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第1節 生物有共同祖先的證據
第6章 生物的進化
你知道人類的進化史嗎？
問題探討
那你知道最初人是怎么出現的嗎？
上帝造人
女媧造人
神創論
問題探討
神創論
傳說1—女媧造人
創世女神女媧化生萬物，每天至少能創造出七十樣東西，開世造物，因此被稱為大地之母。她是古老相傳的大母神。
相傳女媧以泥土仿照自己摶土造人，創造并構建人類社會；又替人類立下了婚姻制度，使青年兩性相互婚配，繁衍后代，因此也被傳為主職姻緣與情愛的皋禖古神。
傳說2 上帝造人
上帝用泥土造人，在泥坯的鼻中吹人生命的氣息，就創造出了有靈的活人。上帝給他起名叫亞當。
但那時的亞當是孤獨的，上帝決心為他造一個配偶，便在他沉睡之際取下他一根肋骨，又把肉合起來。上帝用這根肋骨造成了一個女人，取名叫夏娃。
神創論
傳說3 古希臘神話
古希臘神話中，普羅米修斯是泰坦巨神的后代，他用粘土按照自己的身體造出了人類（男人）。
后來宙斯要求火神制造潘多拉，造出了世界上第一個女人。
雅典娜賦予了人類靈魂和神圣的生命。
神創論
達爾文（C. R. Darwin，1809-1882）在《物種起源》一書中明確提出，地球上的當今生物都是由共同祖先進化來的，人和猿有共同的祖先。
問題探討
這一論斷給當時占統治地位的“神創論”帶來了巨大沖擊，有人在漫畫中把達爾文畫成半人半猴的形象。以此發泄對達爾文的不滿。直到今天，仍有人對“共同由來學說”“人猿共祖說”持排斥態度。
問題探討
討論1： 反對共同由來學說的人能拿出有說服力的證據嗎
不能。反對共同由來學說的人主要包括支持神創論、物種不變論的人，也有人認為，進化論只是一種假說，不是科學事實。反對的人可能會拿出這些說法來進行反駁，但這些都不是有說服力的證據。
問題探討
討論2： 你能說出什么證據來支持達爾文的觀點
化石、同源器官、基因、蛋白質等方面的證據。
問題探討
查爾斯-達爾文(1809-1882)
一、達爾文的生物進化論主要兩大學說
一、達爾文的生物進化論主要兩大學說
2. 自然選擇學說：揭示了生物進化機制，解釋了適應的形成和物種形成的原因。
1. 共同由來學說：地球上所有的生物都是由原始的共同祖先進化來的。
生物進化論的證據
化石
比較解剖學
細胞和分子水平的證據
胚胎學
二、地層中陳列的證據——化石
遼寧古果的生存年代為距今1億4500萬年的中生代，比以往發現的被子植物早1500萬年，被國際古生物學界認為是迄今最早的被子植物。
從遼寧古果化石表面上看，化石保存完好，形態特征清晰可見。
1. 定義：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。
遼寧古果化石標本
從動物的牙齒化石，
推測它們的飲食情況
從動物的骨骼化石，推測其體型大小和運動方式
從植物化石，推測其形態、結構和分類地位
2. 作用：利用化石可以確定地球上曾經生活過的生物的種類及其形態、結構、行為等特征，化石是研究生物進化最直接、最重要的證據。
3. 分布：大部分化石發現于沉積巖（P101）的地層中。
化石形成過程
河流攜帶著沉積物流入海洋，隨著時間的推移，死去的生物被層層掩埋。
挖掘沉積巖我們可以看到排列有序的化石，最古老的埋藏在最深處。
大約6億年前的三葉蟲化石標本
琥珀，是一種透明的生物化石，是松柏科、杉科等植物的樹脂化石，樹脂滴落，掩埋在地下千萬年，在壓力和熱力的作用下石化形成，有的內部包有蜜蜂等小昆蟲，奇麗異常。琥珀大多數由松科植物的樹脂石化形成，故又被稱為“松脂化石”。
地層年齡（百萬年前） 首次出現的生物類群（化石）
245-144 鳥類、哺乳類
360-286 爬行類
408-360 昆蟲、兩棲類
505-438 魚類
700 多細胞生物
2100 單細胞真核生物
支持：生物由簡單到復雜、由低等到高等、由水生到陸生的進化
資料1：化石在地層的分布
該資料支持達爾文的共同由來學說嗎？
思考·討論 化石證據對共同由來學說的支持
資料2：2009年，我國科學家在遼寧省建昌縣發現了完整的赫氏近鳥龍化石，其身體骨架與恐龍非常接近，但其骨架周圍有清晰的羽毛印痕，顯示其后肢和尾部都有飛羽；后肢發達，顯示其善跑不善飛。科學家認為這一化石為鳥類起源于恐龍的假說提供了有力證據，這是為什么？
基于化石證據可判斷赫氏近鳥龍既具有恐龍的特征，也具有鳥類的特征，屬于恐龍和鳥類的過渡類型，這說明鳥類很可能是由恐龍進化來的。
赫氏近鳥龍化石及復原圖
思考·討論 化石證據對共同由來學說的支持
資料3：在東非大裂谷地帶，科學家發現了許多早期古人類化石，其中有318萬年前的少女露西的骨骼化石，其上肢骨的結構與黑猩猩的相似，適于攀緣，下肢骨與現代人類接近，適于直立行走。這一證據支持人猿共祖說嗎？
支持。因為露西既有現代人類的特征，也有黑猩猩的特征，說明人和黑猩猩可能有共同的祖先，都起源于一類森林古猿。
思考·討論 化石證據對共同由來學說的支持
適于攀緣
直立行走
少女露西復原圖
4. 結 論
（1）證實了生物是由原始的共同祖先經過漫長的地質年代逐漸進化而來的。
（2）揭示出生物的進化順序：
由簡單到復雜
由低等到高等
由水生到陸生
有沒有“活”的證據來支持生物是由共同祖先進化而來的呢？
活化石
鴨嘴獸體表有毛，用乳汁哺育后代，具有哺乳動物的特征；鴨嘴獸的繁殖方式是卵生，又像爬行動物。2500萬年前就已出現，至今仍生活在澳大利亞，可以作為哺乳動物是從爬行動物進化而來的證據之一。
矛尾魚是唯一現生的總鰭魚類，它的發現使現今所有陸地上的脊椎動物和水域中的魚類緊密地聯系到一起，四足類動物由海洋登上陸地的活化石證據是由矛尾魚鮮活的擺在人們的面前的。
中華鱘
揚子鱷
銀杏
珙桐
活化石
鸚鵡螺
三、當今生物體上進化的印跡——其他方面的證據
思考·討論 比較三種脊椎動物前肢和人的上肢骨骼
蝙蝠的翼
鯨的鰭
貓的前肢
人的上肢
三種脊椎動物前肢和人的上肢骨骼比較的示意圖
1. 比較解剖學證據
比較解剖學：是用解剖的方法研究比較脊椎動物的魚綱、兩棲綱、爬行綱、鳥綱和哺乳綱及其類群的器官、系統的形態和結構的一門學科。
1. 這四種前（上）肢骨骼是否都有肱骨、橈骨、尺骨、腕骨、掌骨和指骨。其種類有一致性嗎？
種類具有一致性。
肱骨
橈骨
尺骨
腕骨
掌骨
指骨
蝙蝠的翼
鯨的鰭
貓的前肢
人的上肢
思考·討論 比較三種脊椎動物前肢和人的上肢骨骼
2. 從上到下看這四種前（上）肢骨骼，這些骨的排列順序一致嗎？
排列順序一致。
肱骨
橈骨
尺骨
腕骨
掌骨
指骨
蝙蝠的翼
鯨的鰭
貓的前肢
人的上肢
這四種前（上）肢骨骼有相同的起源，說明它們可能是由共同的祖先進化來的。
在漫長的進化過程中，因為適應不同的環境，逐漸出現了形態和功能的不同。
思考·討論 比較三種脊椎動物前肢和人的上肢骨骼
3. 這四種前（上）肢骨骼的功能迥異，外形差別也很大，其內部結構模式為什么如此一致？
4. 人與蝙蝠、鯨和貓的骨骼結構還有哪些共同點？哺乳動物與魚在骨骼結構上有哪些共同點？這是否支持現有的脊椎動物有的共同的原始祖先？
人與蝙蝠、鯨、貓的骨骼結構十分發達，脊柱、肋骨、胸骨等形成支架起到支撐身體、保護內部器官的作用；頭骨骨塊減少或愈合，使頭骨堅硬，起到保護作用，等等。
哺乳動物和魚都具有頭骨、脊柱、肋骨及附肢骨骼等。此外，一些具體的骨也有共同點，如哺乳類中耳的3塊聽小骨鐙骨、砧骨、錘骨分別與魚類的舌頜骨、方骨、關節骨有共同的起源。
不同類群動物的骨骼結構具有許多共同點，支持現有的脊椎動物有著原始的共同祖先。
思考·討論 比較三種脊椎動物前肢和人的上肢骨骼
2.1 比較解剖學證據
動物的尾骨
人類退化的尾骨
比較解剖學證據：不同的脊椎動物骨骼外形和功能不同，但骨骼結構具有許多共同點，有相同的起源，說明它們是由共同的祖先進化來的。由于適應不同的環境，逐漸出現了形態和結構、功能的不同。
（1）胚胎學：是指研究動植物胚胎的形成和發育過程的學科。
（2）證據：
①人的胚胎在發育早期會出現鰓裂和尾，這與魚的胚胎在發育早期出現鰓裂和尾非常相似。
人胚胎發育早期的顯微照片（放大18倍）
鰓裂
尾
2. 胚胎學證據
（2）證據：
②脊椎動物在胚胎發育早期都有彼此相似的階段。
（3）結論：該證據支持人和其他脊椎動物有共同祖先的觀點。
2. 胚胎學證據
細胞學：在光學顯微鏡水平上研究細胞的化學組成、形態、結構及功能的學科。
分子生物學：從分子水平研究生物大分子的結構與功能從而闡明生命現象本質的科學。
3. 細胞和分子水平的證據
3. 細胞和分子水平的證據
思考·討論 從細胞和分子水平看當今生物的共同特征
資料1：已知最古老的化石是大約35億年前的古細菌化石。現在，在海洋、湖泊等環境中還能發現古細菌，這些古細菌都有細胞壁、細胞膜、細胞質、核糖體和DNA。
當今生物的細胞在結構上與古細菌有哪些共同點？這說明了什么？
都有呼吸作用，代謝中的酶類非常相似，都有相同的能量“貨幣"——ATP，綠色植物能進行光合作用，等等。
都有細胞壁、細胞膜、細胞質、核糖體和DNA，說明古細菌和當今生物的細胞可能有共同祖先。
2. 舉例說出當今生物的細胞在代謝上的共同點。
思考·討論 從細胞和分子水平看當今生物的共同特征
資料2：人與猩猩和長臂猿的某段同源DNA的差異分別為2.4%、5.3%。人與黑猩猩基因組的差異只有3%。
3. 人和類人猿在DNA的堿基序列或基因組方面高度接近說明了什么？
說明人和猩猩、長臂猿等類人猿可能有共同的祖先。
思考·討論 從細胞和分子水平看當今生物的共同特征
資料3：細胞色素c是細胞中普遍含有的一種蛋白質，約有104個氨基酸，據測算，它的氨基酸序列每2000萬年才發生1%的改變。不同生物與人的細胞色素c氨基酸序列的差異如下表所示。
生物名稱 黑猩猩 獼猴 狗 雞 響尾蛇 金槍魚 果蠅 天蠶蛾 鏈孢霉 酵母菌
氨基酸 差異/個 0 1 11 13 14 21 27 31 43 44
4. 根據以上資料，你可以得出什么結論？
①人和其他生物的細胞中普遍含有細胞色素c，說明生物由共同的祖先進化而來。
②細胞色素c的氨基酸序列差異的大小揭示了不同生物之間親緣關系的遠近，差異越小，表明親緣關系越近。
思考·討論 從細胞和分子水平看當今生物的共同特征
（1）細胞水平的證據：當今生物有許多共同的特征，比如都有能進行代謝、生長和增殖的細胞，細胞有共同的物質基礎和結構基礎等，這是對生物有共同祖先這一論點的有力支持。
（2）分子水平的證據：不同生物的DNA和蛋白質等生物大分子的共同點，提示人們當今生物有著共同的原始祖先，其差異的大小則揭示了當今生物種類親緣關系的遠近，以及它們在進化史上出現的順序。
3. 細胞和分子水平的證據
這些證據互為補充、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。
綜上所述，化石為研究生物進化提供了直接的證據，比較解剖學和胚胎學以及細胞分子水平的研究，都給生物進化論提供了有力的支持
總結
教材中能說明生物有共同祖先的事例
1．生物的遺傳物質都是核酸
地球上目前存在的生物的遺傳物質都是核酸，其中具有細胞結構的生物的遺傳物質都是DNA，只有少數病毒的遺傳物質是RNA。
2．地球上生物遺傳信息傳遞都遵循中心法則
DNA上的遺傳信息通過復制傳遞到子細胞或子代生物體內，并通過轉錄傳到RNA上，RNA上的信息通過翻譯指導蛋白質的合成。這些信息傳遞過程不管是在真核生物還是在原核生物中都存在，如果生物不是具有共同起源，兩類生物不會這么巧合都遵循中心法則。
3．地球上生物遺傳信息傳遞過程都遵循堿基互補配對原則
在生物界通用的中心法則中，都遵循堿基互補配對原則，比如DNA復制時有A—T、G—C配對，在轉錄過程中，有T—A、A—U、G—C配對，在翻譯過程中mRNA上的密碼子和tRNA上的反密碼子存在A—U、G—C配對。
4．地球上的生物都共用同一套遺傳密碼
生物體內RNA指導蛋白質合成，都是mRNA上三個相鄰堿基決定一個氨基酸，故而生物有64種密碼子，而且無論是動物、植物、微生物，其特定密碼子對應編碼的氨基酸都是相同的。終止密碼子都是UAA、UAG、UGA。這也充分說明了地球上的生物有共同起源。
5．細胞都具有生物膜
地球上生物有共同起源在別的方面我們也能找到一些證據。比如地球上的具有生命系統的細胞都具有生物膜（如細胞膜），而且無論是原核細胞還是真核細胞的生物膜都以磷脂雙分子層為基本支架。
物質組成
細胞結構
細胞代謝
細胞生命活動
遺傳物質
遺傳信息流動
細胞學說
化學元素種類大致相同，無機物和有機物。
細胞膜、細胞質、核糖體、DNA和RNA。
都是物質與能量變化過程，ATP是直接能源物質。
增殖、分化、衰老、凋亡。
細胞生物都以DNA作為遺傳物質。
DNA的結構均為雙螺旋結構。
都遵循“中心法則”，共用一套遺傳密碼。
體現生物界的統一性。
當今生物具有共同的其他證據
和諧
人類與其他生物
同宗同源
地位平等
共生
人類與其他生物
和諧相處
是人類生存之本
新冠肺炎的發生必須讓我們引以為戒!
后記

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