6.1生物有共同祖先的证据 课件 2023—2024学年高一下学期生物人教版必修2

第6章 生物的进化 1859年，达尔文提出了轰动世界的生物进化理论，但是，他自己也清楚地认识到，关于生物的进化，还有许多问题没有解决。在此后的几年里，他对研究兰花的进化产生了浓厚的兴趣。各种各样的兰花适于传授花粉的精巧结构让他赞叹不已。然而，兰花为什么具有这样丰富的多样性和奇妙的适应性呢？达尔文不得其解，这一问题遂成百年难解之谜。 2017年，我国科学家以深圳拟兰为重点研究对象，通过基因组的测序和功能分析，发现兰花有474个特有基因家族，兰花的多样性源于历史上这些基因家族的扩张或收缩；拟兰的花没有唇瓣和完整的蕊柱，是由于B-AP3 等基因丢失造成的……从基因水平上解开了兰花进化之谜。 生物的多样性和适应性是怎样形成的？这与基因的变化有关吗？与环境又有怎样的关系？随着生物科学的发展，人们对这些问题的认识不断深入，并且不乏争论。在各种理论的交锋中，进化理论本身也在“进化”。 1 生命的起源 盘古开天劈地 女娲抟土造人 物种不变论 第1节 生物有共同祖先的证据 基于化石的直接证据，认同当今生物具有共同的祖先。 目标 01 02 通过比较解剖学、胚胎学、细胞生物学和分子生物学等间接证据，说明当今生物具有共同的祖先，举例说明当今生物具有许多共同特征。 教学目标 4 达尔文(C.R.Darwin，1809-1882) 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。 《物种起源》 讨论： 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 5 达尔文(C.R.Darwin，1809-1882) 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。 《物种起源》 讨论： 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； 那么，达尔文提出的进化论的内容是什么？ 问题探讨 6 达尔文生物进化理论： 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而来； 查尔斯·达尔文 （C.R.Darwin） 2、自然选择学说——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。 达尔文列举了大量的证据来论证自己的理论，后来随着研究的深入，人们又发现了许多支持生物进化论的新证据； 那么，有哪些证据支持达尔文的进化论呢？ 7 辽宁古果的生存年代为距今1亿4500万年的中生代，比以往发现的被子植物早1500万年，被国际古生物学界认为是迄今最早的被子植物。 从辽宁古果化石表面上看，化石保存完好，形态特征清晰可见。 1、化石： 辽宁古果化石标本 一、地层中陈列的证据——化石 是指通过 保存在 中的古代生物的 、 _ 或 等； 自然作用 地层 遗体 遗物 生活痕迹 8 2、化石种类：（根据保存特点） (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 形成的化石。 (3)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。 硅化木—遗体化石 恐龙蛋—遗物化石 恐龙足迹—遗迹化石 一、地层中陈列的证据——化石 9 3、化石作用： 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 (1) 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。 一、地层中陈列的证据——化石 是研究生物进化最直接、最重要的证据。 原因： 10 (2) 化石在地层中出现的位置可以揭示它们生存的相对年代。 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 2100 单细胞真核生物 地层中有大量化石的示意图 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。 3、化石作用： 一、地层中陈列的证据——化石 是研究生物进化最直接、最重要的证据。 原因： 11 思考·讨论 1、图6-2所示资料支持达尔文的共同由来学说吗？ 支持。不同地层形成年代不同，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，生物的特征越复杂。 例如，21亿年前的地层中首次出现单细胞真核生物，7亿年前的地层中出现了多细胞生物，这说明多细胞生物出现的时间晚于单细胞真核生物，可判断多细胞生物是由单细胞真核生物进化来的。同理，根据图6-2可判断地球上所有的生物都是由原始的共同祖先进化来的。 化石证据对共同由来学说的支持 12 2、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？ 赫氏近鸟龙化石及复原图 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。 思考·讨论 化石证据对共同由来学说的支持 13 3、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？ 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，都起源于一类森林古猿。 少女露西化石（左）黑猩猩（右） 思考·讨论 化石证据对共同由来学说的支持 14 （2）大量的化石证据，揭示出生物____________、____________、 ____________的进化顺序； 4、化石分布：大部分化石发现在 的地层中。还有极少数埋藏 于其他基质中，比如，在琥珀中发现过昆虫、在永冻土 层中发现过猛犸象及其他少数物种。 一、地层中陈列的证据——化石 沉积岩 5、从化石中可得出的观点： （1）大量的化石证据，证实了生物是由 经过漫长 的 逐渐 而来的； 原始的共同祖先 地质年代 进化 由简单到复杂 由低等到高等 由水生到陆生 15 思考***： 1.为什么化石能反映生物进化的顺序（化石为什么可以 作为研究进化的证据）？ 2.是不是古老的地层中只有低等生物，而新近形成的地 层中只有高等生物？ 各类生物的化石在地层里出现有一定的顺序； 不是，一般情况下，古老的地层中是低等生物的化石，而新近形成的地层中既有低等生物的化石又有高等生物的化石； 共同由来学说有没有“活着” 的证据？ 当今生物体上是否有进化的印记，可以佐证生物是由共同祖先进化而来的呢？ 三种脊椎动物前肢和人的上肢骨骼比较的示意图 肱骨 桡骨 尺骨 腕骨 掌骨 指骨 蝙蝠的翼 鲸的鳍 猫的前肢 人的上肢 1、 比较解剖学证据 (1)研究内容：研究比较脊椎动物的_____、_____的______和______； 二、当今生物体上进化的印记——其他方面的证据 器官 系统 形态 结构 17 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？ 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？ 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? 都有肱骨、桡骨、尺骨、腕骨、掌骨和指骨。 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。 思考·讨论 比较三种脊椎动物的前肢和人的上肢骨骼 其种类有一致性。 排列顺序一致 18 4、人与蝙蝠、鲸和猫的骨骼结构还有哪些共同点？ 哺乳动物与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共同的原始祖先。 思考·讨论 比较三种脊椎动物的前肢和人的上肢骨骼 19 (2)提供的证据是 。 同源器官 1、 比较解剖学证据 二、当今生物体上进化的印记——其他方面的证据 (3)证明：凡是有同源器官的生物，都是由共同的原始祖先进化而 来的，只是在进化的过程中，由于生活环境不同，同源 器官逐渐出现形态和功能上的不同； 2、胚胎学证据 (1)胚胎学概念： (2)胚胎学证据： 二、当今生物体上进化的印记——其他方面的证据 研究动植物胚胎的形成和发育过程的学科。 人和其他脊椎动物在胚胎发育早期都有彼此相似的阶段。 人和其他脊椎动物有共同祖先。 (3)证明： 21 3、细胞和分子水平的证据 从微小的酵母菌，到独木成林的细叶榕；从善于攀援的黑猩猩，到我们人类，不同生物之间具有很大差异。然而，细胞生物学和分子生物学的研究却表明，看似截然不同的当今生物之间也有很多相似之处。 二、当今生物体上进化的印记——其他方面的证据 黑猩猩 细叶榕 酵母菌 22 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？ 从细胞和分子水平看当今生物的共同特征 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。 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。 思考·讨论 2、举例说出当今生物的细胞在代谢上的共同点。 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，绿色植物都能进行光合作用等。 23 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%。 说明人和猩猩、长臂猿、黑猩猩等类人猿可能有共同的祖先。 思考·讨论 从细胞和分子水平看当今生物的共同特征 讨论： 3、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？ 24 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。 人和其他生物的细胞中普遍含有细胞色素c，说明这些生物都有共同的祖先。细胞色素c的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。 生物 名称 黑猩猩 猕猴 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 思考·讨论 从细胞和分子水平看当今生物的共同特征 讨论： 4、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？ 25 3、细胞和分子水平的证据 ①当今生物都有能进行____、____和____的细胞； 细胞有共同的________和________等； 代谢 ②不同生物的_____________等生物大分子都有共同点； 生长 增殖 物质基础 结构基础 不同生物的DNA和蛋白质____的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： 差异 一般来说，DNA或蛋白质分子的差异性越大，亲缘关系 越____，DNA或蛋白质分子的差异性越小，亲缘关系越 _____； 远 近 二、当今生物体上进化的印记——其他方面的证据 (1)证据： (2)证明： DNA和蛋白质 当今生物有着共同的原始祖先。 综上所述，_____为研究生物进化提供了直接的证据，__________和_______以及___________水平的研究，都给生物进化论提供了有力的支持. 这些证据________、________，有力的支持了达尔文的____________，进而为解释适应和物种的形成提供了坚实的基础。 化石 比较解剖学 胚胎学 细胞和分子 互为补充 相互印证 共同由来学说 共同由来学说 自然选择学说 自然选择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 证据 基础 达尔文的生物进化理论 古生物证据 当今生物证据 包括 比较解剖学证据 胚胎学证据 细胞和分子水平证据 化石证据 包括 共同由来指出地球上所有的生物都是由原始的共同祖先进化而来 课堂小结 练习与应用 29 . 一、概念检测 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来的。（ ） ✖ ✔ ✔ 30 . 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 一、概念检测 31 . 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 一、概念检测 32 . 二、拓展应用 1. 如果有人坚持认为生物是自古以来就如此的，你认为能够反驳他的最有效的证据是什么？为什么？当你提供了你认为最有效的证据后，他还可能如何辩解？你又如何进一步反驳？ 可以举出本节教材中的各种证据，如不同地质年代中相继出现的生物类群。已经灭绝的物种，物种大爆发事件，地壳剧烈运动、气候剧烈变化和小行星碰撞地球等事件对生物的影响，也可以引用达尔文论证生物进化时列举的大量证据，如在加拉帕戈斯群岛所发现的大量物种形成的事实。需要从所选择的证据出发，厘清与所反驳的观点之间的逻辑关系，进行有针对性的论述。 33 . 2. 我国地域辽阔，古生物化石种类繁多，在生物进化的研究中起着非常重要的作用。下面是我国发现的一些著名的化石群：澄江生物化石群、热河生物化石群、山旺生物化石群、和政生物化石群、关岭生物化石群等。请任选一个化石群或当地已发现的化石群，查找相关资料，向全班同学介绍该化石群中主要的化石，以及该化石群的发现在研究生物进化中的重要意义。 以澄江生物化石群为例，说明该化石群的发现在研究生物进化中的意义，澄江生物化石群分布在中国云南省澄江县，保存了大量具软躯体或弱矿化外壳的化石，展示了5.3亿年前的海洋生态系统，是研究寒武纪大爆发事件最重要的化石宝库之一。 二、拓展应用 后生动物(Metazoa)是除原生动物外所有其他动物的总称（后生动物亚界）。动物界除原生动物门以外的所有多细胞动物门类的总称。（海绵动物门属侧生动物，真正的后生动物从腔肠动物门开始。） 34 . 澄江生物化石群的科学意义在于： （1）在前寒武纪到早寒武纪的生命演进过程中，填补了从埃迪卡拉生物化石群(发现于澳大利亚的前寒武纪晚期地层)到布尔吉斯页岩生物化石群(发现于加拿大的中寒武纪地层)之间长达数千万年的古生物资料空白； （2）呈现出一个前所未有的仅在二三百万年的瞬间时空”里生物（特别是动物）大规模涌现的突发生物事件，是寒武纪生命大爆发的最好例证。 二、拓展应用 35 谢谢聆听! 同学们辛苦啦！ 36 $$