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必修2/第6章 生物的进化/
第1节
生物有共同祖先的证据
支持共同由来学说的证据有哪些？
怎样通过化石的证据研究生物的进化？
当今生物在器官、胚胎发育、细胞和分子水平上是否具有共同特征？这是否支持共同由来学说？
达尔文（C.R.Darwin，1809—1882）在《物种起源》一书中明确提出，地球上的当今生物都是由共同祖先进化来的，人和猿有共同的祖先。这一论断给当时占统治地位的“神创论”带来了巨大冲击，有人在漫画中把达尔文画成半人半猴的形象，以此发泄对达尔文的不满。直到今天，仍有人对“共同由来学说”“人猿共祖说”持排斥态度。
讨论
1.反对共同由来学说的人能拿出有说服力的证据吗
不能。反对共同由来学说的人主要包括支持神创论、物种不变论的人，也有人认为，进化论只是一种假说，不是科学事实。反对的人可能会拿出这些说法来进行反驳，但这些都不是有说服力的证据。
达尔文（C.R.Darwin，1809—1882）在《物种起源》一书中明确提出，地球上的当今生物都是由共同祖先进化来的，人和猿有共同的祖先。这一论断给当时占统治地位的“神创论”带来了巨大冲击，有人在漫画中把达尔文画成半人半猴的形象，以此发泄对达尔文的不满。直到今天，仍有人对“共同由来学说”“人猿共祖说”持排斥态度。
讨论
2.你能说出什么证据来支持达尔文的观点？
在初中已学习了化石、同源器官、基因、蛋白质等方面的证据，可能会说出这些证据，但学生的理解还不够深入。
一、地层中陈列的证据——化石
达尔文生平：
达尔文
地球上所有的生物都是由原始的共同祖先进化来的。
生物进化的机制，解释了适应的形成和物种形成的原因。
①共同由来学说：
②自然选择学说：
达尔文（1809-1882），进化论的奠基人。19岁进入剑桥大学学习神学，同时学习地质学与矿物学，22岁以船长助手身份登上“贝格尔”号，历经为时五年的环球考察。
达尔文的生物进化论两大学说：
一、地层中陈列的证据——化石
化石是指通过自然作用保存在地层中的古代生物的遗体、遗物或生活痕迹等。
1.化石
辽宁古果化石标本
概念：
化石的作用：
利用化石可以确定地球上曾经生活过的生物的种类及其形态、结构、行为等特征。
化石是研究生物进化最直接、最重要的证据。
从动物的牙齿化石推测它们的饮食情况；
从动物的骨骼化石推测其体型大小和运动方式；
从植物化石推测它们的形态、结构和分类地位。
例如：
一、地层中陈列的证据——化石
1.化石
研究方法：
如果把地层比作一本书，化石就是其中的文字，记录着地球和生物进化的历史。
地层年龄 （百万年前） 首次出现的
生物类群（化石）
245～144 鸟类、哺乳类
360～286 爬行类
408～360 昆虫、两栖类
505～438 鱼类
700 多细胞生物
2100 单细胞真核生物
不同地层形成年代不同，越早形成的地层中首次出现的生物越低等，生物特征越简单；越晚形成的地层中首次出现的生物越高等，生物的特征越复杂。
化石证据对共同由来学说的支持
图6-2所示资料支持达尔文的共同由来学说。不同地层的形成年代不同，越早形成的地层中首次出现的生物越低等，生物特征越简单；越晚形成的地层中首次出现的生物越高等，生物特征越复杂。
例如：21亿年前的地层中首次出现单细胞真核生物，7亿年前的地层中出现了多细胞生物，这说明多细胞生物出现的时间晚于单细胞真核生物，可判断多细胞生物是由单细胞真核生物进化来的。同理，根据图6-2可判断地球上所有的生物都是由原始的共同祖先进化来的。
1.图6-2所示资料支持达尔文的共同由来学说吗
化石证据对共同由来学说的支持
2.2009年，辽宁发现了完整的赫氏近鸟龙化石，其身体骨架与恐龙非常接近但其骨架周围有着清晰的羽毛痕迹，显示其后肢和尾部都有飞羽；后肢发达，显示善跑不善飞。科学家认为这一化石为鸟类起源于恐龙的假说提供了有力证据，这是为什么
？
基于化石证据可判断赫氏近鸟龙既具有恐龙的特征，也具有鸟类的特征，属于恐龙和鸟类的过渡类型，这说明鸟类很可能是由恐龙进化来的。
化石证据对共同由来学说的支持
3.在东非大裂谷地带，科学家发现了许多早期古人类化石，其中有318万年前的少女露西的骨骼化石，其上肢骨的结构与黑猩猩的相似，适于攀缘，下肢骨与现代人类接近，适于直立行走。这一证据支持人猿共祖说吗
露西既有智人的特征，也有黑猩猩的特征，说明人和黑猩猩可能有共同的祖先，都起源于一类森林古猿。
思考：通过研究化石，能得出什么结论？生物是怎样进化的？
生物是由原始的共同祖先经过漫长的地质年代逐渐进化而来的。生物经历了由简单到复杂、由低等到高等、由水生到陆生的进化顺序。
一、地层中陈列的证据——化石
2.“活”化石
有没有“活” 的证据？当今生物体上是否有进化的印记，可以佐证生物是由共同祖先进化而来的呢？
鸭嘴兽是最原始的哺乳动物之一，它是未完全进化的哺乳动物，种类极少，同属之中只有鸭嘴兽一种动物，也是最低等的哺乳动物之一。
矛尾鱼是唯一现生的总鳍鱼类，它的发现使现今所有陆地上的脊椎动物和水域中的鱼类紧密地联系到一起，四足类动物由海洋登上陆地的活化石证据是由矛尾鱼鲜活的摆在人们的面前的。
一、地层中陈列的证据——化石
2.“活”化石
大熊猫
银杏
水杉
珙桐
中华鲟
扬子鳄
二、当今生物体上进化的印记——其他方面的证据
比较解剖学是研究比较脊椎动物的器官、系统的形态和结构的科学。比较解剖学可以为这些生物是否有共同祖先寻找证据。
1.比较解剖学证据：
肱骨
桡骨
尺骨
腕骨
掌骨
指骨
人的上肢
蝙蝠的翼
鲸的鳍
猫的前肢
种类一致,排列顺序一致, 有相同的起源，说明它们可能是由共同的祖先进化来的。在漫长的进化过程中，因为适应不同的环境，逐渐出现了形态和功能的不同。
比较三种脊椎动物的前肢和人的上肢骨骼
观察图6-3，讨论以下问题。
1.这四种前(上)肢骨骼是否都有肱骨、桡骨、尺骨、腕骨、掌骨和指骨？其种类具有一致性吗
都有肱骨、桡骨、尺骨、腕骨、掌骨和指骨，其种类具有一致性。
2.从上到下看这四种前(上)肢骨骼，这此骨骼的排列顺序一致吗？
排列顺序一致。
肱骨
桡骨
尺骨
腕骨
掌骨
指骨
比较三种脊椎动物的前肢和人的上肢骨骼
观察图6-3，讨论以下问题。
3.四种前（上）肢骨骼的功能迥异，外形差别很大，其内部结构模式为什么如此一致
肱骨
桡骨
尺骨
腕骨
掌骨
指骨
这四种前（上）肢骨骼有相同的起源，说明它们可能是由共同的祖先进化来的。在漫长的进化过程中，因为适应不同的环境，逐渐出现了形态和功能的不同。
比较三种脊椎动物的前肢和人的上肢骨骼
观察图6-3，讨论以下问题。
4.人与蝙蝠、鲸与猫的骨骼结构还有哪些共同点？哺乳动物与鱼在骨骼上有哪些共同点？这是否支持现有的脊椎动物有着共同的祖先
此外，一些具体的骨也有共同点，如哺乳类中耳的3块听小骨镜骨、砧骨、锤骨分别与鱼类的舌颌骨、方骨、关节骨有共同的起源。不同类群动物的骨骼结构具有许多共同点，支持现有的脊椎动物有着原始的共同祖先。
人与蝙蝠、鲸、猫的骨骼结构十分发达，脊柱、肋骨、胸骨等形成支架起到支撑身体、保护内部器官的作用；
头骨骨块减少或愈合，使头骨坚硬，起到保护作用，等等。哺乳动物和鱼都具有头骨、脊柱、肋骨及附肢骨骼等。
二、当今生物体上进化的印记——其他方面的证据
2.胚胎学证据：
胚胎学是指研究动植物胚胎的形成和发育过程的学科。比较不同动物以及人的胚胎发育过程，也可以看到进化的印迹。
人
鸡
家猫
脊椎动物在胚胎发育早期具有相似的阶段，支持人和其他脊椎动物有共同祖先的观点。
各类脊椎动物在胚胎发育的早期都会出现鳃裂、脊索、背神经管和肛后尾，而且水生的鱼类和部分两栖类动物终生都具有鳃裂，肛后尾是所有脊椎动物共有的特征。
二、当今生物体上进化的印记——其他方面的证据
3.细胞和分子水平证据：
细胞学：
在光学显微镜水平上研究细胞的化学组成、形态、结构及功能的学科。
从分子水平研究生物大分子的结构与功能从而阐明生命现象本质的科学。
分子生物学：
从细胞和分子水平看，当今生物有许多共同的特征，比如都有能进行代谢、生长和增殖的细胞，细胞有共同的物质基础和结构基础等，这是对生物有共同祖先这一论点的有力支持。不同生物的DNA和蛋白质等生物大分子的共同点，提示人们当今生物有着共同的原始祖先，其差异的大小则揭示了当今生物种类亲缘关系的远近，以及它们在进化史上出现的顺序。
从细胞和分子水平看生物的共同特征
请根据所学知识，结合以下资料，讨论有关问题。
1.已知最古老的化石是大约35亿年前的古细菌化石。现在，在海洋、湖泊、土壤等环境中还能发现古细菌，这些古细菌都有细胞壁、细胞膜、细胞质、核糖体和DNA。
2.人与黑猩猩和长臂猿的某段同源DNA的差异分别为2.4%、5.3%。人与黑猩猩基因组的差异只有3%。
3.细胞色素c是细胞中普遍含有的一种蛋白质，约有104个氨基酸，据测算，它的氨基酸序列每2000万年才发生1%的改变。不同生物与人的细胞色素c氨基酸序列的差异如下表所示。
。
生物名称 黑猩猩 猕猴 狗 鸡 响尾蛇 金枪鱼 果蝇 天蚕蛾 链孢霉 酵母菌
氨基酸差异/个 0 1 11 13 14 21 27 31 43 44
从细胞和分子水平看生物的共同特征
讨论
1.当今生物的细胞在结构上与古细菌有哪些共同点？这说明了什么？
2.举例说出当今生物的细胞在代谢上的共同点。
都有细胞壁、细胞膜、细胞质、核糖体和DNA。地球上现存的古细菌与最古老的古细菌有相同的细胞结构模式，说明二者有共同的祖先。
都有呼吸作用，代谢中的酶类非常相似，都有相同的能量“货币”——ATP，绿色植物能进行光合作用，等等。
从细胞和分子水平看生物的共同特征
讨论
3.人和类人猿在DNA的碱基序列或基因组方面高度接近说明了什么？
说明人和猩猩、长臂猿、黑猩猩等类人猿可能有共同的祖先。
4.关于人与其它生物的亲缘关系，从细胞色素c的相关资料可以得出什么结论？这些数据是否支持生物有着共同的起源？
人和其他生物的细胞中普遍含有细胞色素c，说明这些生物都有共同的祖先。细胞色素c的氨基酸序列差异的大小揭示了不同生物之间亲缘关系的远近，差异越小，表明亲缘关系越近。
课堂小结
共同由来学说
自然选择学说
自然选择揭示了生物进化的机制，解释了适应的形成和物种形成的原因
证据
基础
达尔文的生物进化理论
古生物证据
当今生物证据
包括
比较解剖学证据
胚胎学证据
细胞和分子水平证据
化石证据
包括
共同由来指出地球上所有的生物都是由原始的共同祖先进化而来
练习与应用
1.关于生物的进化，只能靠运用证据和逻辑来推测。判断以下有关生物进化证据和结论的说法是否合理。
(1)通过化石可以了解已经绝灭的生物的形态结构特点，推测其行为点。 （ ）
(2)人和鱼的胚胎发育经历了有鳃裂及有尾的阶段，这可以用人与鱼有共同祖先来解释。（ ）
(3)比较解剖学发现，不同种类的哺乳动物的前肢在形态上差别很大，这说明这些哺乳动物不是由共同祖先进化来的。（ ）
一、概念检测
×
√
√
A
练习与应用
一、概念检测
2.生物进化的证据是多方面的，其中能作为直接证据的是（ ）
A.化石证据
B.胚胎学证据
C.比较解剖学证据
D.分子生物学证据
3.生物都有共同的祖先，下列各项不能作为支持这一论点的证据的是 （ ）
A.所有生物共用一套遗传密码
B.所有生物都由ATP直接供能
C.各种生物的细胞具有基本相同的结构
D.所有生物的生命活动都是靠能量驱动的
D
练习与应用
一、概念检测
练习与应用
二、拓展应用
1.如果有人坚持认为生物是自古以来就如此的，你认为能够反驳他的最有效的证据是什么？为什么？当你提供了你认为最有效的证据后，他还可能如何辩解？你又如何进一步反驳？
可以举出本节教材中的各种证据，如不同地质年代中相继出现的生物类群，已经绝灭的物种，物种大爆发事件，地壳剧烈运动、气候剧烈变化和小行星碰撞地球等事件对生物的影响；也可以引用达尔文论证生物进化论时列举的大量证据，如在加拉帕戈斯群岛所发现的大量物种形成的事实。需要注意的是，你要从所选择的证据出发，厘清与所反驳的观点之间的逻辑关系，进行有针对性的论述。
练习与应用
二、拓展应用
2.我国地域辽阔，古生物化石种类繁多，在生物进化的研究中起着非常重要的作用。下面是我国发现的一些著名的化石群：澄江生物化石群、热河生物化石群、山旺生物化石群、和政生物化石群、关岭生物化石群等。请任选一个化石群或当地已发现的化石群，查找相关资料，向全班同学介绍该化石群中主要的化石，以及该化石群的发现在研究生物进化中的重要意义。
澄江生物化石群分布在中国云南省澄江县，保存了大量具软躯体或弱矿化外壳的后生动物化石，展示了5.3亿年前的海洋生态系统，是研究寒武纪大爆发事件最重要的化石宝库之一。澄江生物化石群的科学意义在于：
练习与应用
二、拓展应用
（1）在前寒武纪到早寒武纪的生命演进过程中，填补了从埃迪卡拉生物化石群（发现于澳大利亚的前寒武纪晚期地层）到布尔吉斯页岩生物化石群（发现于加拿大的中寒武纪地层）之间长达数千万年的古生物资料空白；
（2）呈现出一个前所未有的仅在二三百万年的“瞬间时空”里生物（特别是动物）大规模涌现的突发生物事件，是寒武纪生命大爆发的最好例证。
2.我国地域辽阔，古生物化石种类繁多，在生物进化的研究中起着非常重要的作用。下面是我国发现的一些著名的化石群：澄江生物化石群、热河生物化石群、山旺生物化石群、和政生物化石群、关岭生物化石群等。请任选一个化石群或当地已发现的化石群，查找相关资料，向全班同学介绍该化石群中主要的化石，以及该化石群的发现在研究生物进化中的重要意义。

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