人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第1节 生物有共同祖先的证据学案

这是一份人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第1节 生物有共同祖先的证据学案，共15页。


第1节　生物有共同祖先的证据

课标要求
核心素养
1.尝试通过化石记录、比较解剖学和胚胎学等事实，说明当今生物具有共同的祖先。
2．尝试通过细胞生物学和分子生物学等知识，说明当今生物在新陈代谢、DNA的结构与功能等方面具有许多共同特征。
1.生命观念：运用结构与功能观阐明当今生物具有共同特征。
2.科学思维：通过相关证据概括与归纳生物有共同的祖先。
3.社会责任：基于生物学事实，宣传无神论的观点。

　[学生用书P78]
一、达尔文的生物进化论
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来的。
2．自然选择学说
(1)揭示了生物进化的机制。
(2)解释了适应的形成和物种形成的原因。
二、生物有共同祖先的证据
1．化石证据
(1)化石的概念：通过自然作用保存在地层中的古代生物的遗体、遗物或生活痕迹等，是研究生物进化最直接、最重要的证据。
(2)化石的分布：生物的化石在地层里的出现是有一定顺序的。在越早形成的地层中出现的生物结构越简单、越低等，在越晚形成的地层中出现的生物结构越复杂、越高等。
(3)进化的顺序：①证实了生物是由原始的共同祖先经过漫长的地质年代逐渐进化而来的。
②揭示出生物由简单到复杂、由低等到高等、由水生到陆生的进化顺序。
2．比较解剖学证据
(1)比较解剖学：研究比较脊椎动物器官、系统的形态和结构的一门学科。
(2)事实证据
①蝙蝠的翼、鲸的鳍、猫的前肢、人的上肢都是同源器官。
②具有同源器官的生物是由共同祖先演化而来的。这些具有共同祖先的生物生活在不同环境中，向着不同的方向进化发展，其结构适应于不同的生活环境，因而产生形态上的差异。
(3)意义：为生物是否有共同祖先寻找证据。
3．胚胎学证据
(1)胚胎学：研究动植物胚胎的形成和发育过程的学科。
(2)事实证据
①人和鱼的胚胎在发育早期都出现鳃裂和尾。
②人和其他脊椎动物在胚胎发育早期都有彼此相似的阶段。
(3)意义：支持了人和其他脊椎动物有共同祖先的观点。
4．细胞水平的证据
(1)事实证据
①细胞有许多共同特征。比如都有能进行代谢、生长和增殖的细胞。
②细胞有共同的物质基础和结构基础等。
(2)意义：支持了生物有共同祖先的论点。
5．分子水平的证据
(1)事实证据：不同生物的DNA和蛋白质等生物大分子，既有共同点，又存在差异性。
(2)意义
①提示人们当今生物有着共同的原始祖先。
②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。

(1)较晚近的地层中，没有较简单、较低等的生物化石。(×)
(2)“沧海桑田”观点形成的依据是陆地上发现了海洋生物化石。(√)
(3)人和猴的细胞色素c的差异最小，由此说明人和猴的亲缘关系最近。(√)
(4)比较解剖学发现，不同种类的哺乳动物的前肢形态结构差别很大，说明这些动物没有共同祖先。(×)
(5)进化地位越高等的生物，适应环境的能力越强。(×)

知识点一　地层中陈列的证据和当今生物体上进化的证据[学生用书P79]

1．化石的种类及应用

2．当今生物体上进化的印迹
项目
证据
结论
比较解剖学证据
蝙蝠的翼、鲸的鳍、猫的前肢、人的上肢所在部位和结构组成相似
它们的起源相同，都是由共同的原始祖先进化而来的
胚胎学
证据
脊椎动物和鱼在发育早期都有鳃裂和尾，随着发育的进行，除鱼以外，其他动物和人的鳃裂都消失了，人的尾消失了
脊椎动物和人都是由共同的祖先进化而来的，它们之间存在着或远或近的亲缘关系；原始祖先生活在水中
细胞水平的证据
生物都有能进行生长、增殖的细胞，细胞有共同的物质基础和结构基础
支持生物由共同的祖先进化而来
分子水平的证据
不同生物的DNA和蛋白质既有共同点，又有差异
生物有共同的祖先；生物不同种类之间亲缘关系的远近

发展素养
1．地质工作人员在A、B、C三个不同的地层内发掘到许多化石。在A层中发掘出恐龙蛋、始祖鸟、龟等化石；在B层中发掘出马、象牙、犀牛等化石；在C层中发掘出三叶虫、乌贼等化石。请将这些地层按年代由远到近的顺序排列并陈述理由。(科学思维)
提示：C→A→B。在越古老的地层中，挖掘出的化石生物结构越简单，分类地位越低等；在距今越近的地层中，挖掘出的化石生物结构越复杂，分类地位越高等。
2．人和类人猿在DNA的碱基序列方面高度接近，不同生物与人的细胞色素c中氨基酸序列的差异大小不一，说明什么问题？(科学思维)
提示：DNA的碱基序列高度接近说明人和类人猿有共同的祖先，并且亲缘关系很近。不同生物的细胞色素c中氨基酸序列的差异大小不一表明现存各种生物有着或远或近的亲缘关系，差异大说明亲缘关系远，反之则近。同时也能反映各种生物在进化史上出现的顺序。

1．下列关于研究赫氏近鸟龙化石的说法，不正确的是(　　)
A．赫氏近鸟龙化石，其身体骨架与恐龙相近，但其骨架周围有清晰的羽毛印痕，说明其后肢和尾都有飞羽
B．赫氏近鸟龙化石后肢发达，说明其善跑不善飞
C．在地层中恐龙化石出现的要早
D．该化石为恐龙起源于鸟类提供了有力证据
答案：D
2．下面为三种脊椎动物前肢与人的上肢骨骼比较示意图，下列有关说法不正确的是(　　)

A．这四种前(上)肢骨骼都由相同种类的骨组成
B．从上到下看，四种前(上)肢骨骼的组成、骨的排列顺序是一致的
C．四种前(上)肢骨骼属于同功器官(起源不同但功能相同)
D．说明了四种脊椎动物有共同的原始祖先
答案：C
3．下列不能体现生物进化中细胞和分子水平的证据的是(　　)
A．古细菌中都含有细胞壁、细胞膜、细胞质、核糖体和DNA
B．细胞都有共同的物质基础和结构基础
C．人与黑猩猩的基因组差异仅为3%
D．细胞和分子水平的研究为生物进化提供了直接的证据
解析：选D。从细胞和分子水平上看，生物有许多共同的特征，如都能进行新陈代谢，细胞都具有共同的物质基础和结构基础；不同生物的DNA和蛋白质等生物大分子的共同点，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，从而为生物进化提供了有力的证据，但化石为研究生物进化提供了直接的证据。D错误。
知识点二　教材中能说明生物有共同祖先的事例[学生用书P80]

1．生物的遗传物质都是核酸：地球上目前存在的生物的遗传物质都是核酸，其中具有细胞结构的生物的遗传物质都是DNA，只有极个别的病毒的遗传物质是RNA。而这些RNA病毒也起源于以DNA为遗传物质的生物，归根到底，地球上最原始的生物的遗传物质应该是DNA。在千万年的进化过程中，生物的遗传物质在遗传过程中同时朝着不同方向变异。而不同的自然环境保留了不同的变异基因，才形成今天纷繁万象的自然界。
2．地球上生物遗传信息传递都遵循中心法则：DNA上的遗传信息通过复制传递到子细胞或子代生物体内，并通过转录传到RNA上，RNA上的信息通过翻译指导蛋白质的合成。这些信息传递过程不管是在真核生物还是在原核生物中都存在，如果生物不是具有共同起源，两类生物不会这么巧合都遵循中心法则。
3．地球上生物遗传信息传递过程都遵循碱基互补配对原则：在生物界通用的中心法则中，都遵循碱基互补配对原则，比如DNA复制时有A—T、G—C配对，在转录过程中，有T—A、A—U、G—C配对，在翻译过程中mRNA上的密码子和tRNA上的反密码子存在A—U、G—C配对。
4．地球上的生物都共用同一套遗传密码：生物体内RNA指导蛋白质合成，都是mRNA上三个相邻碱基决定一个氨基酸，故而生物有64种密码子，而且无论是动物、植物、微生物，其特定密码子对应编码的氨基酸都是相同的。终止密码子都是UAA、UAG、UGA。这也充分说明了地球上的生物有共同起源。
5．生物体有共同起源的其他证据：地球上生物有共同起源在别的方面我们也能找到一些证据。比如地球上的具有生命系统的细胞都具有生物膜系统(如细胞膜)，而且无论是原核细胞还是真核细胞的生物膜都以磷脂双分子层为基本支架的。
发展素养
1．生物界中某些生物的器官结构相似，具有统一性，怎样解释这一现象？(科学思维)
提示：这些生物可能有共同祖先。
2．生物界中某些生物在细胞层次上具有统一性，试举例说明。(科学思维)
提示：动物、植物和真菌的营养方式、生物体结构功能迥然不同，但都是由真核细胞组成，它们的细胞结构十分相似，都有细胞膜、细胞质等，在细胞层次上具有统一性。

1．中央电视台大型公益寻人栏目《等着我》为许多失散亲人的家庭实现了“团圆梦”。亲人得以团圆依靠的是DNA亲子鉴定。DNA能用于亲缘关系的鉴定是因为(　　)
A．亲缘关系越近的人，DNA的差异越小
B．亲缘关系越近的人，DNA的差异越大
C．亲缘关系越远的人，DNA的差异越小
D．具有亲缘关系的人，DNA一模一样
解析：选A。DNA能用于亲缘关系的鉴定是因为亲缘关系越近的人，遗传物质相似性越高，DNA的差异越小。
2．下列有关地球上现存生物来自共同祖先的分子生物学证据的说法，错误的是(　　)
A．大多数现存生物的遗传物质都是DNA
B．亲缘关系越近的生物，其DNA序列相似性越高
C．人与猩猩、恒河猴及兔的血红蛋白基因中的碱基序列有一定的相似性
D．不同生物细胞色素c的氨基酸序列存在较大差异
解析：选D。大多数现存生物的遗传物质都是DNA，这属于地球上现存生物来自共同祖先的分子生物学证据，A正确；亲缘关系越近的生物，其DNA序列相似性越高，这属于地球上现存生物来自共同祖先的分子生物学证据，B正确；人与猩猩、恒河猴及兔的血红蛋白基因中的碱基序列有一定的相似性，这属于地球上现存生物来自共同祖先的分子生物学证据，C正确；不同生物细胞色素c的氨基酸序列存在较大差异，这不能说明地球上现存生物来自共同祖先，D错误。
核心知识小结
[要点回眸]

[规范答题]
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来的。
2．化石是研究生物进化最直接、最重要的证据。
3．化石证据揭示出生物由简单到复杂、由低等到高等、由水生到陆生的进化顺序。
4．比较解剖学和胚胎学证据支持了生物有共同祖先的观点。
5．细胞和分子水平的证据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。


[随堂检测][学生用书P81]
1．下列关于化石的说法，不正确的是(　　)
A．化石可以真实反映生物的某些情况
B．生物的遗物或生活痕迹也可能形成化石
C．化石是经过若干万年的复杂变化形成的
D．化石其实就是原来死去的生物
解析：选D。化石主要是由生物遗体的坚硬部分形成的，生物的遗物或生活痕迹也可能形成化石，化石是经过若干万年的复杂变化形成的，可以真实反映生物的某些情况，A、B、C正确；生物化石是古代生物的遗体、遗物(如卵、粪便等)或生活痕迹(如动物的脚印、爬行痕迹等)，被埋藏在地层中，经过若干万年的复杂变化而逐渐形成的，D错误。
2．兔有尾巴，在人的胚胎发育过程中同兔胚胎发育相似也有尾巴出现，此现象说明(　　)
A．人类起源于兔类
B．他们共同起源于单细胞动物
C．他们有共同的祖先
D．他们共同起源于水生动物
答案：C
3．有很多事实能够作为支持生物进化学说的证据。如下图所示，这些生物体在解剖结构上具有明显的相似之处，对这些相似之处和生物进化的解释，不合理的是(　　)

A．这些生物具有共同的原始祖先
B．这些相似的结构被称为同源器官
C．这些证据被称为比较解剖学证据
D．这些相似之处表明变异是定向的
解析：选D。鼬鼠的前肢、江豚的鳍、马的前肢、蝙蝠的翼和人的上肢，它们的形态和功能都不相同，但它们的内部解剖结构却基本一致，说明它们属于同源器官，B正确；同源器官反映出生物之间存在着一定的亲缘关系，说明凡是具有同源器官的生物都是由共同的原始祖先进化而来的，A正确；同源器官属于比较解剖学证据，C正确；变异是不定向的，D错误。
4．下表是几种生物与人的细胞色素c氨基酸序列的差异对比：
生物







名称
黑猩猩
猕猴
狗
鸡
响尾蛇
金枪鱼
酵母菌
氨基酸







差异/个
0
1
11
13
14
21
44
据表分析，下列叙述不正确的是(　　)
A．分子生物学为判断各种生物之间的亲缘关系提供了依据
B．表中的生物中，与人亲缘关系最近的是黑猩猩
C．表中的动物中，与人亲缘关系最远的是金枪鱼
D．各种生物的细胞色素c含量不同，说明它们的原始祖先不同
解析：选D。不同生物的细胞色素c的氨基酸序列的比较，是在分子水平上进行的比较，为判断各种生物之间的亲缘关系提供了依据，A正确。通过比较题表的数据可知，人与黑猩猩的细胞色素c的氨基酸序列差异最小，因此表中的生物中，二者的亲缘关系最近；人与酵母菌的细胞色素c的氨基酸序列差异最大，人与金枪鱼的细胞色素c的氨基酸序列差异次之，但酵母菌不是动物，因此题表中与人亲缘关系最远的动物是金枪鱼，B、C正确。细胞色素c的氨基酸序列差异越小，表明生物的亲缘关系越近，题中未体现各种生物的细胞色素c的含量，即使各种生物的细胞色素c的含量不同，也不能说明它们的原始祖先不同，D错误。
5．下列关于现存生物具有共同祖先的叙述，错误的是(　　)
A．化石是研究生物进化最直接、最重要的证据
B．人的上肢和蝙蝠的翼在结构上的相似性，不能说明它们是由共同的祖先进化来的
C．人和其他脊椎动物胚胎发育过程的相似性，说明它们起源于共同祖先
D．亲缘关系越近的生物，在细胞代谢、DNA的结构与功能等方面共同特征越多
解析：选B。化石是研究生物进化最重要、最直接的证据，因为化石是保存在地层中的古代生物的遗体、遗物或生活痕迹，直接说明了古代生物的结构或生活习性，因此化石是生物进化的直接证据，A正确；蝙蝠的翼和人的上肢的形态和功能都不相同，但它们的内部结构却基本一致，说明它们属于同源器官，由共同的原始祖先进化而来，B错误；人和其他脊椎动物胚胎发育过程的相似性，说明它们起源于共同祖先，C正确；亲缘关系越近的生物，在细胞代谢、DNA的结构与功能等方面共同特征越多，D正确。
6．如下图所示，在地层中发现A、B、C三种化石，请分析图并回答下列问题：

(1)一般来说，更高等、更复杂的化石是________。
(2)出现较早的物种是________。
(3)通过对生物化石的研究发现，三种生物进化的顺序是________________(用字母箭头排序)。
(4)通过对化石的研究发现，生物进化的总趋势是_____________________
_______________________________________________________________。
解析：在越古老的地层中挖掘出的化石所代表的生物结构越简单，分类地位越低等，水生生物的化石也越多；在距今越近的地层中挖掘出的化石所代表的生物结构越复杂，分类地位越高等，陆生生物的化石也越多。这种现象说明了生物是由简单到复杂、由低等到高等、由水生到陆生逐渐进化而来的。所以从进化的角度来看，生物进化的顺序是C→B→A，因此更高等、更复杂的化石是A，出现较早的物种是C。
答案：(1)A　(2)C　(3)C→B→A　(4)由简单到复杂、由低等到高等、由水生到陆生
[课时作业][学生用书P147(单独成册)]
1．达尔文进化论主要由两大学说组成，即(　　)
①共同由来学说　②用进废退学说　③自然选择学说　④中性进化学说
A．①②　　　　　　　 B．①③
C．②③ D．③④
解析：选B。达尔文进化论主要由共同由来学说和自然选择学说组成，故选B。
2．揭示和证明生物进化最可靠、最直接的证据是(　　)
A．胚胎的形成和发育
B．化石在地层中以一定的顺序出现
C．生物的分类
D．现有生物的细胞色素c
解析：选B。化石是研究生物进化最直接、最重要的证据，故选B。
3．已知在地质年代古老的地层中出现物种A的化石，在晚近的地层中出现物种B的化石，经过比较，得出以下观点，下面哪些观点是合理的(　　)
①物种A比物种B出现得早
②物种A可能比物种B结构简单
③物种B一定是从物种A进化来的
④物种A一定是陆生的，物种B一定是水生的
A．①② B．②③
C．①③ D．①④
解析：选A。由题干可知，在地质年代古老的地层中出现物种A的化石，在晚近的地层中出现物种B的化石，物种A的化石出现在物种B的化石之前，说明物种A比物种B出现得早，也能说明物种A可能比物种B结构简单，①②正确；物种A的化石出现在物种B的化石之前，说明物种A比物种B出现得早，但无法确定物种B一定是从物种A进化来的，③错误；根据题干信息，无法判断物种A和物种B是陆生的还是水生的，④错误。
4．鸟的翼、鲸的鳍、马的前肢、蝙蝠的翼和人的上肢的形态和功能都不相同，但其内部结构却基本一致，对以上事实的解释，正确的是(　　)
A．它们的体内具有控制这些性状的相同基因
B．它们都是由现代的爬行动物逐渐进化而来的
C．它们都是由共同的原始祖先进化而来的
D．它们的前肢和上肢的不同与环境条件无关
解析：选C。鸟的翼、鲸的鳍、马的前肢、蝙蝠的翼和人的上肢的形态和功能都不相同，但其内部结构却基本一致，说明它们都是由共同的原始祖先进化而来的。
5．人体内残留了哺乳动物体内相当发达的阑尾，这可作为生物进化中哪一方面的证据(　　)
A．化石证据
B．比较解剖学证据
C．胚胎学证据
D．生物遗传方面的证据
解析：选B。生物进化的证据主要有化石证据、比较解剖学证据、胚胎学证据。化石是指通过自然作用保存在地层中的古生物的遗体、遗物或生活痕迹；比较解剖学是对各类脊椎动物的器官和系统进行解剖和比较研究的学科；胚胎学是研究动植物的胚胎形成和发育过程的学科。人体内残存了哺乳动物体内相当发达的阑尾，是属于比较解剖学上的证据，故选B。
6．从细胞水平上不能说明共同由来学说的是(　　)
A．古细菌和现代生物都有细胞膜、细胞质、细胞核等
B．草履虫、酵母菌、高等动植物细胞都有染色体，染色体的组成基本相同
C．原核细胞、植物细胞、动物细胞其结构有较大的差异
D．一切动植物都是由细胞构成的，说明它们有共同的原始祖先
答案：C
7．下列关于分子生物学证据的说法，错误的是(　　)
A．人与猩猩和长臂猿的某段同源DNA的差异分别为2.4%、5.3%，说明人与猩猩的亲缘关系较近
B．人与黑猩猩、类人猿基因组的差异分别只有3%、1%，说明人与黑猩猩的亲缘关系较远
C．人的细胞色素c氨基酸序列与猕猴、狗、酵母菌的差异个数分别是1、11、44，说明不同生物亲缘关系的远近不同
D．从分子水平上能够直接证明生物有共同的祖先
答案：D
8．下图中马的前肢、鹰的翅膀和蝙蝠的翼的骨骼虽然外形上差别很大，但它们骨骼的排列是相似的，这说明(　　)

A．化石是生物的遗体、遗物或生活痕迹
B．鸟类可能是由爬行类进化而来的
C．它们属于同一类动物
D．它们可能是由共同的祖先进化而来的
解析：选D。脊椎动物的前肢，如马的前肢、鹰的翅膀和蝙蝠的翼，其内部骨骼都是由肱骨、桡骨、尺骨、腕骨、掌骨和指骨组成；各部分骨块和动物身体的相对位置相同，它们的一致性证明这些动物是由共同的祖先进化来的，故D正确。
9．研究发现，在古老的地层中只有低等生物出现，而高等生物则出现在较晚近的地层中。下图为未被破坏的地层示意图，图中表明两个地层中曾发掘出物种A和物种B的化石。下列叙述正确的是(　　)

A．物种B的结构一定比物种A的简单
B．物种B与物种A的亲缘关系较远
C．在地层Ⅱ内不可能找到物种B的化石
D．物种B的化石出现早于物种A的化石
解析：选D。图中的地层是按照地质年代由古老到晚近的顺序划分的，物种B位于古老的地层，物种A位于较晚近的地层，物种B的结构一般比物种A的简单，A错误；物种A的化石比物种B的化石出现得晚，但不能判断物种A和物种B的亲缘关系，B错误，D正确；在地层Ⅱ内有可能找到物种B的化石，C错误。
10．动物进化树可以直观地表示生物之间的亲缘关系和进化历程，下列推测错误的是(　　)

A．②比③高等
B．在地层中出现化石最早的生物是④
C．①是⑤进化而来的
D．①②③④⑤有共同的祖先
解析：选B。分析题图的进化树可知，⑤进化成①，①进化成④，④进化成②和③，②比③出现得晚，比③高等，A、C正确。由进化树可知，在地层中出现化石最早的生物是⑤，B错误。分析可知，这五种生物由共同祖先进化而来，D正确。
11．分析四种不同动物(甲、乙、丙、丁)的血红蛋白，发现在构成血红蛋白的数万个氨基酸中，仅有四个位置存在差异，列表如下。据此回答下列问题：
动物
第1位
第2位
第3位
第4位
甲
氨基酸A
氨基酸A
氨基酸A
氨基酸C
乙
氨基酸B
氨基酸C
氨基酸A
氨基酸A
丙
氨基酸A
氨基酸B
氨基酸C
氨基酸E
丁
氨基酸A
氨基酸A
氨基酸A
氨基酸E
(1)据此推测，血缘关系最近的两种动物是________。
(2)写出作出上述判断的依据：______________________________________。
(3)这是在____________方面为生物进化提供的证据，血红蛋白α链的氨基酸每年都会按大约1.2×10－9的速率发生置换。
解析：生物与生物之间的亲缘关系越近，其化学结构越相似；亲缘关系越远，其化学结构的差异越大。甲与丁之间只有第4位氨基酸不同，其余均相同，在四者之中，甲和丁的差别最小，所以其亲缘关系最近。
答案：(1)甲与丁　(2)甲与丁的血红蛋白的氨基酸组成差异最小　(3)分子生物学