第6章生物的進(jìn)化1859年，達(dá)爾文提出了轟動(dòng)世界的生物進(jìn)化理論，但是，他自己也清楚地認(rèn)識(shí)到，關(guān)于生物的進(jìn)化，還有許多問(wèn)題沒(méi)有解決。在此后的幾年里，他對(duì)研究蘭花的進(jìn)化產(chǎn)生了濃厚的興趣。各種各樣的蘭花適于傳授花粉的精巧結(jié)構(gòu)讓他贊嘆不已。蘭花為什么具有這樣豐富的多樣性和奇妙的適應(yīng)性呢？深圳擬蘭2017年，我國(guó)科學(xué)家以深圳擬蘭為重點(diǎn)研究對(duì)象，通過(guò)基因組的測(cè)序和功能分析，發(fā)現(xiàn)蘭花有474個(gè)特有基因家族，蘭花的多樣性源于歷史上這些基因家族的擴(kuò)張或收縮；擬蘭的花沒(méi)有唇瓣和完整的蕊柱，是由于B-AP3等基因丟失造成的……從基因水平上解開(kāi)了蘭花進(jìn)化之謎。生物的多樣性和適應(yīng)性是怎樣形成的？這與基因的變化有關(guān)嗎？與環(huán)境又有怎樣的關(guān)系？在各種理論的交鋒中，進(jìn)化理論本身也在“進(jìn)化”。第1節(jié)生物有共同祖先的證據(jù)達(dá)爾文在《物種起源》一書(shū)中明確提出，地球上的當(dāng)今生物都是由共同祖先進(jìn)化來(lái)的，人和猿有共同的祖先。這一論斷給當(dāng)時(shí)占統(tǒng)治地位的“神創(chuàng)論”帶來(lái)了巨大沖擊，有人在漫畫(huà)中把達(dá)爾文畫(huà)成半人半猴的形象，以此發(fā)泄對(duì)達(dá)爾文的不滿。直到今天，仍有人對(duì)“共同由來(lái)學(xué)說(shuō)”“人猿共祖說(shuō)”持排斥態(tài)度。思考：1.反對(duì)共同由來(lái)學(xué)說(shuō)的人有證據(jù)嗎？2.支持達(dá)爾文觀點(diǎn)的證據(jù)有哪些？達(dá)爾文的生物進(jìn)化論主要由兩大學(xué)說(shuō)組成：①_______________和_______________。②前者指出________________________________________________；③后者揭示了____________________________________________________。第1節(jié)生物有共同祖先的證據(jù)共同由來(lái)學(xué)說(shuō)自然選擇學(xué)說(shuō)地球上所有的生物都是由原始的共同祖先進(jìn)化來(lái)的生物進(jìn)化的機(jī)制，解釋了適應(yīng)的形成和物種形成的原因一種學(xué)說(shuō)的正確性，需要大量證據(jù)作有力的支持。

達(dá)爾文列舉了哪些大量的證據(jù)來(lái)論證自己的理論？________其他科學(xué)家又提供了哪些證據(jù)？________你還能補(bǔ)充哪些證據(jù)來(lái)支持達(dá)爾文的學(xué)說(shuō)？________一、地層中陳列的證據(jù)----化石化石是指通過(guò)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。1.化石的概念2.化石的分類(1)實(shí)體化石硬體保存化石軟體保存化石模鑄化石一、地層中陳列的證據(jù)----化石2.化石的分類(2)遺跡化石足跡化石蛋化石糞便化石(3)化學(xué)化石是古生物遺體分解后殘留在巖層中的有機(jī)化合物，包括氨基酸、脂肪酸等，其分子結(jié)構(gòu)可追溯生物歷史存在利用化石可以確定地球上曾經(jīng)生活過(guò)的生物的種類及其形態(tài)、結(jié)構(gòu)、行為等特征。從動(dòng)物的牙齒化石推測(cè)它們的飲食情況從動(dòng)物的骨骼化石推測(cè)其體型大小和運(yùn)動(dòng)方式從植物化石推測(cè)它們的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和分類地位3.化石是研究生物進(jìn)化最直接、最重要的證據(jù)地質(zhì)年齡(百萬(wàn)年前)首次出現(xiàn)的生物類型245～144鳥(niǎo)類、哺乳類360～286爬行類408～360昆蟲(chóng)、兩梄類505～438魚(yú)類700多細(xì)胞生物2100單細(xì)胞真核生物一、地層中陳列的證據(jù)----化石化石證據(jù)對(duì)共同由來(lái)學(xué)說(shuō)的支持1.圖6-2所示資料支持達(dá)爾文的共同由來(lái)學(xué)說(shuō)嗎？不同地層的形成年代不同越早形成的地層中首次出現(xiàn)的生物越低等，生物特征越簡(jiǎn)單越晚形成的地層中首次出現(xiàn)的生物越高等，生物特征越復(fù)雜支持如果把地層比作一本書(shū)，化石則是書(shū)中的文字，記錄著地球和生物進(jìn)化的歷史。大部分化石發(fā)現(xiàn)于沉積巖的地層中。沉積巖是指成層堆積的松散沉積物固結(jié)而成的巖石。沉積物指陸地或水盆地中的松散碎屑物，如礫石、砂、黏土、灰泥和生物殘骸等。最年輕的層積巖一、地層中陳列的證據(jù)----化石3.在東非大裂谷地帶，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了許多早期古人類化石，其中有318萬(wàn)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。這一證據(jù)支持人猿共祖說(shuō)嗎？少女露西骨骼化石模型及復(fù)原圖2.2009年，我國(guó)科學(xué)家在遼寧省建昌縣發(fā)現(xiàn)了完整的赫氏近鳥(niǎo)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(fā)達(dá)，顯示其善跑不善飛?？茖W(xué)家認(rèn)為這一化石為鳥(niǎo)類起源于恐龍的假說(shuō)提供了有力證據(jù)，這是為什么？爬行類鳥(niǎo)類赫氏近鳥(niǎo)龍黑猩猩智人露西一、地層中陳列的證據(jù)----化石已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的大量化石證據(jù)，證實(shí)了：

①生物是由原始的共同祖先經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代逐漸進(jìn)化而來(lái)的

②還揭示出生物由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、由低等到高等、由水生到陸生的進(jìn)化順序例2：化石在地層中的出現(xiàn)是有一定的順序的，下圖是各不同地層中的生物化石。下列分析正確的是A.A地層中不可能出現(xiàn)單細(xì)胞生物的化石B.A地層中成為化石的生物一定比B地層中成為化石的生物高等C.B地層中的生物化石應(yīng)只有陸生生物化石D.C地層中水生生物的化石可能比較多ABC例1：生物化石是證明生物進(jìn)化的最主要、最直接證據(jù)，其根本原因是A.化石是保存在地層中的生物遺體、遺物或生活痕跡B.化石能再現(xiàn)生物的結(jié)構(gòu)和生物環(huán)境C.各類不同生物化石在不同地層出現(xiàn)有一定的順序D.化石里的生物是現(xiàn)在生物的原始祖先CD二、當(dāng)今生物體上進(jìn)化的印跡----其他方面的證據(jù)生物的進(jìn)化不僅在地層中留下了證據(jù)，也在當(dāng)今生物體上留下了許多印跡，這些印跡可以作為進(jìn)化的佐證。1.比較解剖學(xué)證據(jù)研究比較脊椎動(dòng)物的器官、系統(tǒng)的形態(tài)和結(jié)構(gòu)，可以為這些生物是否有共同祖先尋找證據(jù)。蝙蝠的翼鯨的鰭貓的前肢人的上肢肱骨橈骨尺骨腕骨掌骨指骨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？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？都有有一致性一致蝙蝠的翼鯨的鰭貓的前肢人的上肢肱骨橈骨尺骨腕骨掌骨指骨3.這四種前(上)肢骨骼的功能迥異，外形差別也很大，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)模式為什么如此一致？起源相同適應(yīng)不同環(huán)境、執(zhí)行不同功能4.人與蝙蝠、鯨和貓的骨骼結(jié)構(gòu)還有哪些共同點(diǎn)？哺乳動(dòng)物與魚(yú)在骨骼結(jié)構(gòu)上有哪些共同點(diǎn)？這是否支持現(xiàn)有的脊椎動(dòng)物有著共同的原始祖先？例3：比較是生物學(xué)研究的重要方法，從科學(xué)家對(duì)馬的足進(jìn)化歷程的研究中，你不可能獲得的信息是A.腿骨結(jié)構(gòu)大部分相同B.足趾個(gè)數(shù)逐漸減少C.中足趾逐漸變得發(fā)達(dá)D.遺傳物質(zhì)基本相同D例4：同源器官是比較解剖學(xué)在生物進(jìn)化方面提供的有力證據(jù)之一。下列各器官屬于同源器官的是A.蝴蝶的翅和鳥(niǎo)類的翼B.人的手和蝙蝠的翼C.貓的前肢和人的上肢D.鯊魚(yú)的鰭和鯨的鰭C二、當(dāng)今生物體上進(jìn)化的印跡----其他方面的證據(jù)胚胎學(xué)是指研究動(dòng)植物胚胎的形成和發(fā)育過(guò)程的學(xué)科。比較不同動(dòng)物以及人的胚胎發(fā)育過(guò)程，也可以看到進(jìn)化的蛛絲馬跡。2.胚胎學(xué)證據(jù)人的胚胎在發(fā)育早期會(huì)出現(xiàn)鰓裂和尾，這與魚(yú)的胚胎在發(fā)育早期出現(xiàn)鰓裂和尾非常相似。只是隨著發(fā)育的進(jìn)行，人的鰓裂和尾消失了，而成年的魚(yú)仍然保留了鰓和尾。鰓裂尾不同脊椎動(dòng)物的胚胎發(fā)育魚(yú)蠑螈龜雞豬牛兔人脊椎動(dòng)物在胚胎發(fā)育早期都有彼此相似的階段，這個(gè)證據(jù)支持了人和其他脊椎動(dòng)物有共同祖先的觀點(diǎn)。二、當(dāng)今生物體上進(jìn)化的印跡----其他方面的證據(jù)3.細(xì)胞和分子水平的證據(jù)細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的研究卻表明，看似截然不同的當(dāng)今生物之間也有很多相似之處。討論1.當(dāng)今生物的細(xì)胞在結(jié)構(gòu)上與古細(xì)菌有哪些共同點(diǎn)？這說(shuō)明了什么？從細(xì)胞和分子水平看當(dāng)今生物的共同特征1.已知最古老的化石是大約35億年前的古細(xì)菌化石?，F(xiàn)在，在海洋、湖泊、土壤等環(huán)境中還能發(fā)現(xiàn)古細(xì)菌，這些古細(xì)菌都有細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、核糖體和DNA。古細(xì)菌化石2.舉例說(shuō)出當(dāng)今生物的細(xì)胞在代謝上的共同點(diǎn)。有共同祖先呼吸作用、ATP、多種酶相似、植物光合作用2.人與猩猩和長(zhǎng)臂猿的某段同源DNA差異分別為2.4%、5.3%。人與黑猩猩基因組的差異只有3%從細(xì)胞和分子水平看當(dāng)今生物的共同特征討論3.人和類人猿在DNA的堿基序列或基因組方面高度接近說(shuō)明了什么？三者可能有共同祖先3.細(xì)胞色素c是細(xì)胞中普遍含有的一種蛋白質(zhì)，約有104個(gè)氨基酸，據(jù)測(cè)算，它的氨基酸序列每2000萬(wàn)年才發(fā)生1%的改變。不同生物與人的細(xì)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(yú)果蠅天蠶蛾鏈孢霉酵母菌氨基酸差異/個(gè)011113142127314344討論4.關(guān)于人與其他生物的親緣關(guān)系，從細(xì)胞色素c的相關(guān)資料可以得出什么結(jié)論？這些數(shù)據(jù)是否支持生物有著共同的起源？差異越小、親緣關(guān)系越近A.四個(gè)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?cè)谶M(jìn)化史上出現(xiàn)的順序C.人類與黑猩猩的DNA差異經(jīng)歷了約99萬(wàn)年的累積D.大猩猩和人類的親緣關(guān)系，與大猩猩和非洲猴的親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近相同例5：下圖為四個(gè)物種的進(jìn)化關(guān)系樹(shù)，圖中百分?jǐn)?shù)表示各物種與人類的DNA相似度，DNA堿基進(jìn)化速率按1%/百萬(wàn)年計(jì)算。下列相關(guān)敘述合理的是C例6：線粒體和有雙層膜結(jié)構(gòu)，其中外膜與真核細(xì)胞的膜系統(tǒng)相似，內(nèi)膜則與原核細(xì)胞的細(xì)胞膜相似，另外它們還有自己的DNA和核糖體。真核生物的直接祖先很可能是一種巨大的且具有吞噬能力的單細(xì)胞生物，它們靠吞噬糖類并將其分解來(lái)獲得生存的能量。線粒體的祖先則是一種需氧細(xì)菌，它們能更好地利用糖類，能將糖類分解得更徹底以產(chǎn)生更多的能量。在生命演化過(guò)程中，真核細(xì)胞的祖先吞噬了這種細(xì)菌并與之建立了內(nèi)共生關(guān)系：真核細(xì)胞的祖先能為細(xì)胞內(nèi)的細(xì)菌提供較好的環(huán)境，并給予細(xì)菌未完全分解的糖類；細(xì)菌由于可以輕易得到這些物質(zhì)，從而產(chǎn)生更多的能量，這些能量中的一部分可供真核細(xì)胞利用。在細(xì)胞內(nèi)共生的細(xì)菌由于所處的環(huán)境與其獨(dú)立生存時(shí)不同，因此很多原來(lái)的結(jié)構(gòu)和功能都變得不必要了，在進(jìn)化過(guò)程中被丟棄，最后演變成一種專門進(jìn)行呼吸作用的細(xì)胞器--線粒體。(1)線粒體的祖先的同化作用類型是_______________(2)如何理解線粒體的外膜與真核細(xì)胞的膜系統(tǒng)相似，內(nèi)膜與原核細(xì)胞的細(xì)胞膜相似？______________________________________________________________________________。(3)根據(jù)你所掌握的知識(shí)，指出線粒體可能由獨(dú)立生活的細(xì)菌演變而來(lái)的依據(jù)。________________________________________________________(4)如果線粒體確實(shí)起源于細(xì)菌，那么它的增殖方式很可能是__________。異養(yǎng)型線粒體的內(nèi)膜由細(xì)菌的細(xì)胞膜演變而來(lái)，外膜則是真核細(xì)胞細(xì)胞膜的一部分具有作為遺傳物質(zhì)的DNA，有核糖體，能合成自身的蛋白二分裂從細(xì)胞和分子水平看，當(dāng)今生物有許多共同的特征，比如都有能進(jìn)行代謝、生長(zhǎng)和增殖的細(xì)胞，細(xì)胞有共同的物質(zhì)基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)等，這是對(duì)生物有共同祖先這一論點(diǎn)的有力支持。不同生物的DNA和蛋白質(zhì)等生物大分子的共同點(diǎn)，提示人們當(dāng)今生物有著共同的原始祖先，其差異的大小則揭示了當(dāng)今生物種類親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近，以及它們?cè)谶M(jìn)化史上出現(xiàn)的順序。例7：蟒蛇外形上沒(méi)有四肢，但它的體內(nèi)還保留著后肢骨的殘余，說(shuō)明蟒蛇起源于有四肢的動(dòng)物。這屬于生物進(jìn)化的A.胚胎學(xué)證據(jù)B.比較解剖學(xué)證據(jù)C.細(xì)胞和分子水平的證據(jù)D.化石證據(jù)B化石為研究生物進(jìn)化提供了直接的證據(jù)比較解剖學(xué)和胚胎學(xué)以及細(xì)胞和分子水平的研究，都給生物進(jìn)化論提供了有力的支持。這些證據(jù)互為補(bǔ)充、相互印證，有力地支持了達(dá)爾文的共同由來(lái)學(xué)說(shuō)，進(jìn)而為解釋適應(yīng)和物種的形成提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。理想的“地質(zhì)時(shí)鐘”科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，在同年代形成的巖石中，所含鉛和鈾的比例是相同的。巖石中的鉛是由鈾逐漸衰變形成的。鉛的相對(duì)原子質(zhì)量是207，放射性鈾的相對(duì)原子質(zhì)量是238。鈾(238U)具有不穩(wěn)定的原子核，能夠自行放射出射線，最后衰變成質(zhì)量較輕、穩(wěn)定的同位素鉛(206Pb)。這種衰變的速率不受環(huán)境因素(如溫度、濕度、壓力等)的影響。放射性同位素在一定的單位時(shí)間內(nèi)衰變一半，這個(gè)單位時(shí)間叫作半衰期。例如，238U的半衰期是45億年，14C的半衰期是5730年。假如現(xiàn)在將100萬(wàn)個(gè)238U原子密封在一個(gè)玻璃瓶中，那么，45億年后，就有50萬(wàn)個(gè)238U原子衰變成鉛，這個(gè)玻璃瓶中將只有50萬(wàn)個(gè)238U原子，再過(guò)45億年，將只剩下25萬(wàn)個(gè)238U原子。測(cè)定化石中所含238U和206