)存生物不但在結(jié)構(gòu)上具有相似性，而且在新陳代謝方面具有共同特征，這進(jìn)一步說(shuō)明現(xiàn)存生物由共同祖先進(jìn)化而來(lái)。
誤區(qū)警示：
不同生物化石的出現(xiàn)和地層的形成有著平行關(guān)系，越古老的地層中，形成化石的生物越簡(jiǎn)單、越低等。越晚近的地層中，形成化石的生物越復(fù)雜、越高等。但是由于地質(zhì)作用，地質(zhì)年代較近的地層中也可能有低等生物化石。
探究點(diǎn)二　當(dāng)今生物體上進(jìn)化的印跡——其他方面的證據(jù)
1．根據(jù)下圖提供的幾種動(dòng)物的DNA的堿基序列與人類相比較的數(shù)據(jù)以及有關(guān)知識(shí)，回答下列問(wèn)題。
(1)哪一種靈長(zhǎng)類動(dòng)物和人類的親緣關(guān)系最近？為什么？
(2)為什么人類、黑猩猩和大猩猩能夠產(chǎn)生有著相同或相似氨基酸順序的酶和激素？
2．蝙蝠的翼、鯨的鰭、貓的前肢、人的上肢骨骼是否都有肱骨、橈骨、尺骨、腕骨、掌骨和指骨？其排列順序一致嗎？
3．這四種前(上)肢骨骼的功能迥異，外形差別也很大，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)模式為什么如此一致？
4．科學(xué)家研究了人、黑猩猩和馬的細(xì)胞色素c的結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)人與黑猩猩的差異最小，與馬的差異大一些，這能說(shuō)明什么問(wèn)題？
5．生物界中某些生物的器官結(jié)構(gòu)相似，具有統(tǒng)一性，怎樣解釋這一現(xiàn)象？
6．生物界中某些生物在細(xì)胞層次上具有統(tǒng)一性，試舉例說(shuō)明。
7．生物界的某些生物的細(xì)胞差異很大，但在分子層次上具有統(tǒng)一性，試舉例說(shuō)明。
8．科學(xué)家運(yùn)用分子生物學(xué)技術(shù)分析甲、乙、丙、丁四種不同動(dòng)物的血紅蛋白，發(fā)現(xiàn)構(gòu)成血紅蛋白的氨基酸與人體血紅蛋白存在不同程度的差異。
(1)根據(jù)血紅蛋白的差異，能否推斷四種生物與人的親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近？為什么？
(2)假若丙、丁兩種生物的蛋白質(zhì)差異最大，兩種生物的共同祖先生活年代距今________(越早、越晚)，為什么？
研究生物進(jìn)化的方法——比較法
1. 概念
根據(jù)一定的標(biāo)準(zhǔn)，把彼此有某種關(guān)系的事物加以對(duì)比，確定它們的相同和不同之外。
2．運(yùn)用比較法研究生物的進(jìn)化
(1)比較化石：比較不同類型動(dòng)物的化石在地層中出現(xiàn)的順序，從而判斷動(dòng)物的進(jìn)化順序。
(2)比較形態(tài)結(jié)構(gòu)：比較動(dòng)物的形態(tài)和解剖特征，判斷生物間的進(jìn)化關(guān)系和親緣關(guān)系。
(3)比較發(fā)育過(guò)程：比較動(dòng)植物的胚胎形成和發(fā)育過(guò)程，為生物進(jìn)化提供發(fā)育方面的證據(jù)。
(4)比較分子的差異：利用組成生物體的一些重要物質(zhì)在分子水平上的差異性，來(lái)比較生物之間的親緣關(guān)系。
3．化石為研究生物進(jìn)化提供了直接的證據(jù)，比較解剖學(xué)和胚胎學(xué)以及細(xì)胞和分子水平的研究，都給生物進(jìn)化論提供了有力的支持。這些證據(jù)互為補(bǔ)充、相互印證，有力地支持了達(dá)爾文的共同由來(lái)學(xué)說(shuō)，進(jìn)而為解釋適應(yīng)和物種的形成提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
探究點(diǎn)三　達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說(shuō)
一、請(qǐng)結(jié)合相關(guān)情境，回答問(wèn)題：
在降雪晚而少的冬季，雷鳥(niǎo)因羽毛換成白色反而易被捕食者發(fā)現(xiàn)，這種現(xiàn)象在生物學(xué)上稱為_(kāi)_______________，其根本原因是______________________________________________。
二、結(jié)合下圖，試著用達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說(shuō)思考下列問(wèn)題：
1．結(jié)合圖示思考下列問(wèn)題：
(1)長(zhǎng)頸鹿祖先的頸和前肢的長(zhǎng)短有差異嗎？由此說(shuō)明什么問(wèn)題？
(2)在旱季缺乏青草的時(shí)期，頸和前肢長(zhǎng)短不同的個(gè)體生存機(jī)會(huì)相等嗎？由此說(shuō)明什么問(wèn)題？
(3)長(zhǎng)頸鹿之間為什么會(huì)出現(xiàn)生存斗爭(zhēng)？
(4)是什么原因?qū)е铝嗽谏娑窢?zhēng)中出現(xiàn)優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)？
(5)長(zhǎng)頸鹿中頸較長(zhǎng)的能吃到樹(shù)葉而生存下來(lái)，而頸較短的吃不到樹(shù)葉而死亡，這種選擇的結(jié)果達(dá)爾文是如何描述的？
2．從變異產(chǎn)生的角度分析，達(dá)爾文是否接受了拉馬克的觀點(diǎn)？
3．相比拉馬克，達(dá)爾文認(rèn)為生物進(jìn)化的關(guān)鍵是什么？
4．通過(guò)對(duì)長(zhǎng)頸鹿的進(jìn)化歷程的分析，你能否解釋達(dá)爾文自然選擇學(xué)說(shuō)中遺傳變異和自然選擇的關(guān)系？
名師提醒：
(1)自然選擇的方向和變異的方向不一定是相同的，變異為自然選擇提供原材料，變異是不定向的，自然選擇是定向的。
(2)生存斗爭(zhēng)不僅包括生物與無(wú)機(jī)環(huán)境之間的劇烈斗爭(zhēng)，還包括生物與生物之間的斗爭(zhēng)。生存斗爭(zhēng)對(duì)某些具體個(gè)體的生存不利，但對(duì)物種的生存有利，并推動(dòng)生物進(jìn)化。
【鞏固訓(xùn)練】
1.近年來(lái)，寒武紀(jì)化石寶庫(kù)“清江生物群”和三峽石板灘“夷陵蟲(chóng)”的發(fā)現(xiàn)，使奧陶紀(jì)的“金釘子”——宜昌再次成為研究生物進(jìn)化的一片熱土。下列有關(guān)生物進(jìn)化的敘述，錯(cuò)誤的是( )
A.用DNA分子雜交技術(shù)可推斷兩物種間親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近
B.中性學(xué)說(shuō)認(rèn)為，決定生物進(jìn)化方向的是中性突變的逐漸積累，而不是自然選擇
C.借助同位素的半衰期無(wú)法推斷形成化石的生物的年代
D.生物突變的有利和有害不是絕對(duì)的，往往取決于生物的生存環(huán)境
2.核糖體小亞基RNA（SSrRNA）的序列比較可為微生物譜系的確定提供依據(jù)。科學(xué)家根據(jù)SSrRNA序列分析提出了三界系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)理論，如圖所示。下列敘述錯(cuò)誤的是( )
A.SSrRNA序列不同的主要原因是核糖核苷酸的數(shù)目和排列順序不同
B.從SSrRNA水平能反映物種之間在進(jìn)化過(guò)程中發(fā)生的遺傳變異
C.可通過(guò)對(duì)SSrRNA的序列分析來(lái)確定所有生物的親緣關(guān)系
D.三界系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)理論認(rèn)為原細(xì)菌、真細(xì)菌和真核生物起源于共同的祖先
3.古孢粉學(xué)是孢粉學(xué)的一個(gè)分支，是研究化石孢子花粉的形態(tài)、分類、組合分布及其進(jìn)化規(guī)律的科學(xué)。孢子、花粉質(zhì)輕且數(shù)量多，散布極遠(yuǎn)，各沉積地層中均可保存。下列敘述錯(cuò)誤的是( )
A.化石是研究地球上生物進(jìn)化的唯一可靠的證據(jù)
B.通過(guò)分析不同地層中孢子和花粉的組合可以推斷植被的演變規(guī)律
C.相較于其他地層，沉積巖地層中的化石所受破壞較小，保存較為完整
D.孢子和花粉可以保存為化石的原因可能與它們有抗高溫、高壓的外壁有關(guān)
4.如圖為未被破壞的地層示意圖，圖中表明兩個(gè)地層中曾挖掘出物種A和物種B的化石。下列相關(guān)敘述正確的是( )
A.物種A的結(jié)構(gòu)比物種B簡(jiǎn)單
B.物種A是由物種B進(jìn)化而來(lái)的
C.在Ⅱ?qū)觾?nèi)不可能找到物種B的化石
D.物種B化石的形成早于物種A化石
5.關(guān)于生物的進(jìn)化，只能運(yùn)用證據(jù)和邏輯進(jìn)行推測(cè)。以下有關(guān)生物進(jìn)化證據(jù)和結(jié)論的說(shuō)法不合理的是( )
A.通過(guò)化石可以了解已經(jīng)絕滅的生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，進(jìn)而推測(cè)其行為特點(diǎn)
B.高等生物的胚胎發(fā)育一般是由一個(gè)受精卵開(kāi)始的，這可以說(shuō)明高等生物起源于單細(xì)胞生物
C.比較解剖學(xué)發(fā)現(xiàn)，不同種類的哺乳動(dòng)物的前肢在形態(tài)上差別很大，這說(shuō)明這些哺乳動(dòng)物不是由共同祖先進(jìn)化來(lái)的
D.不同生物中蛋白質(zhì)的基本組成單位都是氨基酸，這可從細(xì)胞和分子水平為進(jìn)化學(xué)說(shuō)提供證據(jù)
參考答案
1.答案：C
解析：用DNA分子雜交技術(shù)可推斷兩物種間親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近，DNA分子雜交時(shí)，雜合雙鏈區(qū)所占比例越大，說(shuō)明兩物種之間的親緣關(guān)系越近，A正確；中性學(xué)說(shuō)認(rèn)為，決定生物進(jìn)化方向的是中性突變的逐漸積累，而不是自然選擇，B正確；借助同位素的半衰期可以推斷形成化石的生物的年代，C錯(cuò)誤；生物突變的有利和有害不是絕對(duì)的，往往取決于生物的生存環(huán)境，D正確。
2.答案：C
解析：核糖核酸的特異性主要體現(xiàn)在核糖核苷酸的數(shù)量和排列順序不同，A正確；根據(jù)SSrRNA序列分析比對(duì)，能反映出物種之間在進(jìn)化過(guò)程中發(fā)生的遺傳變異，B正確；對(duì)生物的親緣關(guān)系遠(yuǎn)近進(jìn)行分析，可通過(guò)比對(duì)分析生物體內(nèi)的SSrRNA序列，但僅根據(jù)SSrRNA序列特征不一定能確定所有生物的親緣關(guān)系，C錯(cuò)誤；三界系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)理論認(rèn)為原細(xì)菌、真細(xì)菌和真核生物起源于共同的祖先，都來(lái)源于原始細(xì)胞形成的最近的共同祖先，D正確。
3.答案：A
解析：化石是研究地球上生物進(jìn)化的最直接、最重要的證據(jù)，但不是唯一可靠的證據(jù)，A錯(cuò)誤；不同地質(zhì)年代的孢子花粉化石沉積在不同地層中，科學(xué)家通過(guò)研究孢子和花粉化石組合的面貌，可以判斷當(dāng)時(shí)地球的生態(tài)環(huán)境，也可以推斷植被的演變規(guī)律，B正確；相較于其他地層，沉積巖中的化石所受破壞較小，也較易完整保存，因此對(duì)考古學(xué)來(lái)說(shuō)是十分重要的研究目標(biāo)，C正確；孢子和花粉的外面有一層外壁，孢子和花粉可以長(zhǎng)久保存為化石的原因可能與它們有抗高溫、高壓的外壁有關(guān)，D正確。
4.答案：D
解析：在研究生物進(jìn)化的過(guò)程中，化石是最重要的證據(jù)，大量化石證據(jù)證明，生物是由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、由低等到高等、由水生到陸生逐漸進(jìn)化而來(lái)的。圖中的地層是按照地質(zhì)年代由遠(yuǎn)到近的順序劃分的，物種B位于年代久遠(yuǎn)的地層，而物種A位于年代較近的地層，物種B化石的形成早于物種A化石，物種B出現(xiàn)的時(shí)間更早，故物種B的結(jié)構(gòu)比物種A簡(jiǎn)單， A錯(cuò)誤，D正確。由圖不能看出物種A是由物種B進(jìn)化而來(lái)的，B錯(cuò)誤。物種B可能存活至物種A所在年代，故在Ⅱ?qū)觾?nèi)可能會(huì)找到物種B的化石，C錯(cuò)誤。
5.答案：C
解析：化石是研究生物進(jìn)化最重要、最直接的證據(jù)，通過(guò)化石可以了解已經(jīng)絕滅的生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，進(jìn)而推測(cè)其行為特點(diǎn)，A正確；高等生物的胚胎發(fā)育一般是由一個(gè)受精卵開(kāi)始的，這可以說(shuō)明生物是由單細(xì)胞向多細(xì)胞進(jìn)化的，即說(shuō)明高等生物起源于單細(xì)胞生物，B正確；雖然不同種類的哺乳動(dòng)物的前肢在形態(tài)上差別很大，但其結(jié)構(gòu)基本相似，這可以說(shuō)明這些哺乳動(dòng)物是由共同祖先進(jìn)化來(lái)的，C錯(cuò)誤；不同生物中蛋白質(zhì)的基本組成單位都是氨基酸，這可從細(xì)胞和分子水平為進(jìn)化學(xué)說(shuō)提供證據(jù)，D正確。

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