資源簡介

6.1 生物有共同祖先的證據學案
【學習目標】
1.通過對化石、比較解剖學和胚胎學證據進行比較分析說明當今生物具有共同的祖先。
2.說明當今生物在新陳代謝、DNA的結構與功能方面具有許多共同特征，從細胞和分子水平佐證了當今生物具有共同的祖先。
【學習重難點】
教學重點
基于證據和邏輯，認同生物是不斷進化的，當今的各種生物來自共同祖先。
教學難點
從細胞和分子水平找尋當今生物具有共同特征和共同祖先的證據。
【預習新知】
地層中陳列的證據——化石
1．達爾文的生物進化理論
(1)共同由來學說：指出地球上所有的生物都是由原始的共同祖先進化來的。
(2)自然選擇學說：解釋了適應的形成和物種形成的原因。
2．化石
(1)概念：化石是指通過自然作用保存在地層中的古代生物的遺體、遺物或生活痕跡等。
(2)作用：利用化石可以確定地球上曾經生活過的生物的種類及其形態、結構、行為等特征。
(3)分布：大部分化石發現于沉積巖的地層中。
(4)結論：證實了生物是由原始的共同祖先經過漫長的地質年代逐漸進化而來，也揭示出生物由簡單到復雜、由低等到高等、由水生到陸生的進化順序。
當今生物體上進化的印跡——其他方面的證據
1.比較解剖學證據
研究比較脊椎動物的器宜、系統的形態和結構，可以為這些生物是否有共同祖先尋找證據。
2.胚胎學證據
胚胎學是指研究動植物胚胎的形成和發直過程的學科，比較不同動物以及人的胚胎發育過程，也可以看到進化的蛛絲馬跡。
3.細胞和分子水平的證據
當今生物有許多共同的特征，比如都有能進行代謝、生長和增殖的細胞，細胞有共同的物質基礎和結構基礎等；不同生物的DNA和蛋白質等生物大分子的共同點，都有力地支持了當今生物有共同的原始祖先。而DNA和蛋白質等生物大分子差異的大小則揭示了當今生物種類親緣關系的遠近，以及它們在進化史上出現的順序。
綜上所述，化石為生物進化提供了直接的證據，比較解剖學、胚胎學以及細胞和分子水平的研究，都給生物進化論提供了有力的支持。
【易錯提示】
（1）生物的遺體、遺物或生活痕跡就叫作化石（ ）
（2）通過化石可以了解已經絕滅的生物的形態結構特點，推測其行為特點（ ）
（3）古老地層中沒有復雜生物的化石，而新近地層中可能有簡單生物的化石（ ）
答案：（1）×（2）√（3）√
解析：（1）化石是古代生物的遺體、遺物或生活痕跡等，由于某種原因被埋藏在地層中，經過漫長的年代和復雜的變化而形成的。
（3）古老地層中沒有復雜生物的化石，在越晚形成的地層中，成為化石的生物越復雜、越高等，但是也有低等的，因此在新近地層中可以找到簡單生物的化石。
【深化探究】
一、地層中陳列的證據——化石
[問題探究]
1．為什么說化石是研究生物進化的最直接證據？
提示：利用化石可以確定地球上曾經生活過的生物的種類及其形態、結構、行為等特征，它記錄著地球和生物進化的歷史。
2．地層中最早出現的生物類群是什么？
提示：單細胞的生物。
歸納總結：
1．化石是指保存于地殼中的古生物、遺體、遺物或它們的生活遺跡。
(1)遺體化石：指古生物遺體本身幾乎全部或部分保存下來的化石。
(2)遺跡化石：是古生物活動或存在過的痕跡的化石，其中最主要的是足跡。
(3)遺物化石：是指古代動物的糞便、卵(蛋)以及人類祖先使用的工具等。
2．通過研究化石及其地層中出現的先后順序，人們能夠比較直觀地了解生物進化的大致歷程和規律。在越早形成的地層中出現的生物結構越簡單、低等，在越晚形成的地層中出現的生物結構越復雜、高等。
二、當今生物體上進化的印跡——其他方面的證據
[問題探究]
如圖分別為人和其他脊椎動物不同時期胚胎的比較，以及人的上肢和其他動物的前肢骨骼的比較，獨立思考：
1．根據圖1可以看出，人和其他脊椎動物在胚胎發育初期，不僅外形像魚，而且在結構上都有鰓裂和尾，這說明了什么？到了胚胎發育晚期，除魚之外，人和其他脊椎動物的鰓裂都消失了，人的尾也消失了，這又說明了什么？
提示：在結構組成方面相同，這說明這些生物是由共同原始祖先進化而來的；在形態方面不一樣，又說明這些生物在不同的環境中向著不同方向進化。
2．根據圖2觀察，人的上肢、貓的前肢、鯨的胸鰭和蝙蝠的翼手，它們在結構組成方面相同嗎，這說明了什么？它們在形態方面一樣嗎，這又說明了什么？
提示：相同，這說明這些生物都起源于一個共同的原始祖先，并且它的共同原始祖先活在水中。不同，這些器官只是在進化過程中，由于它們生活環境的不同，為適應不同的生活環境，逐漸出現了形態和功能上的不同。
歸納總結：
1．對人的上肢、貓的前肢、鯨的胸鰭和蝙蝠的翼手在結構上相似性的分析
(1)人的上肢、貓的前肢、鯨的胸鰭和蝙蝠的翼手，從外形來看，這些器官很不相同，但是比較它們的內部結構，卻基本上一致，它們都是由肱骨、橈骨、尺骨、腕骨、掌骨和指骨組成的，排列的方式也基本一致。這些器官只是在進化過程中，由于它們生活環境的不同，為適應不同的生活環境，逐漸出現了形態和功能上的不同。
(2)從這些器官結構上的相似性可以說明，這些生物都是由共同的原始祖先進化而來的。
2．比較人、魚、龜和雞胚胎發育的相同或相似性
人、魚、龜和雞胚胎發育的相同或相似性說明，高等脊椎動物是從古代的某些低等脊椎動物進化而來的。也就是說，脊椎動物和人都是由共同的古代原始祖先進化而來的，所以它們的胚胎在發育初期十分相似。古代脊椎動物共同的原始祖先生活在水中，所以陸生脊椎動物和人在胚胎發育過程中會出現鰓裂。人是從有尾的動物進化而來的，所以在胚胎發育的過程中會出現很明顯的尾。
3．細胞生物學證據和結論
(1)證據
①無論是原核生物還是真核生物，它們的細胞都有相似的基本結構。
②原核細胞中的藍藻和真核細胞中的葉肉細胞都有與光合作用有關的色素和酶等，它們都能進行光合作用，把光能轉化為化學能，將無機物轉化為貯藏能量的有機物。
(2)結論：現存生物都是由共同的祖先進化來的，它們有著或遠或近的親緣關系，親緣關系越近的生物之間，就具有越多的共同特征。
4．分子生物學證據和結論
(1)證據
①DNA分子水平：大多數現存生物的遺傳物質都是DNA，而且它們的DNA在組成、結構和功能上有許多共同之處，不同生物的DNA在行使功能時也有許多相似之處。
②基因水平：人類與猩猩、恒河猴和兔的血紅蛋白基因中部分堿基序列有一定的相似性。
③蛋白質分子水平：不同生物細胞色素c的氨基酸序列也存在很高的相似度。
(2)結論
①不同生物之間的特征DNA序列都有一定的相似性，親緣關系越近的生物，其DNA序列的相似性越高。
②不同生物之間特定的蛋白質中的氨基酸序列相似度與生物之間的親緣關系密切相關。
5．歸納生物進化的規律
生物進化的規律是由簡單到復雜、由低等到高等、由水生到陸生的進化順序。
【鞏固訓練】
1.化石是研究生物進化的重要證據。以下化石研究的結論或方法，錯誤的是( )
A.地球上各種生物是一次性同時出現的
B.生物進化遵循由低等到高等的規律
C.從動物牙齒化石可推測它們的飲食情況
D.從植物化石可推測它們的形態、結構和分類地位
2.人體血紅蛋白β鏈由146個氨基酸組成，比較不同種類動物與人體血紅蛋白β鏈的區別，結果如下表：
動物種類 短尾猿 狗 鳥 青蛙 七鰓鰻
不同氨基酸的數目 8 32 45 67 125
下列表述錯誤的是( )
A.短尾猿與人類親緣關系最近
B.該數據為進化提供了分子水平的證據
C.不同種類動物的血紅蛋白運輸氧氣能力不同
D.氨基酸不同與DNA堿基排列順序沒有關系
3.下列證據不屬于共同由來學說的化石證據的是( )
A.形成越早的地層中化石生物越低等、結構越簡單，揭示了生物進化的順序
B.赫氏近鳥龍化石的身體骨架與恐龍非常接近，是鳥類起源于恐龍的有力證據
C.318萬年前少女露西的骨骼化石與黑猩猩相似，這一證據支持人猿共祖
D.人與蝙蝠、鯨和貓的骨骼結構有很大共同點，這一證據說明它們來自共同祖先
4.比較是生物學研究的重要方法,如圖為科學家對馬的足進化歷程的研究，從中能獲得的信息是( )
A.腿骨結構大部分相同 B.足趾個數逐漸減少
C.中足趾逐漸變得發達 D.遺傳物質基本相同
5.化石是研究生物進化最直接、最重要的證據，下列關于化石的敘述，正確的是( )
A.生物進化的每個環節都有化石證據
B.根據地層中的化石可以判斷生物進化的速度
C.在越古老的地層中形成化石的生物一般越低等
D.在最古老的地層中也有化石
參考答案
1.答案：A
解析：化石在地層中是按一定順序出現的，這說明地球上的各種生物不是一次性同時出現的，A錯誤。在越古老的地層中，形成化石的生物結構越簡單，分類地位越低等，水生生物的化石也越多；在距今越近的地層中，形成化石的生物結構越復雜，分類地位越高等，陸生生物的化石也越多，這種現象說明了生物是由簡單到復雜、由低等到高等、由水生到陸生逐漸進化而來的，B正確?；侵竿ㄟ^自然作用保存在地層中的古代生物的遺體、遺物或生活痕跡等，從動物牙齒化石的結構以及組成可推測它們的飲食情況，如它們是植食性的、肉食性的或是雜食性的；從植物化石可推測它們的形態、結構和分類地位，C、D正確。
2.答案：D
解析：短尾猿與人體血紅蛋白β鏈氨基酸不同的數目僅為8個，說明短尾猿與人類親緣關系最近，A正確；血紅蛋白屬于大分子物質，該數據為生物進化提供了分子水平的證據，B正確；結構與功能相適應，由題意可知，不同種類動物的血紅蛋白氨基酸的數目不同，則其血紅蛋白的結構也不完全相同，故運輸氧氣能力不同，C正確；氨基酸數目、排列順序不同的根本原因是DNA堿基數目、排列順序不同，D錯誤。
3.答案：D
解析：形成越早的地層中化石生物越低等、結構越簡單，揭示了生物進化的順序，A不符合題意；赫氏近鳥龍化石的身體骨架與恐龍非常接近，是鳥類起源于恐龍的有力證據，B不符合題意；318萬年前少女露西的骨骼化石與黑猩猩相似，這一證據支持人猿共祖說，C不符合題意；人與蝙蝠、鯨和貓的骨骼結構有很大共同點，這一證據屬于比較解剖學證據，不屬于化石證據，D符合題意。
4.答案：ABC
解析：根據題圖可看出，馬在進化過程中，腿骨結構大部分相同、足趾個數逐漸減少、中足趾逐漸變得發達，A、B、C符合題意；遺傳物質（DNA）是分子水平的研究，不能直接從題圖中觀察到，D不符合題意。
5.答案：C
解析：化石是遠古代生物曾經生活在地球上的證據，但并不是每種生物都可以形成化石，因此并不是生物進化的每個環節都有化石證據，A錯誤;根據地層中的化石可以判斷生物之間是否存在親緣關系以及進化順序，但無法判斷生物進化的速度，B錯誤；生物的化石在地層中的出現有一定順序，通常在越古老的地層中形成化石的生物越簡單、越低等，在越晚近的地層中形成化石的生物越復雜、越高等，C正確；在最古老的地層中可能沒有化石，D錯誤。

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