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第1节　生物有共同祖先的证据
【学习目标】
1.通过化石分析生物的进化,认同达尔文的共同由来学说。(生命观念、科学思维)
2.通过比较解剖学和胚胎学等证据,概述当今生物在器官、胚胎发育、细胞和分子水平上分别具有的共同特征,说明当今生物具有共同的祖先。(生命观念、科学思维)
【自主预习】
一、达尔文的生物进化论
主要由　共同由来学说　和自然选择学说组成。
二、地层中陈列的证据——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。因此,化石是研究生物进化　最直接　、　最重要　的证据。
3.结论:大量化石证据证实了生物是由　原始的共同祖先　经过漫长的地质年代逐渐进化而来的,而且还揭示出生物由　简单到复杂　、由　低等到高等　、由　水生到陆生　的进化顺序。
三、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。
2.胚胎学证据
(1)胚胎学的概念:研究动植物　胚胎的形成　和　发育过程　的学科。
(2)脊椎动物在胚胎发育早期都有彼此相似的阶段,这个证据支持了人和其他脊椎动物有　共同祖先　的观点。
3.细胞和分子水平的证据
(1)当今生物有许多共同的特征,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。
(2)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。
【合作探究】
任务1　探究地层中陈列的证据——化石
活动1　阅读课本P100~101,分析化石资料,归纳化石证据对共同由来学说的支持
1.云南的易门龙体长11米,高4米多,但从来没有人见过恐龙,怎么会知道得这么清楚呢
提示　古生物学的主要证据来源于化石,化石是研究生物进化最直接、最重要的证据。
2.请结合下图分析。
(1)化石在地层中的分布有何规律 这说明了什么
提示　在越早形成的地层里,成为化石的生物越简单、越低等;在越晚形成的地层里,成为化石的生物越复杂、越高等。由此说明现代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。
(2)为什么说化石是研究生物进化最直接的证据
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,化石记录着地球和生物进化的历史。
3.地层中最早出现的生物类群是什么
提示　单细胞生物。
认知生成
1.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)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。
(3)遗迹化石:指古生物活动或存在过的痕迹的化石,其中最主要的是足迹。
2.化石记录着地球和生物进化的历史
大部分化石发现于沉积岩的地层中,若把地层比作一本书,化石则是书中的文字,记录着地球和生物进化的历史。
3.化石揭示的生物进化规律
(1)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。
(2)越简单、越低等的生物化石总是出现在越古老的地层中,越复杂、越高等的生物化石则出现在越新近形成的地层中。
(3)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。
例1　(2023·黑龙江统考)已经发现的大量化石等证据,揭示了生物的进化顺序是(　　)。　　 　　　　　　 　　　　　　
A.由简单到复杂 B.由高等到低等
C.由陆生到水生 D.由真核生物到原核生物
　　【答案】　A
【解析】　大量的化石证据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的,生物进化的顺序是由简单到复杂,由低等到高等,由水生到陆生,A正确,B、C错误;化石证据并没有证明生物的进化顺序是由真核生物到原核生物,D错误。
对点练1　(不定项)下列关于生物化石的叙述,正确的是(　　)。
A.越古老的地层里,形成化石的生物越简单、低等
B.生物化石都是由生物体的坚硬部分形成的
C.在地质年代较晚的地层中也可能找到低等生物的化石
D.生物化石为研究生物进化提供了最直接可靠的证据
　　【答案】　ACD
【解析】　研究发现,不同的地层中埋藏着不同类型的生物化石:埋藏于较浅地层中的化石代表的生物与现代生物结构比较相似;埋藏于较深地层中的化石代表的生物与现代生物结构差别较大,并且越是古老的地层中挖掘的化石所代表的生物结构越简单、低等,A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,在漫长的地质年代里,生物遗体中的有机物质分解殆尽,坚硬的部分如外壳、骨骼、枝叶等与包围在周围的沉积物一起经过石化变成了石头,因此,生物化石大部分是由生物体的坚硬部分形成的,B不正确。低等生物至今仍然存在,因此在地质年代较晚的地层中也可能找到低等生物的化石,C正确。化石是研究生物进化最直接、最重要的证据,D正确。
任务2　探究当今生物体上进化的印迹——其他方面的证据
活动2　阅读课本P102~104,分析并比较解剖学、胚胎学、细胞和分子水平上的案例,归纳生物进化的其他证据
1.下图1和2分别表示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,独立思考下列问题:
　　　　　 图1　　　　　　　　　　　图2
(1)根据图1可以看出,人和其他脊椎动物在胚胎发育早期,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原始的共同祖先进化而来的,并且它们的共同祖先生活在水中。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)观察图2,人的上肢、猫的前肢、鲸的鳍和蝙蝠的翼,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　在结构组成方面相同,这说明这些生物都起源于原始的共同祖先。在形态方面不同,这些器官在进化过程中,由于它们生活的环境不同,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.阅读课本P103“思考·讨论”中的资料3,回答下列问题:
(1)这份资料在哪方面为生物进化提供了证据
提示　分子生物学。
(2)据此推测,血缘关系最近的是哪两种生物 写出判断的依据。
提示　黑猩猩和猕猴,它们的细胞色素c氨基酸序列的差异最小。
认知生成
细胞和分子水平的证据
1.细胞水平
研究项目 化石中的古细菌和现代古细菌结构 当今生物的细胞代谢
共同点 都有细胞壁、细胞膜、细胞质、核糖体和DNA 都通过呼吸作用产生ATP来维持生命活动
(续表)
研究项目 化石中的古细菌和现代古细菌结构 当今生物的细胞代谢
推论 现代古细菌与化石中的古细菌可能有亲缘关系 当今生物可能有共同的祖先
结论 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
细胞生物学证据——内共生学说认为,真核细胞是通过若干不同种类的原核细胞结合共生而形成的。
2.分子生物学水平
(1)DNA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:不同生物的细胞色素c氨基酸序列也存在很高的相似度。
不同生物的DNA和蛋白质等生物大分子的共同点揭示了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。
例2　(改编)下列有关进化证据的叙述,错误的是(　　)。
A.古生物化石为探究从始祖马到现代马的进化过程提供了最直接的证据
B.从鲸、龟、蝙蝠等动物的上肢骨骼内部结构模式相似,得到比较解剖学上的证据
C.从鱼类、鸟类、哺乳类动物的早期胚胎中均有鳃裂这一事实中,得到比较解剖学上的证据
D.通过比较真核细胞内的细胞色素c氨基酸序列的差异性大小,推测生物之间的亲缘关系远近
　　【答案】　C
【解析】　生物化石是研究生物进化最直接的证据,A正确;从鲸、龟、蝙蝠等动物的上肢骨骼结构模式相似,可得到比较解剖学方面的证据,B正确;鱼类、鸟类、哺乳类动物的早期胚胎中均有鳃裂是胚胎学证据,C错误;通过比较真核细胞内的细胞色素c氨基酸序列的差异性大小,可以推测生物之间的亲缘关系远近,D正确。
对点练2　(不定项)地球上现存生物来自原始的共同祖先,下列有关细胞和分子水平证据的说法,错误的是(　　)。
A.大多数现存生物的遗传物质都是DNA
B.亲缘关系越近的生物,DNA序列相似性越高
C.人类与猩猩、恒河猴以及兔的血红蛋白基因中的碱基序列有一定的相似性
D.不同生物的细胞色素c氨基酸序列存在较大的差异性
【答案】　D
【解析】　细胞生物的遗传物质都是DNA,细胞生物在生物分类中占大部分,故大多数现存生物的遗传物质都是DNA,A正确;人类与猩猩、恒河猴以及兔的血红蛋白基因表达出来的血红蛋白都具有相同的功能,故人类与猩猩、恒河猴以及兔的血红蛋白基因中的碱基序列有一定的相似性,C正确;不同生物的细胞色素c氨基酸序列不一定存在较大的差异性,如人和猕猴的细胞色素c氨基酸序列的差别不大,D错误。
素能提升　痕迹器官和同源器官(科学理解能力)
　　痕迹器官和同源器官是比较解剖学为生物进化提供的证据。痕迹器官是指生物体内某些功能已基本消失但仍然存在的器官。痕迹器官的存在,可以追溯具有这些器官的生物与其他生物的亲缘关系和进化线索。例如,蟒蛇外形上没有四肢,但它的体内还保留着残余的后肢骨,说明蟒蛇起源于有四肢的动物。同源器官指基本结构、各部分和生物体的相互关系以及胚胎发育的过程彼此相同,但在外形上有时并不相似,功能上也有差别的器官。
1.许多甲壳类动物(如小龙虾)用它们的尾巴游泳,但螃蟹的尾巴退化了,蜷缩在壳下,不用于游泳,螃蟹的尾巴是什么器官
提示　痕迹器官。
2.根据痕迹器官的概念,想一想人的器官中有哪些是痕迹器官。
提示　盲肠、阑尾、腹直肌、动耳肌、尾椎骨、瞬膜、体毛等。
3.同学甲认为鲸、龟、蝙蝠等动物的前肢骨骼是痕迹器官,这种说法正确吗 说明理由。
提示　不正确。鲸、龟、蝙蝠等动物的前肢骨骼是同源器官,不是痕迹器官。
4.同学乙认为蝗虫的翅和家鸽的翼有相似之处说明蝗虫和家鸽亲缘关系很近。你怎么看
提示　蝗虫的翅和家鸽的翼在形状和功能上有相似之处,但是也有很多差异,不能认为这两种动物亲缘关系很近。
5.同学丙认为人没有尾,应该是由古代无尾的动物进化来的。你怎么看
提示　人的尾椎骨是人类尾巴上的骨头遗留下来的痕迹器官,所以人是由有尾的动物进化而来的。目前研究认为人是由森林古猿进化而来的,森林古猿最初生活在树上,用尾巴维持平衡。
【随堂检测】
课堂小结 课堂小测
判断正误。 (1)生物的遗物或生活痕迹也可能形成化石。 (√) (2)较晚形成的地层中,没有较简单、较低等的生物化石。 (×) (3)我国发现的大量的恐龙蛋化石是遗迹化石。 (×) (4)有共同祖先的生物个体在结构上没有差异。 (×) (5)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。 (×) (6)化石研究为达尔文的共同由来学说提供了有力的支持,而细胞和分子水平的研究没有提供支持。 (×) (7)所有生物的生命活动都是靠能量驱动的可作为支持生物有共同祖先的证据。 (×)
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