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第6章　生物的进化
第1节　生物有共同祖先的证据 · 高中生物学 必修2 遗传与进化 · 学案
班级：________　姓名：________　学号：________
学习目标
1．【生命观念】通过分析化石在地层中的分布规律，理解生物是逐渐进化的，树立生物进化的观念。
2．【科学思维】通过综合比较解剖学、胚胎学、细胞和分子水平的证据，归纳“当今生物具有共同祖先”的结论，提升证据推理能力。
3．【科学探究】通过对化石资料、胚胎发育示意图和分子序列数据的解读与推理，体验“观察证据—作出推断—得出结论”的科学探究路径。
4．【社会责任】认识到进化研究中的实证价值，树立尊重事实、崇尚科学的意识，反对伪科学观点。
情境导入
在云南某地曾发掘出一具体长约11米、身高逾4米的恐龙骨骼化石。今天已没有人亲眼见过恐龙，科学家却仅凭这些埋藏在岩石层中的化石，便较准确地推断出它的体型与基本构造。化石为何有如此“魔力”？
1．化石是如何形成的？它凭什么能向我们讲述亿万年前生物的模样？
2．除化石之外，当今生物体的哪些特征还能为“共同祖先”提供佐证？
自主预学
任务一　地层中陈列的证据——化石
1．达尔文的进化论主要分为________和自然选择学说两大部分。
2．化石是保存在地层中的古代生物的________，如遗体、遗物或生活痕迹。
3．利用化石可以确定地球上曾经生活过的生物的种类、形态、结构、________等特征，因此化石是研究生物进化最________、最________的证据。
4．大量化石证据表明，生物是由________经过漫长地质年代逐渐进化而来的，进化顺序为：由________到复杂、由________到高等、由________到陆生。
任务二　比较解剖学与胚胎学证据
5．比较解剖学通过研究比较脊椎动物器官、系统的________，为寻找共同祖先提供证据。
6．胚胎学是研究动植物________和________的学科。
7．脊椎动物胚胎发育早期都有彼此相似的阶段，这一现象支持了人和其他脊椎动物具有________的观点。
任务三　细胞和分子水平的证据
8．当今生物都有能进行代谢、生长和________的细胞，细胞有共同的物质基础和________，这是对生物有共同祖先的有力支持。
9．不同生物的________和蛋白质等生物大分子具有许多共同点，其差异大小则揭示了生物________的远近，以及它们在进化史上出现的顺序。
课堂探究
探究一　化石证据——读懂地层这本书
[情境材料]某地质剖面上，下层地层中埋藏有藻类、原始无脊椎动物的化石，越往上层则依次出现鱼、两栖类、爬行类、哺乳类的化石。
图1　沉积地层中化石的分布规律示意图
1．地层中越靠下的化石所代表的生物通常越简单、越低等，这一分布规律说明了什么？
2．为什么说化石是研究生物进化最直接、最可靠的证据？
3．地层中出现的最早的生物类群是什么？它们生活在怎样的环境中？
探究二　比较解剖学与胚胎学证据
[情境材料]人和其他脊椎动物在胚胎发育早期外形相似，均有鳃裂和尾，至发育晚期差异日益明显；人的上肢与猫的前肢、鲸的鳍、蝙蝠的翼在骨骼结构上却高度一致。
图2　人和其他脊椎动物不同时期胚胎发育的比较示意图
图3　人、猫、鲸、蝙蝠前肢骨骼同源比较示意图
1．人和其他脊椎动物在胚胎发育早期结构相似，这说明它们具有怎样的亲缘关系？
2．到了胚胎发育晚期，人和多数脊椎动物的鳃裂、尾消失，这说明什么？
3．人上肢、猫前肢、鲸鳍和蝙蝠翼在骨骼结构组成上相同、形态上却不相同，分别说明了什么？
探究三　细胞和分子水平的证据
[情境材料]线粒体、叶绿体与某些原核细胞在结构和功能上极为相似，内共生学说据此认为，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。
图4　内共生学说中真核细胞的起源示意图
1．内共生学说认为，线粒体和叶绿体分别由哪类生物演化而来？
2．人类与猩猩、恒河猴、兔的血红蛋白基因碱基序列具有一定相似性，这说明了什么？
3．不同生物的细胞色素c氨基酸序列相似度越高，说明它们的亲缘关系越近还是越远？
探究四　痕迹器官与同源器官
[情境材料]痕迹器官是指生物体内功能已基本消失但仍存在的器官；同源器官指基本结构、各部分关系及胚胎发育过程彼此相同，但外形、功能可能不同的器官。
图5　蟒蛇残余的后肢骨（痕迹器官）
1．蟒蛇体内仍保留残余的后肢骨，这说明它起源于有四肢的祖先还是无四肢的祖先？
2．许多甲壳动物用尾游泳，而螃蟹的尾巴退化蜷缩于壳下不再用于游泳，螃蟹的尾巴属于痕迹器官还是同源器官？
3．人的身体上还有哪些痕迹器官？请举例说明。
方法点拨　痕迹器官是“曾有用、现已退化”的器官，同源器官强调“结构与来源相同、功能可不同”。蝗虫的翅与家鸽的翼在结构来源上并不相同，属于同功器官，不能据此断定二者亲缘关系很近。同源器官和痕迹器官都从不同侧面支持生物进化与共同祖先。
典例精析
例1　下列对生物进化顺序的描述，符合化石证据的是(　　)
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
例2　下列关于生物进化证据的叙述，错误的是(　　)
A．生物化石为研究始祖鸟到现代鸟类的进化提供了最直接的证据
B．鲸、龟、蝙蝠等动物的前肢骨骼内部结构相似，是比较解剖学证据
C．鱼类、鸟类、哺乳类动物早期胚胎中均有鳃裂，是比较解剖学证据
D．比较真核生物细胞色素c氨基酸序列差异大小，可推测生物亲缘关系远近
分层训练
A组　基础巩固
1．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)我国发现的大量恐龙蛋化石属于遗迹化石。　(　　)
(4)有共同祖先的生物个体在结构上毫无差异。　(　　)
(5)不同哺乳动物的前肢形态差别很大，说明它们不是由共同祖先进化来的。　(　　)
(6)细胞和分子水平的研究不能为共同由来学说提供支持。　(　　)
(7)所有生物共用一套遗传密码，支持生物有共同祖先的观点。　(　　)
2．下列关于生物化石的叙述，不正确的是(　　)
A．越古老的地层中，化石代表的生物越简单、越低等
B．生物化石都是由生物体的坚硬部分形成的
C．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
3．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、兔的血红蛋白基因碱基序列有一定相似性
D．不同生物的细胞色素c氨基酸序列存在较大差异性
B组　素养提升
4．(2023·河北)大量证据表明，地球上所有细胞生命具有共同祖先。下列可推断出此观点的证据是(　　)
A．蝙蝠和蜻蜓都有适应飞翔的器官
B．猫的前肢和鲸的鳍都有相似的骨骼结构
C．人和鱼的胚胎发育早期都有鳃裂
D．真核生物和原核生物的遗传物质都是DNA
5．(2023·浙江6月选考)不同物种体内会存在相同功能的蛋白质，编码该类蛋白质的DNA序列以大致恒定的速率发生变异。猩猩、大猩猩、黑猩猩和人体内编码某种蛋白质的同源DNA序列比对结果如下表，表中数据表示DNA序列比对碱基相同的百分率。
物种 大猩猩 黑猩猩 人
猩猩 96.61% 96.58% 96.70%
大猩猩 — 98.18% 98.31%
黑猩猩 — — 98.44%
下列叙述错误的是(　　)
A．表中数据为生物进化提供了分子水平的证据
B．猩猩出现的时间早于大猩猩、黑猩猩
C．人类、黑猩猩、大猩猩和猩猩具有共同的祖先
D．黑猩猩和大猩猩的亲缘关系比黑猩猩与猩猩的亲缘关系远
参考答案
情境导入
1．化石是古代生物的遗体、遗物或生活痕迹保存在地层中形成的，科学家依据化石可推断古代生物的种类、形态结构等特征，故能较为准确地复原恐龙体型与构造。
2．比较解剖学、胚胎学、细胞和分子生物学等方面的证据，均指向当今生物具有共同的祖先。
自主预学
任务一：1．共同由来学说；2．遗体、遗物或生活痕迹；3．行为、直接、重要；4．原始的共同祖先、简单、低等、水生。
任务二：5．形态和结构；6．胚胎的形成、发育过程；7．共同祖先。
任务三：8．增殖、结构基础；9．DNA、亲缘关系。
探究一
1．越古老的地层中化石生物越简单、越低等，说明生物由原始的共同祖先经过漫长地质年代逐渐进化而来。
2．化石能直接记录古代生物的种类、形态结构等特征，因而是研究生物进化最直接、最可靠的证据。
3．地层中最早出现的生物是单细胞生物，它们生活在原始海洋中。
探究二
1．说明人和其他脊椎动物有共同的原始祖先（或较近的亲缘关系）。
2．说明这些生物在进化过程中适应不同环境而朝不同方向分化。
3．结构组成相同说明它们起源于共同的祖先；形态不同说明在适应不同生活环境的过程中发生了功能、形态上的分化。
探究三
1．线粒体由好氧细菌演化而来，叶绿体由蓝细菌（蓝藻）演化而来。
2．说明人类与猩猩、恒河猴、兔具有共同祖先，其血红蛋白基因的部分碱基序列相似，反映了它们亲缘关系较近。
3．细胞色素c氨基酸序列相似度越高，亲缘关系越近。
探究四
1．蟒蛇起源于有四肢的动物。
2．属于痕迹器官（其祖先原本有功能强大的尾）。
3．如阑尾、盲肠、尾椎骨、动耳肌等（任举两例即可）。
典例精析
例1　A。
解析　化石揭示的生物进化顺序为由简单到复杂、由低等到高等、由水生到陆生，A正确，B、C、D错误。
例2　C。
解析：生物化石是研究生物进化最直接的证据，A正确；鲸、龟、蝙蝠等动物前肢骨骼内部结构模式相似，属于比较解剖学证据，B正确；鱼类、鸟类、哺乳类动物早期胚胎中均有鳃裂，属于胚胎学证据而非比较解剖学证据，C错误；比较细胞色素c氨基酸序列差异大小可推测亲缘关系远近，D正确。
分层训练
1．(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×　(7)√
2．B。
解析：较古老地层中的化石生物越简单、越低等，较浅地层中的化石生物与现代生物结构较相似，A正确。生物化石大部分由生物体的坚硬部分形成，B错误。低等生物至今仍存在，因此较晚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。
3．D。
解析：细胞生物的遗传物质都是DNA，细胞生物占大多数，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、兔的血红蛋白基因表达的血红蛋白功能相同，故碱基序列有一定相似性，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差异性，如人和猕猴的差别不大，D错误。
4．D。
解析：蝙蝠与蜻蜓的飞翔器官属同功器官，只说明生活方式相似，不能推断所有细胞生命具有共同祖先，A错误；猫的前肢与鲸的鳍有相似骨骼结构属同源器官，表明二者亲缘关系较近，但不能推断所有细胞生命具有共同祖先，B错误；人和鱼胚胎发育早期均有鳃裂，只能支持人和鱼具有共同祖先，C错误；只有依据所有细胞生命共有的特征（如遗传物质均为DNA）才能推断它们有共同祖先，D正确。
5．D。
解析：表中数据显示DNA序列碱基相同的百分率，属于分子水平证据，A正确；猩猩与人同源DNA序列相似度低于大猩猩、黑猩猩与人，可推测猩猩出现的时间更早，B正确；该表显示猩猩、大猩猩、黑猩猩和人体内编码同一种蛋白质的同源DNA序列比对结果，说明它们具有共同祖先，C正确；表中黑猩猩与大猩猩的相似度(98.18%)高于黑猩猩与猩猩(96.58%)，说明黑猩猩与大猩猩的亲缘关系比黑猩猩与猩猩近，D错误。

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