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第6章 生物的进化
女娲造人
上帝造人
古希腊神话
人类起源的神话
历史上第一个科学地诠释了生物起源问题的人是谁呢？
问题探讨
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。
《物种起源》
问题探讨
讨论：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。
《物种起源》
讨论：你能说出什么证据来支持达尔文的观点？
第1节 生物有共同祖先的证据
聚焦
1
支持共同由来学说的证据有哪些？
2
怎样通过化石证据研究生物的进化？
3
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？
达尔文生物进化理论
共同由来学说——指出地球上所有的生物都是由原始的共同祖先进化而来；
查尔斯·达尔文
（C.R.Darwin）
自然选择学说——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。
1
地层中陈列的证据——化石
1. 地层中陈列的证据——化石
化石：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。
辽宁古果化石标本
辽宁古果的生存年代为距今1亿4500万年的中生代，比以往发现的被子植物早1500万年，被国际古生物学界认为是迄今最早的被子植物。
从辽宁古果化石表面上看，化石保存完好，形态特征清晰可见。
1. 地层中陈列的证据——化石
化石种类：（根据保存特点）
遗体化石：指古生物遗体本身几乎全部或部分保存下来的化石。
遗物化石：指古代动物的粪便、卵（蛋）以及人类祖先使用的工具等 形成的化石。
遗迹化石：是古生物活动或存在过的痕迹的化石，其中最主要的是足迹。
硅化木—遗体化石
恐龙蛋—遗物化石
恐龙足迹—遗迹化石
1. 地层中陈列的证据——化石
化石作用：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
推测其形态、结构和分类地位
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。
发掘化石有什么作用呢？
1. 地层中陈列的证据——化石
化石在地层中出现的位置可以揭示它们生存的相对年代。
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
地层中有大量化石的示意图
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。
思考·讨论
图6-2所示资料支持达尔文的共同由来学说吗？
支持。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。
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。
化石证据对共同由来学说的支持
思考·讨论
资料2：2009年，我国科学家在辽宁省建昌县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，但其骨架周围有清晰的羽毛印痕，显示其后肢和尾部都有飞羽；后肢发达，显示其善跑不善飞。
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？
赫氏近鸟龙化石及复原图
赫氏近鸟龙既有恐龙的特征，也有鸟类的特征，是鸟类和恐龙的过渡类型。说明鸟类可能由恐龙进化而来。
思考·讨论
资料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，又有黑猩猩的特征。
说明人和黑猩猩可能有共同的祖先。
少女露西化石（左）黑猩猩（右）
1. 地层中陈列的证据——化石
化石分布：大部分化石发现在沉积岩的地层（地层的沉积、成岩作用形成）。还有极少数埋藏于其他基质中，比如，在琥珀中发现过昆虫、在永冻土层中发现过猛犸象及其他少数物种。
结论：
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；
生物的进化顺序：简单→复杂、
低等→高等、水生→陆生。
2
当今生物体上进化的印迹——其他方面的证据
2.1 比较比较解剖学
概念：对各类脊椎动物的器官、系统的形态结构进行解剖和比较研究的科学。
三种脊椎动物前肢和人的上肢骨骼比较的示意图
肱骨
桡骨
尺骨
腕骨
掌骨
指骨
蝙蝠的翼
鲸的鳍
猫的前肢
人的上肢
观察上图，思考讨论以下问题，展示学习成果：
这三种脊椎动物的前（上）肢骨骼是否都有肱骨、桡骨、尺骨、腕骨、掌骨和指骨？其种类一致吗？这些骨的排列顺序一致吗？
这四种前(上)肢骨骼的功能迥异，外形差别也很大，其内部结构模式为什么如此一致
思考·讨论
是。一致。
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。
人与蝙蝠、鲸和猫的骨骼结构还有哪些共同点？哺乳动物和鱼在骨骼结构上有哪些共同点？这是否支持现有的脊椎动物有着共同的原始祖先？
思考·讨论
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。此外，一些具体的骨也有共同点，如哺乳类中耳的3块听小骨镫骨、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。
2.1 比较比较解剖学
比较解剖学意义：研究比较脊椎动物的器官系统的形态和结构，可以为这些生物是否有共同祖先寻找证据。
结构的相似性：说明这些生物是由共同祖先演化而来；
形态上的差异：说明这些有共同祖先的生物生活在不同的环境中，向着不同的方向进化发展，其结构适应于不同的功能。
2.2 胚胎学证据
概念：研究动植物胚胎的形成和发育过程的学科。
证据：脊椎动物在胚胎早期发育早期都有彼此相似的阶段，支持了人和其他脊椎动物有共同祖先的观点。
2.3 细胞学和分子水平的证据
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。
分子生物学：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。
细胞生物学和分子生物学的研究，可以看出截然不同的当今生物之间也有很多相似之处。
思考·讨论
从细胞和分子水平看当今生物的共同特征
根据所学知识，结合以下资料，思考讨论以下问题：
资料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。
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？
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，说明二者有共同祖先。
思考·讨论
举例说出当今生物的细胞在代谢上的共同点。
资料2：人与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%。
人和类人猿在DNA碱基序列或基因组方面高度接近说明了什么
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。
说明人和猩猩、长臂猿、黑猩猩等类人猿可能有共同的祖先。
思考·讨论
资料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。
关于人与其他生物的亲缘关系，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，表示亲缘关系越近。
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
2.3 细胞学和分子水平的证据
P104
从细胞和分子水平看，当今生物有许多共同的特征：
1. 都有能进行 的细胞，细胞有共同的物质基础和结构
基础等→生物有共同祖先。
2. 不同生物的 等生物大分子的共同点→当今生物有着共同
的原始祖先。
但不同生物之间也存在着一定的差异：
差异大小揭示了当今生物 以及它们在进化史上出现的顺序。
DNA和蛋白质
代谢、生长和增殖
亲缘关系的远近
综上所述，化石为研究生物进化提供了直接的证据，比较解剖学和胚胎学以及细胞和分子水平的研究，都给生物进化论提供了有力的支持，这些证据互为补充、相互印证，有力地支持了达尔文的共同由来学说。
2.3 细胞学和分子水平的证据
根据目前已学的知识，尝试归纳生物在细胞和分子水平上有哪些共同特点？
物质组成 化学元素种类大致相同，无机物和有机物（生物大分子蛋白质和核酸）
细胞结构 细胞膜（均由磷脂组成）、细胞质、核糖体
细胞代谢 都是物质与能量变化的过程，都有酶的催化、ATP是直接能源物质
细胞学说 体现生物界的统一性
DNA 所有的细胞生物都以DNA为遗传物质，核酸分子结构相似
蛋白质 使用同样的20种氨基酸来组成蛋白质
密码子 翻译时共用一套遗传密码
中心法则 所有的生物都遵循，整个生物界遗传信息的复制与表达具有相同的模式
…… ……
3
课堂小结
达尔文生物进化论
共同的物质、结构基础
胚胎早期发育相似性
器官、系统的形态和结构相似
应用
概念
保存在地层中的古代生物的遗体遗物或生活痕迹
生物进化顺序
形态、结构、行为等
比较解剖学
化石
胚胎学
分子水平
细胞水平
蛋白质和DNA等共同点
蛋白质和DNA差异大小
意义
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
意义
指出地球上所有生物都是由原始的共同祖先进化而来
共同由来学说
自然选择学说
组成
证据
最直接、最重要
亲缘关系远近
4
练习与应用
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4.1 概念检测
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，推测其行为特点。（ ）
（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）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。（ ）



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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
A
4.1 概念检测
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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
4.1 概念检测
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4.2 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。已经灭绝的物种，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。
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4.2 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。
以澄江生物化石群为例，说明该化石群的发现在研究生物进化中的意义，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。
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4.2 拓展应用
澄江生物化石群的科学意义在于：
（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。
谢谢聆听!
同学们辛苦啦！

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