浙科版 (2019)必修2《遗传与进化》第五章 生物的进化第一节 丰富多样的现存物种来自共同祖先学案

第一节　丰富多样的现存物种来自共同祖先

一、现在的生物是进化而来的

1．“特创论”思想

形形色色的生物物种是由上帝分别创造的；它们是天生完美的，一经创造出来不会再发生改变；不同物种之间没有亲缘关系。

2．拉马克的观点

1809年，法国博物学家拉马克提出地球上的所有生物都不是神创造的，而是由更古老的生物进化来的，生物各种适应性特征的形成是由于“用进废退”和“获得性遗传”。

3．达尔文的进化论

(1)物种

物种是生物分类的基本单位，同一物种的个体之间能互相交配并产生有生育能力的后代，不同物种的个体之间则不能互相交配，或者在交配后不能产生有生育能力的后代，它们彼此之间存在着生殖隔离。

(2)达尔文的进化论

物种是可变的，所有生物是由共同的祖先进化而来的。地球上所有生物都由一种或几种原始生命形式转变而来。生命一旦产生，就会在完全自然的情况下，慢慢地发生改变，衍生出各种不同的生物，而且这些物种间的差异还将传给下一代。在这个过程中，如果一些个体产生了有利于自身生存的变异，它们就会比那些不具备有利变异的个体生存能力更强，从而繁殖更多后代。这样一来，有利的性状就不可避免地通过“自然选择”随着时间逐代累积起来。

达尔文曾经驯化了植物、鸽子和狗，经过短短几个世代人工选择性育种，它们在体型上都发生了巨大变异。

在自然状态下，随着时间的推移，由于自然选择等因素的作用，种群可以发生变化。达尔文将进化称为“带有变异的传代”。进化使一个物种演变为另一个物种。同一物种的不同种群生活在不同的环境中，可以发生不同的变化来适应各自的环境，种群之间发生性状的分歧，一个物种可以发展出多个物种，一种类型可以发展出多种类型。

彼此不同而又相似的物种，由一个祖先物种发展而来，遗传的力量使它们保持某种结构和功能的统一模式。

二、生物具有许多共同的特征，多重证据表明当今生物具有共同祖先

1．人体结构和功能与大猿是十分相似的。人身体上的每一块骨骼，大猩猩身体上都有，只是大小比例有所不同。将人的骨骼和黑猩猩、猩猩、长臂猿的骨骼相比也是如此。这说明人、黑猩猩、大猩猩、猩猩、长臂猿在结构和功能上有统一的模式。

2．人的手臂、猫的前肢、鲸的前鳍和蝙蝠的翼手，它们的外形和功能各不相同，却有着相似的结构模式，它们都是由同样类型的骨骼组成，有相似的肌肉和血管。在胚胎阶段，它们都是从相同的组织发育而来。这说明所有脊椎动物之间存在着统一性。

3．动物、植物、真菌等都是由真核细胞组成，它们的细胞结构十分相似。面对一组动物的、植物的或真菌的细胞中内质网的电镜照片，即使是一位有经验的细胞学家也无法分辨出它们。统一的细胞模式将动物、植物、真菌和众多的原生生物联系在一起。这说明所有真核生物之间存在着统一性。

4．真核生物和原核生物的细胞是由相同类型的分子所组成，在分子层次上存在着高度统一性。无论在真核细胞还是在原核细胞中，DNA、RNA、蛋白质等生物大分子的结构单体是相同的，连接方式也是相同的，在细胞中的作用也是相似的。DNA是遗传信息的载体，蛋白质可充当酶的角色，而RNA是“二传手”，将DNA的遗传信息传递给蛋白质，包括人在内的所有生物只用一套基本的遗传密码，在生物遗传这个基本过程中，我们看到了整个生物界高度的统一性。

5．化石也为生物来自共同的祖先提供了直接证据。有些化石把两个大的生物类群连系起来。始祖鸟将鸟类和爬行类，特别是和恐龙联系起来，证明鸟类是由恐龙的一支进化而来的。

6．胚胎学也为所有生物来自共同祖先提供了有力证据。所有脊椎动物的胚胎，在其发育的早期都有这样的一个阶段：有一个相当大的尾，有鳃裂，脑子很小。在成年鱼中仍然保留了鳃，而在其他脊椎动物成体中，鳃消失了。动物的个体发育是按规定的途径一步一步完成的，延续了系统发育的过程，使它们具有一个相似的早期胚胎发育阶段，这是所有脊椎动物从共同祖先进化而来的一个有力的证据。

判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)

1．拉马克提出了物种是可变的。  (　　)

提示：×　达尔文提出了物种是可变的。

2．北京巴儿狗、德国猎犬是两个物种。 (　　)

提示：×　同一个物种。

3．人和鱼的胚胎发育经历了有鳃裂及有尾的阶段，这个证据支持了达尔文的共同由来学说。                            (　　)

提示：√

4．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。

  (　　)

提示：√

　达尔文自然选择学说与拉马克进化学说

1．达尔文自然选择学说与拉马克进化学说的比较

2．自然选择的对象、因素、手段及结果

(1)自然选择(定向选择)的对象

①直接对象是生物的性状。

②间接对象是相关的基因型。

③根本对象是与性状相对应的基因。

(2)自然选择的因素：外界环境(环境不是诱变因素而是选择因素)，包括无机环境和生物环境。

(3)自然选择的手段：生存斗争(包括生物与环境、生物与生物之间的斗争)。

(4)进化的内因：遗传和变异。

①生物的变异是不定向的，其中变异可分为有利变异和不利变异。

②遗传的作用：使生物微小的有利变异得以积累加强，从而形成适应特定环境的生物新类型。

(5)自然选择的结果：适者生存，不适者被淘汰。一般外界环境条件变化越剧烈，选择越频繁，生物进化速度就越快。

合作探究：下图表示达尔文对现代长颈鹿进化形成过程的解释，请据图回答下列问题：

(1)长颈鹿祖先的颈和前肢的长短有差异吗？由此说明什么问题？

提示：有差异。说明变异是不定向的。

(2)在旱季缺乏青草的时期，颈和前肢长短不同的个体生存机会相等吗？由此说明什么问题？

提示：生存机会不相等，颈和前肢长些的个体，在生存斗争中容易得到食物，从而得以生存并繁殖，食物在决定长颈鹿变异个体的生存和淘汰过程中，起到了选择作用。

(3)请分别利用拉马克和达尔文的进化观点，解释长颈鹿脖子长的原因。

提示：拉马克观点解释：拉马克认为，长颈鹿在旱季缺乏青草的时期就会用它的长脖子去吃高处的树叶，这样长期“使用”它的脖子，久而久之就更长了(用进废退)，然后遗传给了下一代(获得性遗传)。达尔文观点解释：在缺乏青草的干旱时期，那些颈部和四肢都较长的个体会有较多的机会吃到高处的树叶，能够生存下来，并繁殖后代，而那些颈部和四肢较短的个体则无法得到足够的食物，不容易生存下来，也无法繁殖后代，所以颈部和四肢较短的长颈鹿逐渐被淘汰。

(4)通过对长颈鹿的进化历程的分析，能否解释达尔文自然选择学说中遗传变异和自然选择的关系？

提示：变异是不定向的，自然选择的直接对象是生物的变异性状，定向筛选出有利变异和不利变异，通过遗传使生物微小的有利变异得以积累加强。

1．下列关于达尔文学说和拉马克学说的区别，正确的是(　　)

A．达尔文学说认为环境的作用可以引起不定向的变异

B．拉马克学说认为不定向的变异是由动物的意愿决定的

C．达尔文学说认为变异后就能适应环境

D．拉马克学说认为生物通过变异适应环境

D　[达尔文学说认为生物进化是环境选择的结果，A错误；拉马克学说认为动物的变异是由动物本身的意愿决定的，没有说变异是不定向的，B错误；达尔文学说认为适应环境的变异是有利变异，不适应环境的变异是有害变异，并不是变异后就能适应环境，C错误；环境变化直接导致变异的发生以适应新的环境，属于拉马克的进化观点，D正确。]

2．下列关于生物进化“自然选择”理论的叙述，错误的是(　　)

A．各种变异都是自然选择的原材料

B．有利变异更容易被保存下来

C．微小变异可以累积成显著变异

D．自然选择是进化的一个重要动力和机制

A　[生物的变异包括可遗传变异和不可遗传变异，其中只有可遗传变异能够为生物进化提供原材料，A错误；出现有利变异的个体容易在生存斗争中获胜，并将这些变异遗传下去，B正确；微小的有利变异可以通过遗传得到积累，C正确；自然选择是进化的一个重要动力和机制，D正确。]

　生物有共同祖先的证据

1．化石记录为生物进化理论提供了最直接的证据。在地质历史过程中形成的岩层，就像一部地球生物进化的编年史，年代越久远的生物化石，就保存在越靠下的岩层中，因此，化石在地层中出现的位置可以揭示它们的相对年代。

2．比较解剖学就是比较不同物种之间的身体构造的学科。物种之间特定的解剖学相似性蕴含着进化史的证据。比较解剖学的研究证实进化是一个重塑的过程。祖先的结构最初可能只适应于某一种功能，但由于发生了改进而产生了新功能。

3．胚胎学是对生物体发育过程中所出现的结构进行比较的学科，亲缘关系相近的生物体在胚胎发育阶段形态相似，因此也为生物进化提供了重要证据。

4．随着分子生物学的不断发展，进化研究也进入了分子水平，并建立了一套依赖于核酸、蛋白质序列信息的理论和方法。基因组的海量信息为进化研究提供了有力的帮助。

合作探究：1.请结合下图分析：

(1)化石在地质层中的分布有何规律？

提示：在越早形成的地层里，成为化石的生物越简单，越低等；在越晚形成的地层里，成为化石的生物越复杂，越高等。

(2)该图支持达尔文的共同由来学说吗？

提示：支持。

2．请结合下图分析：

(1)蝙蝠的翼、鲸的鳍、猫的前肢、人的上肢骨骼是否都有肱骨、桡骨、尺骨、腕骨、掌骨和指骨？其排列顺序一致吗？

提示：都有。这些骨的排列顺序相同。

(2)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？

提示：可能因为它们有共同的原始祖先。

1．蟒蛇外形上没有四肢，但它的体内还保留着后肢骨的残余，说明蟒蛇是起源于有四肢的动物。这属于生物进化的(　　)

A．胚胎学证据　　　　 B．比较解剖学证据

C．细胞和分子水平的证据  D．化石证据

B　[蟒蛇外形上没有四肢，但它的体内还保留着后肢骨的残余，说明蟒蛇是起源于有四肢的动物，更符合比较解剖学的内容。]

2．根据生命系统的结构层次理论，推测地球上最先出现的生物化石应该是(　　)

A．单细胞细菌　　 B．多细胞水螅

C．低等多细胞藻类植物     D．高等多细胞被子植物

A　[生命系统的最基本的结构层次是细胞，最原始的生命也是具有细胞结构的生物。再根据生物进化的顺序，由低等到高等，由简单到复杂可知，单细胞细菌结构最简单最低等，故选A。]

[课堂小结]

1．下列关于拉马克进化学说的叙述，不正确的是(　　)

A．拉马克认为，地球上的所有生物是由更古老的生物进化来的

B．生物适应的形成是由于“用进废退”和“获得性遗传”

C．器官废而不用，就会造成形态上的退化

D．“用进废退”获得的性状不可以遗传给后代

D　[拉马克提出了“用进废退”和“获得性遗传”的理论，他认为“用进废退”获得的性状是可以遗传给后代的。]

2．如图以长颈鹿的进化为例说明达尔文的自然选择学说。以下说法不正确的是(　　)

A．长颈鹿个体之间存在许多性状差异，如颈和前肢的长短不同

B．生物产生后代的数量往往超过生活环境所能承受的数量，从而引起生存斗争

C．颈和前肢长些的个体，在生存斗争中容易得到食物，从而得以生存并繁殖

D．自然选择是定向的，使长颈鹿个体朝着符合人类需要的方向发展

D　[自然选择是定向的，是通过生存斗争来实现的。在自然选择的作用下，长颈鹿发展的方向是适应环境，而不是符合人类需要，故选D。]

3．下列属于生物进化古生物学证据的是(　　)

A．相关器官的比较　 B．胚胎发育的比较

C．化石分析     D．遗传物质的比较

C　[相关器官的比较是比较解剖学的证据，A错误；胚胎发育的比较属于胚胎学的证据，B错误；化石分析是古生物学证据，C正确；遗传物质的比较属于细胞和分子水平的证据，D错误。]

4．下列属于生物进化中分子生物学证据的是(　　)

A．脊椎动物前肢骨骼排列具有规律性

B．生物体内存在某些功能基本消失的器官

C．不同种真核生物细胞色素c的氨基酸组成有差异

D．地层中保存着的古生物遗体、遗物或生活遗迹

C　[脊椎动物前肢骨骼排列具有规律性，属于比较解剖学的证据，A错误；同源器官和痕迹器官属于比较解剖学的证据，B错误；不同种真核生物细胞色素c的氨基酸组成有差异，属于分子生物学证据，C正确；地层中保存着的古生物遗体、遗物或生活遗迹，属于化石证据，D错误。]

5．水蚤是一种水生小动物。某兴趣小组的同学用等量的水蚤分别做了如图所示的A、B两组实验：水温的改变是实验的唯一变量，其他条件均相同；水蚤在不同的水温中均为12小时。实验过程和实验现象如图所示。请据图回答下列问题：

(1)实验结果表明，多数水蚤生活的最适温度约为_________℃。

(2)有些水蚤能在20 ℃环境中生活，还有些水蚤能在28 ℃环境中生活，这表明水蚤个体之间存在着__________________，从而体现了生物的变异一般是__________________的。温度的改变对水蚤起了________作用，而这种作用是________的。

(3)20 ℃环境中生活的水蚤移到28 ℃环境中将会死亡，同时，28 ℃环境中生活的水蚤移到20 ℃环境中也会死亡。这说明当环境条件发生变化时，如果生物缺少________________，就要被环境所淘汰。

解析：(1)从A、B两组实验可以看出，多数水蚤生活的最适温度约为25 ℃。(2)生物在繁衍后代的过程中会产生变异，这些变异是随机的、不定向的，例如有些水蚤能在20 ℃环境中生活，还有些水蚤能在28 ℃环境中生活；但是温度的选择作用却是定向的，适应某个温度的变异个体能生存，不适应某个温度的变异个体被淘汰。因此这表明水蚤个体之间存在着各种变异类型，从而体现了生物的变异一般是不定向的。温度的改变对水蚤起了选择作用，而这种作用是定向的。(3)生物只有适应环境才能够生存，当环境发生改变时，生物如果没有适应新环境的变异，就会被淘汰。

答案：(1)25　(2)各种变异类型　不定向　选择　定向　(3)适应新环境的变异