生物進(jìn)化學(xué)案

1、年級(jí)下冊(cè)7.3.2生物進(jìn)化的歷程學(xué)習(xí)導(dǎo)引重點(diǎn)和難點(diǎn)本節(jié)的重點(diǎn)是舉例說(shuō)出研究生物進(jìn)化的方法，列舉證據(jù)說(shuō)明生物是進(jìn)化的，概述生物進(jìn)化的主要?dú)v程；難點(diǎn)是形成生物進(jìn)化的基本觀點(diǎn)。研究進(jìn)化生物學(xué)的比較方法比較是指根據(jù)一定的標(biāo)準(zhǔn)，把彼此有某種聯(lián)系的事物加以對(duì)照，確定它們的相同和不同之處。通過(guò)對(duì)各個(gè)事物特征的比較，可以把握事物之間的內(nèi)在聯(lián)系，認(rèn)識(shí)事物的本質(zhì)。選擇哪些特征作比較，在分析比較時(shí)需強(qiáng)調(diào)哪些特征，處理這些問(wèn)題時(shí)要盡量避免個(gè)人主觀因素。研究生物進(jìn)化時(shí)，可通過(guò)不同年代化石的縱向比較推測(cè)生物進(jìn)化的歷程，也可通過(guò)現(xiàn)存生物種類(lèi)的特征“橫向”比較分析而追溯“縱向”的進(jìn)化關(guān)系?；C據(jù)要研究生物進(jìn)化的問(wèn)題，首先要

2、了解過(guò)去的生物。但遠(yuǎn)古的生物大部分都已消失，只有少數(shù)以化石的形式保存了下來(lái)，成為人類(lèi)認(rèn)識(shí)古生物的重要依據(jù)。化石是保存在地層中的古生物遺體、遺物和生活遺跡，為研究生物進(jìn)化提供了直接的證據(jù)。各類(lèi)生物的化石在地層里是按照一定順序出現(xiàn)的?？茖W(xué)家通過(guò)縱向比較不同地層中的生物化石，不僅可證明生物是進(jìn)化的，而且可以了解這些生物的進(jìn)化過(guò)程?；@示：在形成越早、離現(xiàn)在越久遠(yuǎn)的地層中，形成化石的生物越低等、結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單，生物的種類(lèi)也越少；在形成越晚、離現(xiàn)在越近的地層中，形成化石的生物越高等、結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，生物的種類(lèi)也越多?？茖W(xué)家在地層中還發(fā)現(xiàn)了一些中間過(guò)渡類(lèi)型的化石，這些化石揭示了不同生物之間的進(jìn)化關(guān)系。例如在德國(guó)

3、發(fā)現(xiàn)的始祖鳥(niǎo)化石，在我國(guó)遼寧發(fā)現(xiàn)的中華龍鳥(niǎo)、孔子鳥(niǎo)等大量的古鳥(niǎo)化石，這些化石證實(shí)鳥(niǎo)類(lèi)起源于古代的爬行動(dòng)物。還有其他證據(jù)來(lái)研究生物進(jìn)化，如科學(xué)家通過(guò)橫向比較現(xiàn)存生物的身體結(jié)構(gòu)、胚胎發(fā)育、蛋白質(zhì)以及DNA等的相似性，來(lái)確定它們之間的進(jìn)化關(guān)系。生物進(jìn)化的大致歷程植物進(jìn)化的歷程大致是：生活在海洋中的原始藻類(lèi)植物，經(jīng)過(guò)極其漫長(zhǎng)的年代，逐漸進(jìn)化成為適應(yīng)陸地生活的原始的苔蘚植物和蕨類(lèi)植物，但是，它們的生殖都需要有水的環(huán)境。后來(lái)，一部分原始的蕨類(lèi)植物進(jìn)化成為原始的種子植物，包括原始的裸子植物和被子植物，它們的生殖完全脫離了水的限制，更加適應(yīng)陸地生活。動(dòng)物進(jìn)化的歷程大致是：生活在海洋中的原始單細(xì)胞動(dòng)物，經(jīng)過(guò)極其

4、漫長(zhǎng)的年代，逐漸進(jìn)化成為種類(lèi)繁多的原始的無(wú)脊椎動(dòng)物，包括扁形動(dòng)物、環(huán)節(jié)動(dòng)物、軟體動(dòng)物和節(jié)肢動(dòng)物等。地球上最早出現(xiàn)的脊椎動(dòng)物是古代的魚(yú)類(lèi)。以后，某些魚(yú)類(lèi)進(jìn)化成為原始的兩棲類(lèi)，某些兩棲類(lèi)進(jìn)化成為原始的爬行類(lèi)，某些爬行類(lèi)又進(jìn)化成為原始的鳥(niǎo)類(lèi)和哺乳類(lèi)?？傊?，生物進(jìn)化的主要趨勢(shì)為：生物的種類(lèi)由少到多，生活環(huán)境由水生到陸生，身體的結(jié)構(gòu)由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、由低等向高等發(fā)展。知識(shí)闖關(guān)1下列關(guān)于生物進(jìn)化的敘述，正確的是：A化石是研究地球上生物進(jìn)化的最主要、最可靠的證據(jù)；B生物進(jìn)化的每個(gè)環(huán)節(jié)都有化石證據(jù)；C越晚形成的地層中，形成化石的生物結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單、越低等；D在最古老的地層中也有生物化石。答2生物學(xué)家在研究生物進(jìn)化時(shí)，

5、最主要的依據(jù)是：A現(xiàn)代生物的特征；B現(xiàn)代生物生存的環(huán)境；C古代生物的化石；D生物遺傳物質(zhì)的相似性。 答3生物化石之所以能證明生物的進(jìn)化，其根本原因是：A化石是保存在地層中的生物遺體或生活遺跡；B地殼巖石形成有一定順序；C化石是生物的祖先；D各類(lèi)生物化石在地層中出現(xiàn)有一定的順序。答4關(guān)于地層中生物化石分布情況的敘述，正確的是：A在地質(zhì)年代較近的地層中不可能找到低等生物的化石；B地質(zhì)年代古老的化石一定是低等生物的化石；C在最古老的地層中存在著大量的低等生物化石；D地質(zhì)年代越久遠(yuǎn)的化石一定埋藏得越深。答5下頁(yè)圖分別為魚(yú)、蠑螈、龜、雞、豬等脊椎動(dòng)物和人的胚胎發(fā)育的比較，它們的早期胚胎都有鰓裂和尾。這說(shuō)

6、明：A它們的早期胚胎都有游泳能力；B脊椎動(dòng)物和人的早期胚胎用鰓呼吸；C它們的胚胎相似；D脊椎動(dòng)物和人都是由古代原始的有鰓有尾的共同祖先進(jìn)化來(lái)的。答6證明鯨的原始祖先是水生動(dòng)物的證據(jù)是：A鯨早期胚胎有尾；B鯨早期胚胎有鰓裂；C鯨生活在水中；D鯨的鰭和魚(yú)的鰭的結(jié)構(gòu)相同。答7始祖鳥(niǎo)化石可以證明：A鳥(niǎo)類(lèi)起源于現(xiàn)代爬行類(lèi)；B始祖鳥(niǎo)是鳥(niǎo)類(lèi)和爬行類(lèi)的共同祖先；C鳥(niǎo)類(lèi)和爬行類(lèi)是同時(shí)出現(xiàn)的；D鳥(niǎo)類(lèi)起源于古代爬行動(dòng)物。答8下列不能用來(lái)作為生物進(jìn)化的證據(jù)的是：ADNA序列；B細(xì)胞色素C的氨基酸差異數(shù)；C身體的大小；D身體結(jié)構(gòu)的相似性。答9生殖過(guò)程完全擺脫了對(duì)水的依賴(lài)的植物是：A苔蘚植物；B多細(xì)胞植物；C蕨類(lèi)植物；D

7、種子植物。 答10下列關(guān)于生物進(jìn)化趨勢(shì)的敘述中，不合理的是：A單細(xì)胞生物多細(xì)胞生物；B體形小的生物體形大的生物；C結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)復(fù)雜；D低等生物高等生物。答11下圖是四種脊椎動(dòng)物前肢骨和人的上肢骨，通過(guò)比較可以發(fā)現(xiàn)它們?cè)谕庑魏凸δ苌喜町惡艽螅趋赖幕窘M成卻相同，而且排列方式也基本一致。一、鳥(niǎo)二、蝙蝠三、鯨四、馬五、人1肱骨2橈骨3尺骨4腕骨5掌骨指骨（1）可以證明這些生物：A可能具有較近的親緣關(guān)系；B它們的生活環(huán)境相同；C胚胎發(fā)育早期是相同的；D具有相同的骨骼。答（2）這一證據(jù)來(lái)自：A胚胎學(xué)；B比較解剖學(xué)；C遺傳學(xué)；D分子生物學(xué)。 答（3）你可以推測(cè)出它們的生存環(huán)境嗎？12判斷下列說(shuō)法是否正

8、確，正確的畫(huà)“”，錯(cuò)誤的畫(huà)“”。（1）化石是證明生物進(jìn)化的唯一證據(jù)。（）（2）過(guò)去發(fā)現(xiàn)的生物化石都是低等生物的化石，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)的化石都是高等生物的化石。 （）（3）現(xiàn)今地球上的蕨類(lèi)植物是由古代蕨類(lèi)植物進(jìn)化來(lái)的。（）13化石在地層中的存在有一定的順序，在越古老的地層中，成為化石的生物越_、越_，在越新近形成的地層中成為化石的生物越_、越_。探究樂(lè)園泄漏天機(jī)的分子問(wèn)題：蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)如何揭示出不同生物在進(jìn)化上的親緣關(guān)系？實(shí)驗(yàn)步驟：（1）仔細(xì)看下面這張表，它顯示了同一種蛋白質(zhì)（細(xì)胞色素C）的某個(gè)區(qū)域在5種不同動(dòng)物中的氨基酸序列。不同字母代表不同的氨基酸。（2）先預(yù)測(cè)一下，哪一種動(dòng)物和黑猩猩的親緣關(guān)系最近，

9、哪一種最遠(yuǎn)？（3）比較黑猩猩和羅猴的氨基酸序列。這兩種動(dòng)物的氨基酸序列之間有幾個(gè)氨基酸不一樣？在筆記本上記下這個(gè)數(shù)字。（4）再比較一下黑猩猩和其余動(dòng)物的氨基酸序列，然后記錄有差異的氨基酸數(shù)目。各種動(dòng)物的細(xì)胞色素C的部分區(qū)域氨基酸位置（示第x位）動(dòng)物名稱(chēng)4041424344454647484950515253黑猩猩TGQAPGYSPTAANK羅猴TGQAPGYSYTAANK狗TGQAPGFSYTDANK龜TGQAEGFSYTEANK鯨TGQAVGFSYTDANK分析與結(jié)論：（1）哪一種動(dòng)物的氨基酸序列和黑猩猩的最為相似？其他動(dòng)物的氨基酸序列和黑猩猩相比又如何？（2）基于這些數(shù)據(jù)，哪一種動(dòng)物和黑猩

10、猩的親緣關(guān)系最近，哪一種最遠(yuǎn)？（3）對(duì)于整個(gè)細(xì)胞色素C來(lái)說(shuō)，黑猩猩和其他動(dòng)物之間有差異的氨基酸數(shù)目如下：與羅猴相比的差異數(shù)為1個(gè)，與狗相比的差異數(shù)為11個(gè)，與龜相比的差異數(shù)為15個(gè)，與鯨相比的差異數(shù)為10個(gè)。由整個(gè)蛋白質(zhì)氨基酸序列得出的親緣關(guān)系與你得到的結(jié)果相比有區(qū)別嗎？（4）為什么氨基酸序列能為確定生物的進(jìn)化關(guān)系提供線索？課堂延伸1魚(yú)類(lèi)氮代謝的終產(chǎn)物是氨，兩棲類(lèi)動(dòng)物成體氮代謝的終產(chǎn)物是尿素，鳥(niǎo)類(lèi)氮代謝的終產(chǎn)物主要是尿酸。在雞的胚胎發(fā)育過(guò)程中，最初幾天氮代謝的終產(chǎn)物是氨，過(guò)幾天變成了尿素，最后以尿酸為主。（1）這一證據(jù)屬于：A胚胎學(xué)證據(jù)；B比較解剖學(xué)證據(jù)；C遺傳學(xué)證據(jù)；D分子生物學(xué)證據(jù)。答（2

11、）雞的早期胚胎像_，過(guò)幾天像_，最后才像_。（3）從雞的氮代謝終產(chǎn)物的變化可以看出高等動(dòng)物是由_進(jìn)化而來(lái)的，進(jìn)化方向是_。2閱讀資料，回答問(wèn)題。始祖鳥(niǎo)化石是鳥(niǎo)類(lèi)從爬行動(dòng)物進(jìn)化而來(lái)的最好的古生物證據(jù)，這種鳥(niǎo)類(lèi)身披現(xiàn)代鳥(niǎo)類(lèi)的羽毛，生活在距今大約15億年前的晚侏羅紀(jì)，在骨骼特征上和爬行動(dòng)物沒(méi)什么兩樣。從晚侏羅紀(jì)開(kāi)始的5億年漫長(zhǎng)的鳥(niǎo)類(lèi)進(jìn)化歷史，大體可以分為以下幾個(gè)重要階段：（1）晚侏羅紀(jì)；（2）早白堊紀(jì)（距今144億099億年）；（3）晚白堊紀(jì)（距今099億065億年）；（4）新生代（距今065億年至今）。迄今為止，晚侏羅紀(jì)的鳥(niǎo)類(lèi)化石只有始祖鳥(niǎo)一種；晚白堊紀(jì)的鳥(niǎo)類(lèi)化石表明，此時(shí)鳥(niǎo)類(lèi)已經(jīng)是比較進(jìn)步的類(lèi)型

12、；新生代的鳥(niǎo)類(lèi)已經(jīng)相當(dāng)?shù)倪M(jìn)步。然而，從19世紀(jì)末開(kāi)始直到20世紀(jì)70年代，人們對(duì)于早白堊紀(jì)的鳥(niǎo)類(lèi)的情況幾乎一無(wú)所知。也就是說(shuō)，距今15億年到8000萬(wàn)年之間鳥(niǎo)類(lèi)進(jìn)化的歷史始終是個(gè)空白。始祖鳥(niǎo)復(fù)原圖1982年甘肅玉門(mén)偶然發(fā)現(xiàn)的一件中生代鳥(niǎo)類(lèi)化石，拉開(kāi)了我國(guó)中生代鳥(niǎo)類(lèi)研究的序幕。這件僅僅保存了一側(cè)不完整的后肢的古鳥(niǎo)類(lèi)化石，在1984年被命名為“甘肅鳥(niǎo)”?；唤?jīng)發(fā)現(xiàn)，便開(kāi)始受到國(guó)際上同行的關(guān)注。然而，真正填補(bǔ)了這一早期鳥(niǎo)類(lèi)進(jìn)化歷史空白的，是從20世紀(jì)80年代末開(kāi)始的來(lái)自遼西的一系列重要的化石發(fā)現(xiàn)?？茖W(xué)家根據(jù)“甘肅鳥(niǎo)”化石繪制的復(fù)原圖（據(jù)新華社電）中美科學(xué)家于2006年6月15日在華盛頓宣布，在甘肅

13、省玉門(mén)附近的昌馬鎮(zhèn)發(fā)現(xiàn)了生活在約11億年前的“甘肅鳥(niǎo)”的較完整化石，分析顯示這種有翅的鳥(niǎo)能像鴨子一樣潛水。這一發(fā)現(xiàn)填補(bǔ)了鳥(niǎo)類(lèi)進(jìn)化樹(shù)的空白，也為現(xiàn)代鳥(niǎo)類(lèi)水棲起源的觀點(diǎn)提供了有力佐證。次日出版的美國(guó)科學(xué)雜志刊登了有關(guān)論文。論文分析了5具“甘肅鳥(niǎo)”化石：其身體上半部結(jié)構(gòu)表明它能從水面起飛；后腿和蹼足的細(xì)節(jié)顯示，它可能是靠足推進(jìn)的潛水鳥(niǎo)，很像現(xiàn)代的鴨子，但能力稍遜。另外，“甘肅鳥(niǎo)”骨骼中空程度低，因此較重也較笨拙。“甘肅鳥(niǎo)”是今鳥(niǎo)類(lèi)（今鳥(niǎo)類(lèi)是包括所有現(xiàn)存鳥(niǎo)類(lèi)在內(nèi)的具有進(jìn)步飛行特征的鳥(niǎo)類(lèi)的統(tǒng)稱(chēng)）已知最古老的成員。2006年6月21日的新聞聯(lián)播也對(duì)此進(jìn)行了報(bào)道。（2005年11月18日，東北新聞網(wǎng)報(bào)道）昨

14、日，4件據(jù)估計(jì)生活于12億年前的孔子鳥(niǎo)的化石，與其他2360件遼西古物化石由沈陽(yáng)市海關(guān)移交給遼寧省國(guó)土資源管理局。這宣告轟動(dòng)一時(shí)的“古生物化石走私第一案”徹底終結(jié)?？鬃峪B(niǎo)、華夏鳥(niǎo)等中生代化石，是此次移交中最為珍貴的化石，將為研究鳥(niǎo)類(lèi)起源、飛行起源及羽毛起源，提供寶貴的實(shí)物依據(jù)?？鬃峪B(niǎo)化石及復(fù)原圖12億歲的孔子鳥(niǎo)回家（2005年7月24日，新華網(wǎng)遼寧頻道）自20世紀(jì)90年代以來(lái)，遼寧西部陸續(xù)出土了20余個(gè)門(mén)類(lèi)成千上萬(wàn)件的精美古生物化石，其中既包括古植物化石，也包括腹足類(lèi)、昆蟲(chóng)類(lèi)、魚(yú)類(lèi)、兩棲類(lèi)、爬行類(lèi)（龜、蜥蜴、恐龍等）、鳥(niǎo)類(lèi)和原始哺乳類(lèi)等動(dòng)物化石。其分布之廣、數(shù)量之大、種類(lèi)之多、保存之好、信息之

15、全轟動(dòng)了世界，“遼西熱河生物群”已成為世界級(jí)化石寶庫(kù)。美國(guó)著名古生物學(xué)家?jiàn)W斯特羅姆感嘆道：“世界上沒(méi)有其他地方在如此關(guān)鍵的時(shí)間，保存如此完好的、如此多的化石群！”但是，遼西古生物化石在給中華民族帶來(lái)喜悅的同時(shí)，也帶來(lái)了憂慮。私挖盜采屢禁不止，偽造走私愈演愈烈，以“化石入股”與外商合資更引來(lái)一片質(zhì)疑。除了非法盜挖濫采，一些獲得了合法發(fā)掘權(quán)的部門(mén)單位，因?yàn)槿鄙賹?zhuān)業(yè)人員和專(zhuān)業(yè)知識(shí)，也造成新的化石資源破壞，“合法發(fā)掘”中的破壞令人痛心。遼西化石產(chǎn)地（1）為什么“甘肅鳥(niǎo)”化石的發(fā)現(xiàn)引起了全世界科學(xué)家的廣泛關(guān)注？（2）為什么遼西古生物化石在給中華民族帶來(lái)喜悅的同時(shí)，也帶來(lái)了憂慮？（3）閱讀了以上資料，你對(duì)化石的價(jià)值有什么新的認(rèn)識(shí)？談?wù)勀銓?duì)保護(hù)古生物化石的建議或意見(jiàn)。參考答案知識(shí)闖關(guān)1A2C3A4B5D6B7D8C9D10B11（1）A；（2）B；（3）鳥(niǎo)、蝙蝠能在空中飛行，鯨生活在水中，馬生活在陸地（草原）上；12（1）（2）（3）13簡(jiǎn)單低等復(fù)雜高等探究樂(lè)園（1）羅猴（只有一個(gè)氨基酸不同）狗、龜、鯨與黑猩猩的氨基酸差異數(shù)分別為3、4、4個(gè)；（2）基于這些數(shù)據(jù)，羅猴與黑猩猩的親緣關(guān)系最近，龜和鯨與黑猩猩的親緣關(guān)系最遠(yuǎn)；（3）有差異，如由整個(gè)蛋白質(zhì)氨基酸序列可發(fā)現(xiàn)黑猩猩與龜?shù)挠H緣關(guān)系要比與鯨的親緣關(guān)系遠(yuǎn)；（4）蛋白質(zhì)是組成細(xì)胞的一類(lèi)重要物質(zhì)，它也經(jīng)歷了進(jìn)化的歷程，