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第六章 生物的進化
第1節 生物有共同祖先的證據
新人教版 必修二 遺傳和進化
【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、歸納、概括，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的結構與功能等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。
3、基于對豐富多樣的生物具有共同祖先的認識，認同生物的統一性，摒棄人類中心主義的觀點。
人類的起源
傳說1 女媧造人
創世女神女媧化生萬物，每天至少能創造出七十樣東西，開世造物，因此被稱為大地之母。她是古老相傳的大母神。
相傳女媧以泥土仿照自己摶土造人，創造并構建人類社會；又替人類立下了婚姻制度，使青年兩性相互婚配，繁衍后代，因此也被傳為主職姻緣與情愛的皋禖古神。
人類的起源
傳說2 上帝造人
上帝用泥土造人，在泥坯的鼻中吹人生命的氣息，就創造出了有靈的活人。上帝給他起名叫亞當。
但那時的亞當是孤獨的，上帝決心為他造一個配偶，便在他沉睡之際取下他一根肋骨，又把肉合起來。上帝用這根肋骨造成了一個女人，取名叫夏娃。
人類的起源
傳說3 古希臘神話
古希臘神話中，普羅米修斯是泰坦巨神的后代，他用粘土按照自己的身體造出了人類（男人）。
后來宙斯要求火神制造潘多拉，造出了世界上第一個女人。
雅典娜賦予了人類靈魂和神圣的生命。
人類的起源
推翻了神創論的達爾文
達爾文在《物種起源》一書中明確提出：地球上的當今生物都是由共同祖先進化來的，人和猿有共同的祖先。
我們與黑猩猩有共同的祖先，只不過是兩者選擇了不同的進化道路
達爾文的生平
查爾斯·達爾文（1809-1882）
進化論的奠基人
19歲進入劍橋大學學習神學，同時學習地質學與礦物學
22歲以船長助手身份登上“貝格爾”號，歷經為時五年的環球考察
Nothing in Biology Makes Sense Except in the Light of Evolution”。
——Theodosius Dobzhansky
“貝格爾”號
環球旅行路線圖
加拉帕戈斯群島
問題探討
達爾文在《物種起源》一書中明確提出，地球上的當今生物都是由共同祖先進化來的，人和猿有共同的祖先。這一論斷給當時占統治地位的“神創論”帶來了巨大沖擊，有人在漫畫中把達爾文畫成半人半猴的形象。以此發泄對達爾文的不滿。直到今天，仍有人對“共同由來學說”“人猿共祖說”持排斥態度。
1.反對共同由來學說的人能拿出有說服力的證據嗎？
不能。反對共同由來學說的人主要包括支持神創論、物種不變論的人，也有人認為，進化論只是一種假說，不是科學事實。反對的人可能會拿出這些說法來進行反駁，但這些都不是有說服力的證據。
問題探討
達爾文在《物種起源》一書中明確提出，地球上的當今生物都是由共同祖先進化來的，人和猿有共同的祖先。這一論斷給當時占統治地位的“神創論”帶來了巨大沖擊，有人在漫畫中把達爾文畫成半人半猴的形象。以此發泄對達爾文的不滿。直到今天，仍有人對“共同由來學說”“人猿共祖說”持排斥態度。
2、你能說出什么證據來支持達爾文的觀點？
化石、同源器官、基因、蛋白質等方面的證據。
達爾文（進化論的奠基人）的生物進化論主要組成：
自然選擇學說:生物的進化機制，解釋了適應的形成和物種形成的原因
共同由來學說:地球上所有的生物都是由原始的共同祖先進化來的
一、地層中陳列的證據——化石
從動物的牙齒化石
推測它們的飲食情況
從動物的骨骼化石推測其體型大小和運動方式
從植物化石推測其形態、結構和分類地位
河流攜帶著沉積物流入海洋，隨著時間的推移，死去的生物被層層掩埋。
挖掘沉積巖我們可以看到排列有序的化石，最古老的埋藏在最深處。
1.8億年前的鱗魚化石
大約6億年前的三葉蟲化石
化石的形成過程
一、地層中陳列的證據——化石
一、地層中陳列的證據——化石
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。
古生物遺體本身幾乎全部或部分保存下來的化石
指古代動物的糞便、卵（蛋）以及人類祖先使用的工具等形成的化石
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
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。
化石是研究生物進化最直接、最重要的證據。
分布
大部分化石發現在沉積巖的地層
大部分化石發現于沉積巖的地層中。沉積巖是指成層堆積的松散沉積物固結而成的巖石。是組成地殼的三大巖類之一，是將其他巖石的風化產物和一些火山噴發物，經過水流或冰川的搬運、沉積、成巖作用形成的巖石。沉積物指陸地或水盆地中的松散碎屑物，如礫石、砂、粘土、灰泥和生物殘骸等。
一、地層中陳列的證據——化石
根據保存的特點，化石可以分為遺體化石（如硅化木）、模鑄化石（如枝葉印痕）、遺物化石（如恐龍蛋）和遺跡化石（如恐龍的足跡）。
最古老的化石— 古細菌化石。
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}地層年齡
（百萬年前）
首次出現的生物類群（化石）
245-144
鳥類、哺乳類
360-286
爬行類
408-360
昆蟲、兩棲類
505-438
魚類
700
多細胞生物
2 100
單細胞真核生物
圖6-2 地層中有大量化石的示意圖
一、地層中陳列的證據——化石
地層就像一本書，化石就是其中的文字，記錄著地球和生物進化的歷史。位置越靠下的地層形成越早，其中保存的生物化石年代越久遠。
不同地層的形成年代不同，越早形成的地層中首次出現的生物越低等，生物特征越簡單；越晚形成的地層中首次出現的生物越高等，生物特征越復雜。


[資料1] 2009年，我國科學家在遼寧省建昌縣發現了
完整的赫氏近鳥龍化石，其身體骨架與恐龍非常接近，但
其骨架周圍有清晰的羽毛印痕，顯示其后肢和尾部都有飛
羽；后肢發達，顯示其善跑不善飛。
科學家認為這一化石為鳥類起源于恐龍的假說提供了有力證據，這是為什么？
化石證據對共同由來學說的支持
赫氏近鳥龍既有恐龍的特征，也有鳥類的特征，是鳥類和恐龍的過渡類型。說明鳥類可能由恐龍進化而來。
一、地層中陳列的證據——化石


[資料2]在東非大裂谷地帶，科學家發現了許多
早期古人類化石，其中有318萬年前的少女露西的骨
骼化石，其上肢骨的結構與黑猩猩的相似，適于攀緣，
下肢骨與現代人類接近，適于直立行走。
這一證據支持人猿共祖說嗎？
化石證據對共同由來學說的支持
少女露西化石（左）黑猩猩（右）
露西既有智人的特征，又有黑猩猩的特征。說明人和黑猩猩可能有共同的祖先。
一、地層中陳列的證據——化石
已經發現大量化石證據證實：
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的。

生物的進化順序
簡單→復雜
低等→高等
水生→陸生
一、地層中陳列的證據——化石
14C是一種碳的放射性同位素，生物可以從環境中吸收到體內。當一個有機體死亡時，它的身體中含有已知百分比的14C。
隨著時間的推移，生物體內的14C會分解成正常的12C 。由于機體已經死亡，沒有新的14C進入，所以14C的數量隨著時間的推移穩步下降。
當化石被發現時，我們可以通過測量化石中14C的含量，從而對化石的年齡做出可靠的估計。
如何根據化石來推斷化石形成的年代？
思考：有沒有“活”的證據，當今生物體上是否有進化的印跡，可以佐證生物由共同祖先進化而來的呢？
南美草原發現的雕齒獸化石與現存生物犰狳[qiú yú]進行比較，發現它們都有相似的甲殼。
鴨嘴獸體表有毛，用乳汁哺育后代，具有哺乳動物的特征；鴨嘴獸的繁殖方式是卵生，又像爬行動物。因此，它可以作為哺乳動物是從爬行動物進化而來的證據之一。
揚子鱷屬鱷形目，而鱷形目起源的時間比恐龍還要早。最早的鱷出現于三疊紀晚期，經過2億多年的演化，鱷仍然在地球這個大舞臺上展現著它健壯的身軀，可謂一類極其成功的爬行動物。由于鱷進入新生代后的幾千萬年里，身體構造基本定型，沒有道大變化。因此，揚子鱷是名符其實的“活化石”。
現存生物的形狀和在化石中發現的生物基本相同，保留了其遠古祖先的原始形狀。且其近緣類群多數已滅絕，比較孤立，進化緩慢的生物便可稱為孑遺生物或活化石。
矛尾魚是唯一現生的總鰭魚類，它的發現使現今所有陸地上的脊椎動物和水域中的魚類緊密地聯系到一起，四足類動物由海洋登上陸地的活化石證據是由矛尾魚鮮活的擺在人們的面前的。
人的手
蝙蝠的翅膀
鯨魚的背鰭
貓的爪子
四種脊椎動物前肢和人上肢骨骼比較的示意圖
2.比較解剖學
肱骨
橈骨
尺骨
腕骨
掌骨
指骨
1、這四種前（上）肢骨骼是否都有肱骨、橈骨、尺骨、腕骨、掌骨和指骨？其種類有一致性嗎？
種類有一致性。都具有相同的基本骨骼結構，內部骨骼都是由肱骨、橈骨、尺骨、腕骨、掌骨、指骨組成。
思考?討論
2、從上到下看這四種前（上）肢骨骼，這些骨的排列順序一致嗎？
四種前（上）肢骨骼的排列順序一致。
這些生物是由共同的原始祖先演化而來的。
思考?討論
3、這四種前（上）肢骨骼的功能迥異，外形差別也很大，其內部結構模式為什么如此一致?
這四種前（上）肢骨骼有相同的起源，說明它們可能是由共同的祖先進化來的。在漫長的進化過程中，因為適應不同的環境，逐漸出現了形態和功能的不同。
體現了結構對功能的一種適應，說明了這些有共同祖先的生物生活在不同的環境中，向著不同的方向進化。
4、人與蝙蝠、鯨和貓的骨骼結構還有哪些共同點？哺乳動物和魚在骨骼結構上有哪些共同點？這是否支持現有的脊椎動物有著共同的原始祖先？
人與蝙蝠、鯨、貓的骨骼結構十分發達，脊柱、肋骨、胸骨等形成支架起到支撐身體、保護內部器官的作用；頭骨骨塊減少或愈合，使頭骨堅硬，起到保護作用，等等。哺乳動物和魚都具有頭骨、脊柱、肋骨及附肢骨骼等。此外，一些具體的骨也有共同點，如哺乳類中耳的3塊聽小骨鐙骨、砧骨、錘骨分別與魚類的舌頜骨、方骨、關節骨有共同的起源。不同類群動物的骨骼結構具有許多共同點，支持現有的脊椎動物有著原始的共同祖先。
思考?討論
這種生物與環境、結構與功能相適應的現象不僅存在于動物，也存在于植物中。
莖的變態
葉的變態
【結果】生物類型由少到多，是生物多樣化的基礎。
人類其他類人猿沒有尾巴，但都有退化的尾骨
比較解剖學證據：比較解剖學是研究比較脊椎動物的器官、系統的形態和結構的科學。比較解剖學可以為這些生物是否有共同祖先尋找證據。
比較解剖學為生物進化提供的最重要的證據是同源器官
同源器官：指器官的外形，功能不同，但來源相同，在解剖結構上具有相同性或相似性的器官，比如鳥的翅膀、蝙蝠的翼手、鯨的胸鰭、狗的前肢以及人的上肢等
總結：
結構的相似性：說明這些生物是由共同祖先演化而來;
形態上的差異：說明這些有共同祖先的生物生活在不同的環境中，向著不同的方向進化發展，其結構適應于不同的功能。
二、當今生物體上進化的印記——胚胎學
胚胎學證據： 胚胎學是指研究動植物胚胎的形成和發育過程的學科。比較不同動物以及人的胚胎發育過程，也可以看到進化的印跡。
二、當今生物體上進化的印記——胚胎學
脊椎動物在胚胎發育早期都有彼此相似的階段。
推斷：脊椎動物之間具有一定的親緣關系；人和其他脊椎動物有共同祖先。
人和其他脊椎動物在胚胎發育初期，不僅外形像魚，在結構上都有鰓裂和尾。
這些生物都起源于一個共同的原始祖先，并且它們的共同原始祖先生活在水中。
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。
當生物不再需要某種結構的功能時，這種結構就會退化。體現了生物對環境的一種適應，說明了生物是不斷進化的。
細胞學：在光學顯微鏡水平上研究細胞的化學組成、形態、結構及功能的學科。
二、當今生物體上進化的印記——細胞和分子水平的證據
分子生物學：從分子水平研究生物大分子的結構與功能從而闡明生命現象本質的科學。

細胞生物學和分子生物學的研究，可以看出截然不同的當今生物之間也有很多相似之處。
請根據所學知識，結合以下資料，討論有關問題。
[資料1]已知最古老的化石是大約35億年前的古細菌化石?，F在，在海洋、湖泊、土壤等環境中還能發現古細菌，這些古細菌都有細胞壁、細胞膜、細胞質、核糖體和DNA。
分析討論
1.當今生物的細胞在結構上與古細菌有哪些共同點？這說明了什么？

都有細胞壁、細胞膜、細胞質、核糖體和DNA。地球上現存的古細菌與最古老的古細菌有相同的細胞結構模式，說明二者有共同的祖先。
都有呼吸作用，代謝中的酶類非常相似，都有相同的能量“貨幣”—ATP，綠色植物能進行光合作用，等等。
二、當今生物體上進化的印記——細胞和分子水平的證據
2.舉例說出當今生物的細胞在代謝上的共同點。
請根據所學知識，結合以下資料，討論有關問題。
[資料2]人與猩猩和長臂猿的某段同源DNA的差異分別為2.4%、5.3%。人與黑猩猩基因組的差異只有3%。
分析討論
人和類人猿在DNA的堿基序列或基因組方面高度接近說明了什么？
二、當今生物體上進化的印記——細胞和分子水平的證據
說明人和猩猩、長臂猿、黑猩猩等類人猿可能有共同的祖先。
請根據所學知識，結合以下資料，討論有關問題。
[資料3]細胞色素c是細胞中普遍含有的一種蛋白質，約有104個氨基酸，據測算，它的氨基酸序列每2000萬年才發生1%的改變。不同生物與人的細胞色素c氨基酸序列的差異如下表所示。
分析討論
關于人與其他生物的親緣關系，從細胞色素c的相關資料可以得出什么結論？這些數據是否支持生物有著共同的起源？
二、當今生物體上進化的印記——細胞和分子水平的證據
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}生物名稱
黑猩猩
狝猴
狗
雞
響尾蛇
金槍魚
果蠅
天蠶蛾
鏈孢霉
酵母菌
氨基酸差異/個
0
1
11
13
14
21
27
31
43
44
普遍含有細胞色素c說明這些生物都有共同的祖先；氨基酸序列差異的大小揭示了不同生物之間親緣關系的遠近，差異越小，表明親緣關系越近。
①細胞生物學的證據
證據
ⅰ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，都有細胞壁、細胞膜、細胞質、核糖體和DNA。
ⅱ原核生物中的藍細菌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
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
二、當今生物體上進化的印記——細胞和分子水平的證據
ⅲ細胞進行生命活動所需要的能量幾乎全部來自細胞呼吸，都能產生ATP。
②分子生物學的證據
證據
ⅰDNA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。
ⅱ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
ⅲ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。
二、當今生物體上進化的印記——細胞和分子水平的證據
結論
ⅰ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。
ⅱ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密關系密切相關。
從細胞和分子水平看，當今生物有許多共同的特征：
1、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→生物有共同祖先。
2、不同生物的DNA和蛋白質等生物大分子的共同點→當今生物有著共同的原始祖先。
但不同生物之間也存在著一定的差異：
差異大小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，化石為研究生物進化提供了直接的證據，比較解剖學和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，這些證據互為補充、相互印證，有力地支持了達爾文的共同由來學說。
二、當今生物體上進化的印記——細胞和分子水平的證據
最直接、最重要的證據
其他方面的證據有力支持
生物有共同祖先的證據
內共生學說
原始真核生物
吞噬好氧細菌
好氧細菌
線粒體
吞噬光合細菌
光合細菌
葉綠體
異養真核生物
自養真核生物
達爾文生物進化論
共同的物質、結構基礎
胚胎早期發育相似性
器官、系統的形態和結構相似
應用
概念
保存在地層中的古代生物的遺體遺物或生活痕跡
生物進化順序
形態、結構、行為等
比較解剖學
化石
胚胎學
分子水平
細胞水平
蛋白質和DNA等共同點
蛋白質和DNA差異大小
意義
揭示了生物進化的機制，解釋了適應的形成和物種形成的原因
意義
指出地球上所有生物都是由原始的共同祖先進化而來
共同由來學說
自然選擇學說
組成
證據
最直接、最重要
親緣關系遠近
課堂練習
1．關于生物的進化，只能靠運用證據和邏輯來推測。判斷以下有關生物進化證據和結論的說法是否合理。
（1）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。（ ）
（2）人和魚的胚胎發育經歷了有鰓裂及有尾的階段，這可以用人與魚有共同祖先來解釋。（ ）
（3）比較解剖學發現，不同種類的哺乳動物的前肢在形態上差別很大，這說明這些哺乳動物不是由共同祖先進化而來。（ ）
√
√
×
課堂練習
2．生物進化的證據是多方面的，其中能作為直接證據的是（ ）
A. 化石證據
B. 胚胎學證據
C. 比較解剖學證據
D. 分子生物學證據
A
課堂練習
3．生物都有共同的祖先，下列各項不能作為支持這一論點的證據的是（ ）
A. 所有生物共用一套遺傳密碼
B. 所有生物都由ATP直接供能
C. 各種生物的細胞具有基本相同的結構
D. 所有生物的生命活動都是靠能量驅動的
D

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