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第六章 生物的进化
第1节 生物有共同祖先的证据
新人教版 必修二 遗传和进化
【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、归纳、概括，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的结构与功能等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。
3、基于对丰富多样的生物具有共同祖先的认识，认同生物的统一性，摒弃人类中心主义的观点。
人类的起源
传说1 女娲造人
创世女神女娲化生万物，每天至少能创造出七十样东西，开世造物，因此被称为大地之母。她是古老相传的大母神。
相传女娲以泥土仿照自己抟土造人，创造并构建人类社会；又替人类立下了婚姻制度，使青年两性相互婚配，繁衍后代，因此也被传为主职姻缘与情爱的皋禖古神。
人类的起源
传说2 上帝造人
上帝用泥土造人，在泥坯的鼻中吹人生命的气息，就创造出了有灵的活人。上帝给他起名叫亚当。
但那时的亚当是孤独的，上帝决心为他造一个配偶，便在他沉睡之际取下他一根肋骨，又把肉合起来。上帝用这根肋骨造成了一个女人，取名叫夏娃。
人类的起源
传说3 古希腊神话
古希腊神话中，普罗米修斯是泰坦巨神的后代，他用粘土按照自己的身体造出了人类（男人）。
后来宙斯要求火神制造潘多拉，造出了世界上第一个女人。
雅典娜赋予了人类灵魂和神圣的生命。
人类的起源
推翻了神创论的达尔文
达尔文在《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。
我们与黑猩猩有共同的祖先，只不过是两者选择了不同的进化道路
达尔文的生平
查尔斯·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
Nothing in Biology Makes Sense Except in the Light of Evolution”。
——Theodosius Dobzhansky
“贝格尔”号
环球旅行路线图
加拉帕戈斯群岛
问题探讨
达尔文在《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。
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。
问题探讨
达尔文在《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。
2、你能说出什么证据来支持达尔文的观点？
化石、同源器官、基因、蛋白质等方面的证据。
达尔文（进化论的奠基人）的生物进化论主要组成：
自然选择学说:生物的进化机制，解释了适应的形成和物种形成的原因
共同由来学说:地球上所有的生物都是由原始的共同祖先进化来的
一、地层中陈列的证据——化石
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
河流携带着沉积物流入海洋，随着时间的推移，死去的生物被层层掩埋。
挖掘沉积岩我们可以看到排列有序的化石，最古老的埋藏在最深处。
1.8亿年前的鳞鱼化石
大约6亿年前的三叶虫化石
化石的形成过程
一、地层中陈列的证据——化石
一、地层中陈列的证据——化石
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。
古生物遗体本身几乎全部或部分保存下来的化石
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
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
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。
分布
大部分化石发现在沉积岩的地层
大部分化石发现于沉积岩的地层中。沉积岩是指成层堆积的松散沉积物固结而成的岩石。是组成地壳的三大岩类之一，是将其他岩石的风化产物和一些火山喷发物，经过水流或冰川的搬运、沉积、成岩作用形成的岩石。沉积物指陆地或水盆地中的松散碎屑物，如砾石、砂、粘土、灰泥和生物残骸等。
一、地层中陈列的证据——化石
根据保存的特点，化石可以分为遗体化石（如硅化木）、模铸化石（如枝叶印痕）、遗物化石（如恐龙蛋）和遗迹化石（如恐龙的足迹）。
最古老的化石— 古细菌化石。
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}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
2 100
单细胞真核生物
图6-2 地层中有大量化石的示意图
一、地层中陈列的证据——化石
地层就像一本书，化石就是其中的文字，记录着地球和生物进化的历史。位置越靠下的地层形成越早，其中保存的生物化石年代越久远。
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。


[资料1] 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？
化石证据对共同由来学说的支持
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。
一、地层中陈列的证据——化石


[资料2]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？
化石证据对共同由来学说的支持
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。说明人和黑猩猩可能有共同的祖先。
一、地层中陈列的证据——化石
已经发现大量化石证据证实：
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
一、地层中陈列的证据——化石
14C是一种碳的放射性同位素，生物可以从环境中吸收到体内。当一个有机体死亡时，它的身体中含有已知百分比的14C。
随着时间的推移，生物体内的14C会分解成正常的12C 。由于机体已经死亡，没有新的14C进入，所以14C的数量随着时间的推移稳步下降。
当化石被发现时，我们可以通过测量化石中14C的含量，从而对化石的年龄做出可靠的估计。
如何根据化石来推断化石形成的年代？
思考：有没有“活”的证据，当今生物体上是否有进化的印迹，可以佐证生物由共同祖先进化而来的呢？
南美草原发现的雕齿兽化石与现存生物犰狳[qiú yú]进行比较，发现它们都有相似的甲壳。
鸭嘴兽体表有毛，用乳汁哺育后代，具有哺乳动物的特征；鸭嘴兽的繁殖方式是卵生，又像爬行动物。因此，它可以作为哺乳动物是从爬行动物进化而来的证据之一。
扬子鳄属鳄形目，而鳄形目起源的时间比恐龙还要早。最早的鳄出现于三叠纪晚期，经过2亿多年的演化，鳄仍然在地球这个大舞台上展现着它健壮的身躯，可谓一类极其成功的爬行动物。由于鳄进入新生代后的几千万年里，身体构造基本定型，没有道大变化。因此，扬子鳄是名符其实的“活化石”。
现存生物的形状和在化石中发现的生物基本相同，保留了其远古祖先的原始形状。且其近缘类群多数已灭绝，比较孤立，进化缓慢的生物便可称为孑遗生物或活化石。
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。
人的手
蝙蝠的翅膀
鲸鱼的背鳍
猫的爪子
四种脊椎动物前肢和人上肢骨骼比较的示意图
2.比较解剖学
肱骨
桡骨
尺骨
腕骨
掌骨
指骨
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？其种类有一致性吗？
种类有一致性。都具有相同的基本骨骼结构，内部骨骼都是由肱骨、桡骨、尺骨、腕骨、掌骨、指骨组成。
思考?讨论
2、从上到下看这四种前（上）肢骨骼，这些骨的排列顺序一致吗？
四种前（上）肢骨骼的排列顺序一致。
这些生物是由共同的原始祖先演化而来的。
思考?讨论
3、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?
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。
体现了结构对功能的一种适应，说明了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。
4、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？
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。
思考?讨论
这种生物与环境、结构与功能相适应的现象不仅存在于动物，也存在于植物中。
茎的变态
叶的变态
【结果】生物类型由少到多，是生物多样化的基础。
人类其他类人猿没有尾巴，但都有退化的尾骨
比较解剖学证据：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。
比较解剖学为生物进化提供的最重要的证据是同源器官
同源器官：指器官的外形，功能不同，但来源相同，在解剖结构上具有相同性或相似性的器官，比如鸟的翅膀、蝙蝠的翼手、鲸的胸鳍、狗的前肢以及人的上肢等
总结：
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。
二、当今生物体上进化的印记——胚胎学
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。
二、当今生物体上进化的印记——胚胎学
脊椎动物在胚胎发育早期都有彼此相似的阶段。
推断：脊椎动物之间具有一定的亲缘关系；人和其他脊椎动物有共同祖先。
人和其他脊椎动物在胚胎发育初期，不仅外形像鱼，在结构上都有鳃裂和尾。
这些生物都起源于一个共同的原始祖先，并且它们的共同原始祖先生活在水中。
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。
当生物不再需要某种结构的功能时，这种结构就会退化。体现了生物对环境的一种适应，说明了生物是不断进化的。
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。
二、当今生物体上进化的印记——细胞和分子水平的证据
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。
请根据所学知识，结合以下资料，讨论有关问题。
[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。
分析讨论
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？

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。
二、当今生物体上进化的印记——细胞和分子水平的证据
2.举例说出当今生物的细胞在代谢上的共同点。
请根据所学知识，结合以下资料，讨论有关问题。
[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%。
分析讨论
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？
二、当今生物体上进化的印记——细胞和分子水平的证据
说明人和猩猩、长臂猿、黑猩猩等类人猿可能有共同的祖先。
请根据所学知识，结合以下资料，讨论有关问题。
[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。
分析讨论
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？
二、当今生物体上进化的印记——细胞和分子水平的证据
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}生物名称
黑猩猩
狝猴
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
普遍含有细胞色素c说明这些生物都有共同的祖先；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。
①细胞生物学的证据
证据
ⅰ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，都有细胞壁、细胞膜、细胞质、核糖体和DNA。
ⅱ原核生物中的蓝细菌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
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
二、当今生物体上进化的印记——细胞和分子水平的证据
ⅲ细胞进行生命活动所需要的能量几乎全部来自细胞呼吸，都能产生ATP。
②分子生物学的证据
证据
ⅰDNA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。
ⅱ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
ⅲ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。
二、当今生物体上进化的印记——细胞和分子水平的证据
结论
ⅰ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。
ⅱ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密关系密切相关。
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→生物有共同祖先。
2、不同生物的DNA和蛋白质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。
二、当今生物体上进化的印记——细胞和分子水平的证据
最直接、最重要的证据
其他方面的证据有力支持
生物有共同祖先的证据
内共生学说
原始真核生物
吞噬好氧细菌
好氧细菌
线粒体
吞噬光合细菌
光合细菌
叶绿体
异养真核生物
自养真核生物
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
课堂练习
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）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而来。（ ）
√
√
×
课堂练习
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
课堂练习
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

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