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6.1 生物有共同祖先的证据学案
【学习目标】
1.通过对化石、比较解剖学和胚胎学证据进行比较分析说明当今生物具有共同的祖先。
2.说明当今生物在新陈代谢、DNA的结构与功能方面具有许多共同特征，从细胞和分子水平佐证了当今生物具有共同的祖先。
【学习重难点】
教学重点
基于证据和逻辑，认同生物是不断进化的，当今的各种生物来自共同祖先。
教学难点
从细胞和分子水平找寻当今生物具有共同特征和共同祖先的证据。
【预习新知】
地层中陈列的证据——化石
1．达尔文的生物进化理论
(1)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来的。
(2)自然选择学说：解释了适应的形成和物种形成的原因。
2．化石
(1)概念：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。
(2)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。
(3)分布：大部分化石发现于沉积岩的地层中。
(4)结论：证实了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，也揭示出生物由简单到复杂、由低等到高等、由水生到陆生的进化顺序。
当今生物体上进化的印迹——其他方面的证据
1.比较解剖学证据
研究比较脊椎动物的器宜、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。
2.胚胎学证据
胚胎学是指研究动植物胚胎的形成和发直过程的学科，比较不同动物以及人的胚胎发育过程，也可以看到进化的蛛丝马迹。
3.细胞和分子水平的证据
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；不同生物的DNA和蛋白质等生物大分子的共同点，都有力地支持了当今生物有共同的原始祖先。而DNA和蛋白质等生物大分子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。
综上所述，化石为生物进化提供了直接的证据，比较解剖学、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。
【易错提示】
（1）生物的遗体、遗物或生活痕迹就叫作化石（ ）
（2）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（ ）
（3）古老地层中没有复杂生物的化石，而新近地层中可能有简单生物的化石（ ）
答案：（1）×（2）√（3）√
解析：（1）化石是古代生物的遗体、遗物或生活痕迹等，由于某种原因被埋藏在地层中，经过漫长的年代和复杂的变化而形成的。
（3）古老地层中没有复杂生物的化石，在越晚形成的地层中，成为化石的生物越复杂、越高等，但是也有低等的，因此在新近地层中可以找到简单生物的化石。
【深化探究】
一、地层中陈列的证据——化石
[问题探究]
1．为什么说化石是研究生物进化的最直接证据？
提示：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，它记录着地球和生物进化的历史。
2．地层中最早出现的生物类群是什么？
提示：单细胞的生物。
归纳总结：
1．化石是指保存于地壳中的古生物、遗体、遗物或它们的生活遗迹。
(1)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。
(2)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。
(3)遗物化石：是指古代动物的粪便、卵(蛋)以及人类祖先使用的工具等。
2．通过研究化石及其地层中出现的先后顺序，人们能够比较直观地了解生物进化的大致历程和规律。在越早形成的地层中出现的生物结构越简单、低等，在越晚形成的地层中出现的生物结构越复杂、高等。
二、当今生物体上进化的印迹——其他方面的证据
[问题探究]
如图分别为人和其他脊椎动物不同时期胚胎的比较，以及人的上肢和其他动物的前肢骨骼的比较，独立思考：
1．根据图1可以看出，人和其他脊椎动物在胚胎发育初期，不仅外形像鱼，而且在结构上都有鳃裂和尾，这说明了什么？到了胚胎发育晚期，除鱼之外，人和其他脊椎动物的鳃裂都消失了，人的尾也消失了，这又说明了什么？
提示：在结构组成方面相同，这说明这些生物是由共同原始祖先进化而来的；在形态方面不一样，又说明这些生物在不同的环境中向着不同方向进化。
2．根据图2观察，人的上肢、猫的前肢、鲸的胸鳍和蝙蝠的翼手，它们在结构组成方面相同吗，这说明了什么？它们在形态方面一样吗，这又说明了什么？
提示：相同，这说明这些生物都起源于一个共同的原始祖先，并且它的共同原始祖先活在水中。不同，这些器官只是在进化过程中，由于它们生活环境的不同，为适应不同的生活环境，逐渐出现了形态和功能上的不同。
归纳总结：
1．对人的上肢、猫的前肢、鲸的胸鳍和蝙蝠的翼手在结构上相似性的分析
(1)人的上肢、猫的前肢、鲸的胸鳍和蝙蝠的翼手，从外形来看，这些器官很不相同，但是比较它们的内部结构，却基本上一致，它们都是由肱骨、桡骨、尺骨、腕骨、掌骨和指骨组成的，排列的方式也基本一致。这些器官只是在进化过程中，由于它们生活环境的不同，为适应不同的生活环境，逐渐出现了形态和功能上的不同。
(2)从这些器官结构上的相似性可以说明，这些生物都是由共同的原始祖先进化而来的。
2．比较人、鱼、龟和鸡胚胎发育的相同或相似性
人、鱼、龟和鸡胚胎发育的相同或相似性说明，高等脊椎动物是从古代的某些低等脊椎动物进化而来的。也就是说，脊椎动物和人都是由共同的古代原始祖先进化而来的，所以它们的胚胎在发育初期十分相似。古代脊椎动物共同的原始祖先生活在水中，所以陆生脊椎动物和人在胚胎发育过程中会出现鳃裂。人是从有尾的动物进化而来的，所以在胚胎发育的过程中会出现很明显的尾。
3．细胞生物学证据和结论
(1)证据
①无论是原核生物还是真核生物，它们的细胞都有相似的基本结构。
②原核细胞中的蓝藻和真核细胞中的叶肉细胞都有与光合作用有关的色素和酶等，它们都能进行光合作用，把光能转化为化学能，将无机物转化为贮藏能量的有机物。
(2)结论：现存生物都是由共同的祖先进化来的，它们有着或远或近的亲缘关系，亲缘关系越近的生物之间，就具有越多的共同特征。
4．分子生物学证据和结论
(1)证据
①DNA分子水平：大多数现存生物的遗传物质都是DNA，而且它们的DNA在组成、结构和功能上有许多共同之处，不同生物的DNA在行使功能时也有许多相似之处。
②基因水平：人类与猩猩、恒河猴和兔的血红蛋白基因中部分碱基序列有一定的相似性。
③蛋白质分子水平：不同生物细胞色素c的氨基酸序列也存在很高的相似度。
(2)结论
①不同生物之间的特征DNA序列都有一定的相似性，亲缘关系越近的生物，其DNA序列的相似性越高。
②不同生物之间特定的蛋白质中的氨基酸序列相似度与生物之间的亲缘关系密切相关。
5．归纳生物进化的规律
生物进化的规律是由简单到复杂、由低等到高等、由水生到陆生的进化顺序。
【巩固训练】
1.化石是研究生物进化的重要证据。以下化石研究的结论或方法，错误的是( )
A.地球上各种生物是一次性同时出现的
B.生物进化遵循由低等到高等的规律
C.从动物牙齿化石可推测它们的饮食情况
D.从植物化石可推测它们的形态、结构和分类地位
2.人体血红蛋白β链由146个氨基酸组成，比较不同种类动物与人体血红蛋白β链的区别，结果如下表：
动物种类 短尾猿 狗 鸟 青蛙 七鳃鳗
不同氨基酸的数目 8 32 45 67 125
下列表述错误的是( )
A.短尾猿与人类亲缘关系最近
B.该数据为进化提供了分子水平的证据
C.不同种类动物的血红蛋白运输氧气能力不同
D.氨基酸不同与DNA碱基排列顺序没有关系
3.下列证据不属于共同由来学说的化石证据的是( )
A.形成越早的地层中化石生物越低等、结构越简单，揭示了生物进化的顺序
B.赫氏近鸟龙化石的身体骨架与恐龙非常接近，是鸟类起源于恐龙的有力证据
C.318万年前少女露西的骨骼化石与黑猩猩相似，这一证据支持人猿共祖
D.人与蝙蝠、鲸和猫的骨骼结构有很大共同点，这一证据说明它们来自共同祖先
4.比较是生物学研究的重要方法,如图为科学家对马的足进化历程的研究，从中能获得的信息是( )
A.腿骨结构大部分相同 B.足趾个数逐渐减少
C.中足趾逐渐变得发达 D.遗传物质基本相同
5.化石是研究生物进化最直接、最重要的证据，下列关于化石的叙述，正确的是( )
A.生物进化的每个环节都有化石证据
B.根据地层中的化石可以判断生物进化的速度
C.在越古老的地层中形成化石的生物一般越低等
D.在最古老的地层中也有化石
参考答案
1.答案：A
解析：化石在地层中是按一定顺序出现的，这说明地球上的各种生物不是一次性同时出现的，A错误。在越古老的地层中，形成化石的生物结构越简单，分类地位越低等，水生生物的化石也越多；在距今越近的地层中，形成化石的生物结构越复杂，分类地位越高等，陆生生物的化石也越多，这种现象说明了生物是由简单到复杂、由低等到高等、由水生到陆生逐渐进化而来的，B正确。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，从动物牙齿化石的结构以及组成可推测它们的饮食情况，如它们是植食性的、肉食性的或是杂食性的；从植物化石可推测它们的形态、结构和分类地位，C、D正确。
2.答案：D
解析：短尾猿与人体血红蛋白β链氨基酸不同的数目仅为8个，说明短尾猿与人类亲缘关系最近，A正确；血红蛋白属于大分子物质，该数据为生物进化提供了分子水平的证据，B正确；结构与功能相适应，由题意可知，不同种类动物的血红蛋白氨基酸的数目不同，则其血红蛋白的结构也不完全相同，故运输氧气能力不同，C正确；氨基酸数目、排列顺序不同的根本原因是DNA碱基数目、排列顺序不同，D错误。
3.答案：D
解析：形成越早的地层中化石生物越低等、结构越简单，揭示了生物进化的顺序，A不符合题意；赫氏近鸟龙化石的身体骨架与恐龙非常接近，是鸟类起源于恐龙的有力证据，B不符合题意；318万年前少女露西的骨骼化石与黑猩猩相似，这一证据支持人猿共祖说，C不符合题意；人与蝙蝠、鲸和猫的骨骼结构有很大共同点，这一证据属于比较解剖学证据，不属于化石证据，D符合题意。
4.答案：ABC
解析：根据题图可看出，马在进化过程中，腿骨结构大部分相同、足趾个数逐渐减少、中足趾逐渐变得发达，A、B、C符合题意；遗传物质（DNA）是分子水平的研究，不能直接从题图中观察到，D不符合题意。
5.答案：C
解析：化石是远古代生物曾经生活在地球上的证据，但并不是每种生物都可以形成化石，因此并不是生物进化的每个环节都有化石证据，A错误;根据地层中的化石可以判断生物之间是否存在亲缘关系以及进化顺序，但无法判断生物进化的速度，B错误；生物的化石在地层中的出现有一定顺序，通常在越古老的地层中形成化石的生物越简单、越低等，在越晚近的地层中形成化石的生物越复杂、越高等，C正确；在最古老的地层中可能没有化石，D错误。

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