高中生物人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第1节 生物有共同祖先的证据导学案

第1节　生物有共同祖先的证据

1.通过对化石、比较解剖学和胚胎学证据进行比较、分析、归纳、概括,说明当今生物具有共同的祖先。

2.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,从细胞和分子水平佐证当今生物具有共同的祖先。

3.基于对丰富多样的生物具有共同祖先的认识,认同生物的统一性,摒弃人类中心主义的观点。

新知探究一　地层中陈列的证据——化石

活动1:分析教材P101的图6-2,仔细观察不同地层中各类化石的分布情况,思考下列问题。

问题(1):生物化石在地层中的分布有何规律?

提示: 地球的地层形成有早有晚,不同的地层中有不同的生物化石。对不同地层中的化石进行比较分析发现,越是古老地层中成为化石的生物越简单、低等,越晚形成的地层中成为化石的生物越复杂、高等。

问题(2):通过这个化石证据,能不能说出哺乳类、爬行类、鱼类、两栖类的进化顺序?

提示:能。根据这四类生物在地层中出现的先后顺序,可以判断出它们的进化顺序为鱼类→两栖类→爬行类→哺乳类。

问题(3):你是运用了什么思维方法作出进化顺序的判断?

提示:运用了比较分析的方法。

问题(4):教材图6-2所示资料支持达尔文的共同由来学说吗?

提示:支持。根据生物化石在地层中出现的先后顺序,可以证实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。

活动2:阅读教材P101“思考·讨论”的第2个资料,思考下列问题。

问题(5):为什么说赫氏近鸟龙化石为鸟类起源于恐龙的假说提供了有力证据?

提示:赫氏近鸟龙化石的身体骨架与恐龙非常接近,后肢发达,显示其善跑不善飞,这些相同的特点说明二者存在亲缘关系;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,这一不同的特点说明赫氏近鸟龙是在原始恐龙的基础上进化而来的。因此,赫氏近鸟龙化石为鸟类起源于恐龙的假说提供了有力证据。

活动3:阅读教材P101“思考·讨论”的第3个资料,思考下列问题。

问题(6):早期古人类化石是否支持人猿共祖说?试说明理由。

提示:支持。早期古人类化石上肢骨的结构与黑猩猩相似,适于攀缘，下肢骨又与现代人类接近,适于直立行走,说明人类与猿有着共同的祖先。

问题(7):这一证据还证明了什么?

提示:人类也是进化的产物。

地层中陈列的证据——化石

(1)化石是研究生物进化最直接、最重要的证据。

(2)生物进化规律:通过研究化石和其他进化证据可以发现,从生活环境的角度看,生物进化是由水生到陆生;从形态结构的角度看,是由简单到复杂;从生物分类地位的角度看,是从低等到高等。

1.科学家在地层中发现,在最底层只有水生动物的化石,在中间地层中水生动物化石占多数,有少数的陆生动物化石,而越往上陆生动物化石越多,由此看出生物在生活环境方面的进化趋势是(　A　)

A.从水生到陆生 B.从简单到复杂

C.从陆生到水生 D.从低等到高等

解析:科学家发现,最古老的生物化石为水生生物,并且在越早形成的地层里,水生生物的化石越多,在越晚形成的地层里,陆生生物的化石越多,这一事实说明了生物在生活环境方面的进化方向是从水生到陆生。

2.一位古生物学家研究岩石层中的化石层时,鉴定出了一个物种。他认为这个物种在一个较长的历史年代中没有发生什么变化。他作出这个判断的依据是(　C　)

A.该物种的化石出现在较老的岩石层中

B.该物种的化石出现在较新的岩石层中

C.该物种的化石出现在较老和较新的岩石层中

D.该物种的化石在岩石层中从未出现过

解析:该物种的化石出现在较老和较新的岩石层中,说明该物种经历了较长的历史年代都没有发生太多的变化。

新知探究二　当今生物体上进化的印迹——其他方面的证据

资料1:图1分别为人和其他脊椎动物不同时期胚胎的比较,图2是人的上肢和其他动物的前肢骨骼的比较。请思考下列问题。

问题(1):根据图1可以看出,人和其他脊椎动物在胚胎发育初期,不仅外形相似,而且在结构上都有鳃裂和尾,这说明了什么?到了胚胎发育晚期,除鱼之外,人和其他脊椎动物的鳃裂都消失了,人的尾也消失了,这又说明了什么?

提示:胚胎在结构组成方面相同,说明这些生物是由共同原始祖先进化而来的;在形态方面不一样,又说明这些生物在不同的环境中向着不同方向进化。

问题(2):根据图2观察,人的上肢、猫的前肢、鲸的鳍和蝙蝠的翼,它们在结构组成方面相同吗?这说明了什么?它们在形态功能方面一样吗?这又说明了什么?

提示:结构组成相同,说明这些生物都起源于一个共同的原始祖先,并且共同原始祖先生活在水中。形态不同,说明这些器官在进化过程中,由于它们生活环境的不同,为适应不同的生活环境,逐渐出现了形态和功能上的不同,体现了生物与环境相适应的特点。

资料2:根据下图提供的几种动物的DNA碱基序列与人类相比较的数据以及有关知识,回答下列问题。

问题(3):哪一种灵长类动物和人类的亲缘关系最近?为什么?

提示:黑猩猩。因为黑猩猩与人类的DNA碱基序列有99.01%相同,比另外两种动物都高,且与人类开始分歧进化的时间比另外两种动物都短。

问题(4):为什么人类、黑猩猩和大猩猩能够产生相同或相似氨基酸顺序的酶和激素?

提示:因为黑猩猩和人类DNA的碱基序列有99.01%相同,大猩猩与人类有98.9%相同,而基因控制合成的蛋白质包括酶和蛋白质类激素。

其他进化证据的比较

3.下列关于基因序列比较的叙述中不正确的是(　C　)

A.基因序列指的是基因中的碱基序列

B.通过比较不同生物的同一类基因(如血红蛋白基因)中的碱基序列可以得知它们的亲缘关系远近

C.比较猪的胰岛素基因和人的胰高血糖素基因的碱基序列可以了解人与猪的亲缘关系远近

D.必须先将不同生物的基因序列进行测序,才能将基因中的遗传信息进行比较

解析:人类的胰岛素基因和胰高血糖素基因不是同一类基因,碱基序列也不相同,所以比较猪的胰岛素基因和人的胰高血糖素基因的碱基序列不能说明它们亲缘关系的远近。

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

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

解析:由题意可知,该种证据更符合比较解剖学的内容。

 [科技情境]

科学家运用分子生物学技术分析甲、乙、丙、丁四种不同动物的血红蛋白,发现构成这四种动物血红蛋白的氨基酸与人体血红蛋白存在不同程度的差异。

探究:(1)根据血红蛋白的差异,能否推断四种动物与人的亲缘关系的远近?为什么?

提示:能。蛋白质是生命活动的主要承担者,所以可以通过比较人与四种不同动物血红蛋白的氨基酸序列,以确定四种动物与人的亲缘关系的远近,血红蛋白的氨基酸序列差别越小,与人的亲缘关系越近。

(2)假若丙、丁两种动物的血红蛋白差异最大,由此推测两种动物的共同祖先生活年代距今　　　　　　　　(填“越早”或“越晚”),为什么? 

提示:越早。两种动物的共同祖先生活的年代距今越早,这两种动物的血红蛋白产生差异的时间也越早,差异性可能越大。

课堂小结

随堂反馈

1.下列各组器官在结构上相似的是(　D　)

A.人的手和蝙蝠的翼

B.鲨鱼的鳍和虎鲸的鳍

C.蝗虫的翅和家鸽的翼

D.猫的前肢和马的前肢

解析:人的上肢和蝙蝠的翼在结构上相似;鲨鱼的鳍和虎鲸的鳍、蝗虫的翅和家鸽的翼在结构上完全不同;猫的前肢和马的前肢是同源器官,在结构上很相似。

2.已知物种A的化石比物种B的化石在地层中出现晚得多,由此可知(　B　)

A.物种A比物种B数量多

B.物种A比物种B结构复杂

C.物种A一定是从物种B进化而来的

D.物种B一定是从物种A进化而来的

解析:生物进化的顺序是由简单到复杂、由低等到高等、由水生到陆生。

3.鱼、蝾螈、龟、鸡、猪、牛、兔7种脊椎动物和人的早期胚胎都有鳃裂和尾,这说明(　D　)

A.它们的胚胎相似

B.脊椎动物和人的早期胚胎用鳃呼吸

C.它们的早期胚胎都有游水能力

D.脊椎动物和人都是由古代原始的有鳃有尾的共同原始祖先进化来的

解析:由题意可知,鱼、蝾螈等7种脊椎动物和人的早期胚胎都有鳃裂和尾,这说明脊椎动物和人都是由古代原始的有鳃有尾的共同原始祖先进化来的。

4.如图为四个物种的进化关系树,图中百分数表示各物种与人类DNA的相似度,DNA碱基进化速率按1%/百万年计算。下列相关叙述不合理的是(　D　)

A.四个物种是由共同祖先进化形成的

B.不同生物的DNA差异的大小能揭示它们在进化史上出现的顺序

C.人类与黑猩猩的DNA差异经历了约99万年的累积

D.大猩猩和人类的亲缘关系,与大猩猩和非洲猴的亲缘关系的远近相同

解析:四个物种的DNA相似度很高,依据进化论的观点可知它们由共同祖先进化而来;不同生物的DNA差异的大小揭示了它们在进化史上出现的顺序;人类与黑猩猩的DNA差异百分比是0.99%,而碱基进化速率为1%/百万年,通过计算可知人与黑猩猩的DNA差异经历了99万年左右的积累;由DNA的差异百分比可知,人与大猩猩的亲缘关系比大猩猩与非洲猴的亲缘关系近得多。

5.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:

回答下列相关问题。

(1)据此推测,血缘关系最近的两种动物是　　　　。 

(2)作出上述判断的依据: 

　。 

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仅有一个位置不同,差异最小

选题测控导航表

1.生物化石之所以能证明生物的进化,其根本原因是(　D　)

A.化石是保存在地层中的生物遗体或生活遗迹

B.地壳岩石的形成有一定顺序

C.化石是生物的祖先

D.各类生物化石在地层中出现有一定的顺序

解析:各类化石在地层中的出现是有一定顺序的。

2.研究结果表明,人和猿的骨骼在结构上几乎完全相同;人和猿的盲肠相似,都有蚓突;人和猿的早期胚胎在五个月以前也完全一样。这些事实说明(　B　)

A.人是由猿进化来的

B.人和猿有共同的原始祖先

C.人比猿高等

D.现代的猿也能进化成人

解析:从比较解剖学上看,人与猿有一些相同或相似的器官,说明两者有共同的原始祖先。

3.下列不属于生物进化的细胞学证据的是(　D　)

A.无论原核细胞还是真核细胞都有细胞膜

B.无论有氧呼吸还是无氧呼吸都能产生ATP

C.叶肉细胞内都有与光合作用有关的色素和酶

D.个别人有与兔子相似的唇裂说明人与兔子有共同的祖先

解析:人的兔唇属于遗传病,不能将其作为生物进化的细胞学证据。

4.所有高等动物的胚胎发育都是从一个受精卵开始的,由此可以说明(　A　)

A.高等动物都起源于单细胞生物

B.高等动物都起源于水生生物

C.原核生物是生物共同的原始祖先

D.原始生命为单细胞原核生物

解析:所有高等动物的个体发育都是从受精卵开始的,说明所有高等动物都起源于单细胞生物。

5.生物的遗体、遗物或生活痕迹,由于某种原因被埋藏在地层中,经过若干万年的复杂变化形成化石。下列关于化石的叙述,正确的是(　C　)

A.所有的古生物都能形成化石

B.一般而言,在越古老地层中形成化石的生物越高等

C.生物化石和比较解剖学为研究生物进化提供了重要证据

D.一般而言,在越浅的地层中形成化石的生物越简单

解析:根据化石形成的原因,化石是生物的遗体、遗物(如卵、粪便等)或生活痕迹(如动物的脚印、爬迹等),由于某种原因被埋藏在地层中,经过若干万年的复杂变化而逐渐形成的,并不是所有的古生物都能形成化石;一般而言,越古老的地层,成为化石的生物越简单、越低等;生物进化的证据有化石证据、比较解剖学证据、胚胎学证据等,其中化石是研究地球上生物进化的最主要、最直接的证据;距今越近的地层中形成化石的生物越复杂、高等,陆生生物较多。

6.某化石采集队在甲、乙、丙3个不同地层内挖掘到许多化石。记录清单如下:甲地层(恐龙蛋、赫氏近鸟龙、龟);乙地层(马、象、犀牛);丙地层(三叶虫、乌贼、珊瑚虫)。这些地层依地质年代由远及近排列应是(　C　)

A.甲、丙、乙 B.乙、甲、丙

C.丙、甲、乙 D.乙、丙、甲

解析:甲地层中的赫氏近鸟龙,属于古爬行动物向鸟类进化的过渡类型,较为高等,因此地质年代较近;乙地层中的马、象、犀牛属于哺乳动物,最为高等,因此地质年代最近;丙地层中的珊瑚虫、三叶虫、乌贼较低等,因此地质年代最远。

7.达尔文认为不同物种是由共同祖先逐渐进化而产生的。研究不同物种的相同和不同之处,并将它们与从前存在的生物比较,可以找出不同物种之间的演化关系。图1显示4层埋藏着化石的地层,W是离地表最近的地层。请回答下列问题。

(1)最早期的化石埋藏在图中的　　　层中。 

(2)这些化石是　　　　　　的证据。 

A.蜗牛和鱼出现竞争

B.鱼捕食蜗牛

C.蜗牛由鱼进化而成

D.鱼和蜗牛进化

(3)列举化石作为生物进化证据的2项不足之处:

①　                                    ;

②　                                    。

(4)科学家们从各种证据得出生物进化的顺序是由简单到复杂、由低等到高等、由水生到陆生。图2是生物进化历程简图。

根据上述规律在横线上填写与图中数字对应的动物类群名称:

动物类群:两栖动物、鱼类、鸟类、爬行动物。

①　　　　;③　　　　。

解析:W是离地表最近的岩层,所以进化的顺序是Z、Y、X、W,化石是生物进化最直接、最重要的证据。

答案:(1)Z　(2)D　(3)①有些生物未能形成化石

②未能找到完整的化石(难以找到过渡类型的化石等)　(4)鸟类　两栖动物

8.若“△、□、☆”表示具有血缘关系的三类生物,如图表示这三类生物的化石在不同地层中的出现情况,则这三类生物的进化关系最可能是(　A　)

解析:化石在地层中出现的顺序是人们研究生物进化的一个重要的方面,从图中可以发现“△”在底层出现的较单一,说明生物较简单、低等,上一层出现“□”,说明该层较高等,最上一层出现“☆”,说明该层最高等,因此三类生物的进化关系最可能是“△→□→☆”。

9.化石是研究生物进化最直接、最重要的证据。通过化石的研究不可以证明(　C　)

A.地球上的各种生物之间有一定的亲缘关系

B.现存的各种生物是经过漫长的地质年代进化而来的

C.地球上的各种生物是一次性同时出现的

D.利用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

解析:通过化石研究可以证明地球上的各种生物之间有一定的亲缘关系,现存的各种生物是经过漫长的地质年代逐渐进化而来的,生物进化的规律是从低等到高等、从简单到复杂、从水生到陆生,各种生物并不是一次性同时出现的;利用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。

10.DNA分子杂交技术的过程是先把两种生物的DNA分子用同位素加以标记,接着用加热的办法使其解旋成单链,然后把两种生物的单链DNA混合起来,使其在缓缓冷却的条件下恢复为双链DNA,可以通过检查杂合双链DNA来判断两个物种的异同程度,过程如图所示。科学家常用该方法鉴定生物间的亲缘关系。

(1)不同种生物的DNA单链能杂交成双链DNA,是因为DNA分子杂交遵循　　　　　　　　　　　　　　　　　。

(2)DNA分子杂交技术鉴定生物间亲缘关系是　　　　　　　　　方面的证据。 

(3)依据不同生物的DNA形成游离的单链区数目可判断生物之间的亲缘关系,为什么?

解析:(1)不同种生物的DNA单链能杂交成双链DNA,是因为DNA分子在杂交时遵循碱基互补配对原则。(2)利用DNA分子杂交技术鉴定生物间亲缘关系是分子生物学方面的证据。(3)由于游离的单链区数目越少(越多),DNA中相同的碱基序列越多(越少),生物的亲缘关系越近(越远),因此依据不同生物的DNA形成游离的单链区数目可判断生物之间的亲缘关系。

答案:(1)碱基互补配对原则

(2)分子生物学

(3)游离的单链区数目越少(越多),DNA中相同的碱基序列越多(越少),生物的亲缘关系越近(越远)。