目 標 素 養(yǎng)1.通過對化石、比較解剖學和胚胎學證據(jù)進行比較、分析、歸納和概括,說明當今生物具有共同的祖先。2.概述當今生物在新陳代謝、DNA的結(jié)構(gòu)與功能等方面具有許多共同特征,從細胞和分子水平佐證當今生物具有共同的祖先。3.基于對豐富多樣的生物具有共同祖先的認識,認同生物的統(tǒng)一性,摒棄人類中心主義的觀點。
一、達爾文生物進化理論的兩大學說1.共同由來學說該學說指出地球上所有的生物都是由原始的共同祖先進化來的。2.自然選擇學說:揭示了生物進化的機制,解釋了適應的形成和物種形成的原因。
二、地層中陳列的證據(jù)——化石1.概念化石是指通過自然作用保存在地層中的古代生物的遺體、遺物或生活痕跡等。2.作用利用化石可以確定地球上曾經(jīng)生活過的生物的種類及其形態(tài)、結(jié)構(gòu)、行為等特征。因此,化石是研究生物進化最直接、最重要的證據(jù)。
3.分布大部分化石發(fā)現(xiàn)于沉積巖的地層中。4.化石大量化石證據(jù)證實了生物是由原始的共同祖先經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代逐漸進化而來的,而且還揭示出生物由簡單到復雜、由低等到高等、由水生到陸生的進化順序。微思考1地層中最早的生物化石是哪種生物的化石?提示:單細胞生物。
微判斷1化石是研究生物進化的最直接證據(jù)。判斷下列相關表述是否正確。(1)生物的遺體、遺物或生活痕跡叫作化石。(　　)(2)通過化石可以了解已絕滅生物的形態(tài)、結(jié)構(gòu)特點,并推測其行為特點。(　　)(3)古老地層中沒有復雜生物的化石,而新近地層中可能有簡單生物的化石。(　　)(4)通過化石的研究可以證明地球上的各種生物之間有一定的親緣關系。(　　)
(5)現(xiàn)在的各種生物是經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代進化而來的。(　　)(6)利用化石可以確定地球上曾經(jīng)生活過的生物的種類及其形態(tài)、結(jié)構(gòu)、行為等特征。(　　)
微訓練11.下列關于生物化石的敘述,錯誤的是(　　)A.越古老的地層中,形成化石的生物越簡單、越低等B.生物化石都是由生物體的堅硬部分形成的C.生物化石為研究生物進化提供了最直接、最重要的證據(jù)D.赫氏近鳥龍化石的發(fā)現(xiàn),為鳥類起源于爬行類提供了證據(jù)答案:B
2.右圖中的甲、乙、丙、丁四個地層是按照地質(zhì)年代由古老到晚近的順序劃分的。古生物學家發(fā)現(xiàn):甲地層只有水生生物化石;乙地層的水生生物化石占多數(shù);丙和丁地層的陸生生物化石越來越多。由此看出生物在生活環(huán)境方面的進化趨勢是(　　)A.從水生到陸生　　　B.從簡單到復雜C.從低等到高等D.從陸生到水生
三、當今生物體上進化的印跡——其他方面的證據(jù)1.其他方面證據(jù)的比較
2.總結(jié)化石為研究生物進化提供了直接的證據(jù),比較解剖學和胚胎學以及細胞和分子水平的研究,都給生物進化論提供了有力的支持。這些證據(jù)互為補充、相互印證,有力地支持了達爾文的共同由來學說,進而為解釋適應和物種的形成提供了堅實的基礎。
微思考2在東非大裂谷地帶,科學家發(fā)現(xiàn)了318萬年前的少女露西的骨骼化石。其上肢骨的結(jié)構(gòu)與黑猩猩的相似,適于攀緣,下肢骨與現(xiàn)代人類接近,適于直立行走。這一發(fā)現(xiàn)能得出什么結(jié)論?提示:人和猿具有共同的祖先。
微判斷2基于比較解剖學以及細胞與分子生物學證據(jù),判斷下列表述是否正確。(1)蝙蝠的翼與人的手是同源器官,說明兩者存在親緣關系。(　　)(2)具有同源器官的哺乳動物是由共同祖先進化來的。(　　)(3)人和魚的胚胎發(fā)育經(jīng)歷了有鰓裂及有尾的階段,說明人和魚具有共同的祖先。(　　)(4)有共同祖先的生物個體在形態(tài)結(jié)構(gòu)上沒有差異。(　　)
(5)親緣關系越近的生物,在細胞代謝方面的共同特征就越多。(　　)(6)通過對比不同物種的基因序列,可推斷不同物種的進化關系。(　　)(7)DNA中的堿基序列相似程度越大,生物的親緣關系可能越近。(　　)
微訓練2 病毒不能形成化石以及它們的復制機制復雜,使得研究病毒的起源十分困難。有關病毒的起源及與細胞的關系,目前最能被接受的是生物大分子→細胞→病毒。下列觀點能支持病毒的起源是在細胞產(chǎn)生之后的是(　　)A.病毒既具有生物大分子的屬性,又具有生物的部分特征B.所有病毒都是寄生的,病毒離開細胞不能進行新陳代謝C.病毒的化學組成簡單,主要有核酸和蛋白質(zhì)兩類分子D.有些病毒的核酸與哺乳動物細胞DNA的某些片段的堿基序列十分相似
一 地層中陳列的證據(jù)——化石重難歸納1.化石的種類(1)遺體化石:將古生物遺體本身幾乎全部或部分保存下來的化石。(2)遺跡化石:將古生物活動或存在過的痕跡保存下來的化石,其中最主要的是足跡。(3)遺物化石:將古動物的糞便、卵(蛋)以及人類祖先使用的工具等保存下來的化石。
2.化石在研究生物進化中的應用
研究人員在1.5億年前的沉積巖中發(fā)現(xiàn)了已絕滅的劍尾動物的化石。研究人員對每個個體背甲的長/寬(用S表示)進行了測定。測定結(jié)果(該種動物S值的分布)表示成下圖所示的p曲線。研究人員在1億年前的沉積巖中,又在三個不同地點發(fā)現(xiàn)了三個不同的劍尾動物群體的化石,曲線a、b、c分別表示三個群體的S值的分布情況。請根據(jù)相關信息,討論下列問題。
(1)劍尾動物已經(jīng)絕滅了1億年,科學家是如何來研究劍尾動物的呢?提示:科學家通過研究劍尾動物的化石來研究劍尾動物。化石是研究生物進化最直接、最重要的證據(jù)。
(2)研究人員在1億年前的沉積巖中,在三個不同地點發(fā)現(xiàn)了三個不同的劍尾動物群體的化石,據(jù)此可得出什么結(jié)論?提示:三個不同的劍尾動物群體是同時出現(xiàn)的。(3)據(jù)圖分析,三個不同的群體中哪個群體當時生存的環(huán)境是較為復雜的?請說明理由。提示:曲線c所代表的群體。該群體的S值出現(xiàn)了不同方向的變化。
典例剖析 生物進化最可靠的證據(jù)是(　　)A.各類生物化石在地層里按一定的順序出現(xiàn)B.哺乳動物在胚胎發(fā)育初期非常相似C.脊椎動物具有結(jié)構(gòu)相似的器官D.生物都能適應一定的環(huán)境答案:A解析:研究生物進化最直接、最重要的證據(jù)是化石,因為化石是通過自然作用保存在地層中的古代生物的遺體、遺物或生活痕跡,各類生物的化石在地層中的出現(xiàn)是有一定順序的。
解答化石類試題的“3個關鍵點”(1)研究發(fā)現(xiàn),不同地層中埋藏有不同類型的生物化石,埋藏于較淺地層中的生物化石與現(xiàn)代生物的結(jié)構(gòu)比較相似,埋藏于較深地層中的生物化石與現(xiàn)代生物的結(jié)構(gòu)差別較大。(2)一般來說,在越古老的地層中,挖掘出的化石所代表的生物結(jié)構(gòu)越簡單,分類地位越低等;在越晚形成的地層中,挖掘出的化石所代表的生物結(jié)構(gòu)越復雜、分類地位越高等。
(3)地球上各種生物并不是在同一時期出現(xiàn)的,而是有早有晚,它們有的一直繁衍下來,有的卻絕滅了。各類生物化石在地層中按照一定順序出現(xiàn)的事實證明:現(xiàn)代的各種各樣的生物都是經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代逐漸進化而來的。
學以致用 已知在古老的地層中出現(xiàn)物種A的化石,在晚近的地層中出現(xiàn)物種B的化石,經(jīng)過比較,得出以下觀點,其中合理的有(　　)①物種A比物種B出現(xiàn)得早　②物種A可能比物種B結(jié)構(gòu)簡單?、畚锓NB一定是從物種A進化來的　④物種A一定是陸生的,物種B一定是水生的A.①②　　B.②③C.①③　D.①④答案:A
解析:由題干可知,在古老的地層中出現(xiàn)物種A的化石,在晚近的地層中出現(xiàn)物種B的化石,物種A的化石出現(xiàn)在物種B的化石之前,說明物種A比物種B出現(xiàn)得早,也能說明物種A可能比物種B結(jié)構(gòu)簡單,①②正確;物種A的化石出現(xiàn)在物種B的化石之前,說明物種A比物種B出現(xiàn)得早,但無法確定物種B一定是從物種A進化來的,③錯誤;根據(jù)題干信息,無法判斷物種A和物種B是陸生的還是水生的,④錯誤。
二 當今生物體上進化的印跡——其他方面的證據(jù)重難歸納1.比較解剖學證據(jù)——對人的上肢、貓的前肢、鯨的鰭和蝙蝠的翼在結(jié)構(gòu)上相似性的分析(1)從外形來看,這些器官很不相同,但是它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)卻基本一致,它們都是由肱骨、橈骨、尺骨、腕骨、掌骨和指骨組成的,這些骨的排列順序也基本一致。(2)這些器官結(jié)構(gòu)的相似性說明,這些生物都是由共同的原始祖先進化而來的。
2.胚胎學證據(jù)——比較人和魚的胚胎發(fā)育過程(1)人和魚在胚胎發(fā)育早期都有彼此相似的階段,說明人和其他脊椎動物都是由共同的原始祖先進化而來的,所以它們在胚胎發(fā)育早期都有彼此相似的階段。(2)古代脊椎動物共同的原始祖先生活在水中,所以人和其他脊椎動物在胚胎發(fā)育過程中會出現(xiàn)鰓裂。(3)人是從有尾的動物進化而來的,所以在胚胎發(fā)育的過程中會出現(xiàn)很明顯的尾。
3.細胞水平的證據(jù)(1)證據(jù)①無論是原核生物還是真核生物,它們的細胞都有相似的基本結(jié)構(gòu)。②原核細胞中的藍細菌細胞和真核細胞中的葉肉細胞內(nèi)都有與光合作用有關的色素和酶等,它們都能進行光合作用,把光能轉(zhuǎn)化為化學能,將無機物轉(zhuǎn)化為儲藏能量的有機物。
(2)結(jié)論:現(xiàn)存生物都是由共同的祖先進化來的,它們有著或遠或近的親緣關系,親緣關系越近的生物之間具有越多的共同特征。
4.分子水平的證據(jù)(1)證據(jù)①DNA分子水平:大多數(shù)現(xiàn)存生物的遺傳物質(zhì)都是DNA,而且它們的DNA在組成、結(jié)構(gòu)和功能上有許多共同之處,不同生物的DNA在行使功能時也有許多相似之處。②基因水平:人類與猩猩、恒河猴和兔的血紅蛋白基因中部分堿基序列有一定的相似性。③蛋白質(zhì)水平:不同生物體內(nèi)細胞色素c的氨基酸序列也存在很高的相似度。
(2)結(jié)論①不同生物之間DNA序列的相似性越高,親緣關系越近。②不同生物之間特定蛋白質(zhì)的氨基酸序列的相似度越高,生物之間的親緣關系越近。5.歸納生物進化的規(guī)律生物進化的規(guī)律是由簡單到復雜、由低等到高等、由水生到陸生。
下圖分別為人和其他脊椎動物不同時期胚胎的比較,以及人的上肢和其他動物的前肢骨骼的比較,思考并回答下列問題。
(1)根據(jù)圖1可以看出,人和其他脊椎動物在胚胎發(fā)育初期,不僅外形像魚,而且在結(jié)構(gòu)上都有鰓裂和尾,這說明了什么?到了胚胎發(fā)育晚期,除魚之外,人和其他脊椎動物的鰓裂都消失了,人的尾也消失了,這又說明了什么?提示:胚胎發(fā)育初期,人和其他脊椎動物的胚胎在結(jié)構(gòu)組成方面基本相同,這說明這些生物是由共同的原始祖先進化而來的。胚胎發(fā)育晚期,人和其他脊椎動物的胚胎在形態(tài)方面不一樣,說明這些生物在不同的環(huán)境中向著不同方向進化。
(2)觀察圖2中人的上肢、貓的前肢、鯨的鰭和蝙蝠的翼,它們在結(jié)構(gòu)組成方面相同嗎?這說明了什么?它們在形態(tài)方面一樣嗎?這又說明了什么?提示:它們在結(jié)構(gòu)組成方面相同,這說明這些生物都起源于共同的原始祖先。它們在形態(tài)方面不同,這說明由于它們生活環(huán)境的不同,這些器官逐漸出現(xiàn)了形態(tài)和功能上的差異。
典例剖析 下圖為4個物種的進化關系樹,圖中百分數(shù)表示各物種與人類的DNA相似度,DNA堿基進化速率按1%/百萬年計算。下列相關敘述合理的是(　　)A.4個物種不是由共同祖先形成的B.不同生物的DNA差異的大小不能揭示它們的親緣關系C.人類與黑猩猩的DNA差異經(jīng)歷了約99萬年的累積D.大猩猩和人類的親緣關系,與大猩猩和非洲猴的親緣關系的遠近相同
解析:4個物種DNA相似度很高,很可能來源于共同祖先,A項不合理。不同生物的DNA差異的大小揭示了它們的親緣關系,B項不合理。人類與黑猩猩的DNA差異是0.99%,而堿基進化速率為1%/百萬年,通過計算可知人與黑猩猩的DNA差異經(jīng)歷了99萬年左右的積累,C項合理。通過比較DNA的差異可知,大猩猩與人類的親緣關系比大猩猩與非洲猴的親緣關系近,D項不合理。
學以致用 構(gòu)成人體的細胞多種多樣,其中胰島B細胞合成胰島素,甲狀腺細胞合成甲狀腺激素。植物的葉肉細胞中含有葉綠素,根尖成熟區(qū)表皮細胞形成根毛。正常情況下,分化的細胞還具有一定的壽命。例如,紅細胞分化成熟后的壽命約是120天,白細胞的壽命約是12天。下列說法錯誤的是(　　)A.現(xiàn)代分子生物學的證據(jù)表明,細胞分化是基因選擇性表達的結(jié)果B.在個體發(fā)育過程中,有序的細胞分化能夠增加細胞的類型
C.由不同類型的細胞構(gòu)成生物體的組織和器官,執(zhí)行不同的功能D.自然環(huán)境中的各種生物,由于某種功能的需要而進化產(chǎn)生了各種細胞類型答案:D解析:自然環(huán)境中的各種生物,由于細胞分化,形成了各種類型的細胞,并經(jīng)過選擇而適應各種環(huán)境。
1.已知物種甲的化石比物種乙的化石在地層中出現(xiàn)的時間晚很多,由此推測(　　)A.物種甲比物種乙的數(shù)量多B.物種甲比物種乙的體型大C.物種甲比物種乙的結(jié)構(gòu)復雜D.物種甲一定由物種乙進化而來答案:C
解析:化石是生物進化的最直接證據(jù),生物進化遵循由簡單到復雜、由低等到高等、由水生到陸生的規(guī)律,由于物種甲的化石比物種乙的化石在地層中出現(xiàn)的時間晚,所以推測物種甲的結(jié)構(gòu)比乙復雜。
2.科學家測定了某保護區(qū)內(nèi)四種鳥類的ALX1基因的核苷酸序列,由此判斷它們的親緣關系。這屬于進化的(　　)A.胚胎學證據(jù)B.分子水平的證據(jù)C.比較解剖學證據(jù)D.古生物化石證據(jù)答案:B
3.地球上現(xiàn)存的生物來自共同祖先。下列有關細胞和分子水平的證據(jù)的說法,錯誤的是(　　)A.大多數(shù)現(xiàn)存生物的遺傳物質(zhì)都是DNAB.親緣關系越近的生物,其DNA序列相似性越高C.人類與猩猩、恒河猴以及兔的血紅蛋白基因中的堿基序列有一定的相似性D.不同生物體內(nèi)細胞色素c的氨基酸序列存在較大差異答案:D
解析:細胞生物的遺傳物質(zhì)都是DNA,細胞生物在生物分類中占大部分,故大多數(shù)現(xiàn)存生物的遺傳物質(zhì)都是DNA,A項正確。親緣關系越近的生物,其DNA序列相似性越高,B項正確。人類與猩猩、恒河猴以及兔的血紅蛋白基因表達出來的血紅蛋白具有相同的功能,故人類與猩猩、恒河猴以及兔的血紅蛋白基因中的堿基序列有一定的相似性,C項正確。不同生物體內(nèi)細胞色素c的氨基酸序列不一定存在較大差異,如人和獼猴的細胞色素c的氨基酸序列差別不大,D項錯誤。
4.科學家比較幾種生物的細胞色素c(一種蛋白質(zhì))的化學結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)它們都含有103個肽鍵,但結(jié)構(gòu)有差異,與人類細胞色素c氨基酸的差異如下表所示。請據(jù)此回答問題。

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第1節(jié) 生物有共同祖先的證據(jù)

版本： 人教版 (2019)

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