《5.1 豐富多樣的現(xiàn)存物種來自共同祖先》教學(xué)課件1

豐富多樣的現(xiàn)存物種來自共同祖先

地球上紛繁復(fù)雜的生物都是從哪里來的？生物為什么會進(jìn)化？生物是怎樣進(jìn)化的？不斷發(fā)展的生物進(jìn)化理論又是如何“進(jìn)化”的？讓我們穿越億萬年的隧道，去探尋生命史的進(jìn)化軌跡吧。學(xué)習(xí)目標(biāo)1.列舉生物具有許多共同特征和證明當(dāng)今生物具有共同祖先的證據(jù)。2.舉例說明種群內(nèi)普遍存在變異，具有優(yōu)勢性狀的個體有生存和繁殖的優(yōu)勢。3.闡明自然選擇與生物進(jìn)化的關(guān)系，舉例說明適應(yīng)是自然選擇的結(jié)果。4.說明在隨機(jī)交配的種群中，種群的基因頻率和基因型頻率的穩(wěn)定性。5.列舉導(dǎo)致種群基因頻率變化的因素。6.列舉生物多樣性的層次和保護(hù)措施。本章學(xué)習(xí)應(yīng)聚焦的關(guān)鍵能力1.認(rèn)識數(shù)學(xué)方法是解釋自然選擇使種群基因頻率發(fā)生變化的重要方法，嘗試用數(shù)學(xué)方法討論自然選擇使種群的基因頻率發(fā)生變化，學(xué)會用數(shù)學(xué)方法解釋生物學(xué)問題。2.通過收集生物進(jìn)化理論發(fā)展的資料，嘗試探討生物進(jìn)化觀點(diǎn)對人們思想觀念的影響，學(xué)會關(guān)注生物學(xué)社會議題，參與討論并做出理性解釋。

當(dāng)我們參觀動物園、植物園和水族館的時候，當(dāng)我們在森林、草原和田間散步的時候，當(dāng)我們泛舟在江河湖海的時候，我們無時無刻不感受著生命世界的奇異與浩瀚，花草樹木、鳥獸魚蟲，“萬類霜天競自由”。

從赤道到兩極，從深海到高山，從戈壁到森林，到處都有生命的生息繁衍。在這個生機(jī)勃勃的生命世界里，有植物、動物、真菌、原生生物、原核生物等幾大類生物。已知現(xiàn)存的物種在200萬種以上，它們在形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能、行為、生活方式等方面都有各自的特點(diǎn)。

在驚嘆于地球上生物種類的紛繁復(fù)雜、豐富多樣之余，我們不禁要問：這么多種生物是毫無關(guān)聯(lián)地自生自滅還是彼此之間有著千絲萬縷的聯(lián)系？如果存在聯(lián)系，那又是什么貫穿了所有的生命歷程？

在科學(xué)不發(fā)達(dá)的時代，人們更多關(guān)注的是生物的多樣性，是物種之間的界限，很少看到它們之間的相似性。那時，源自《圣經(jīng)》創(chuàng)世故事的“特創(chuàng)論”思想廣為流傳，禁錮著人們的頭腦。按照“特創(chuàng)論”的說教，形形色色的生物物種是由上帝分別創(chuàng)造的；它們是天生完美的，一經(jīng)創(chuàng)造出來不會再發(fā)生改變；不同物種之間沒有親緣關(guān)系。現(xiàn)在的生物是進(jìn)化而來的

隨著科學(xué)的發(fā)展，人們逐漸認(rèn)識到生物在多樣性中還存在著高度的統(tǒng)一性。“特創(chuàng)論”那種孤立的、靜止不變的、彼此沒有親緣關(guān)系的觀點(diǎn)遭到越來越多的質(zhì)疑。1809年，法國博物學(xué)家拉馬克提出地球上的所有生物都不是神創(chuàng)造的，而是由更古老的生物進(jìn)化來的，生物各種適應(yīng)性特征的形成是由于“用進(jìn)廢退”和“獲得性遺傳”。1859年，英國博物學(xué)家達(dá)爾文出版了劃時代的著作《物種起源》（OriginofSpecies），提出了物種是可變的，所有生物是由共同的祖先進(jìn)化而來的，為進(jìn)化論奠定了基礎(chǔ)，合理解釋了生物的多樣性及統(tǒng)一性?，F(xiàn)在的生物是進(jìn)化而來的

人們可以把任何生物都?xì)w到某一個物種（species）中去。例如，我們把北京巴兒狗、德國獵犬、澳大利亞牧羊犬、西伯利亞雪橇犬等歸入家犬這個物種。物種是生物分類的基本單位，同一物種的個體之間能互相交配并產(chǎn)生有生育能力的后代。不同物種的個體之間則不能互相交配，或者在交配后不能產(chǎn)生有生育能力的后代，它們彼此之間存在著生殖隔離（reproductiveisolation）?，F(xiàn)在的生物是進(jìn)化而來的

達(dá)爾文的進(jìn)化論認(rèn)為：物種是可變的，所有生物是由共同的祖先進(jìn)化而來的。地球上所有生物都由一種或幾種原始生命形式轉(zhuǎn)變而來。生命一旦產(chǎn)生，就會在完全自然的情況下，慢慢地發(fā)生改變，衍生出各種不同的生物，而且這些物種間的差異還將傳給下一代。在這個過程中，如果一些個體產(chǎn)生了有利于自身生存的變異，它們就會比那些不具備有利變異的個體生存能力更強(qiáng)，從而繁殖更多后代。這樣一來，有利的性狀就不可避免地通過“自然選擇”隨著時間逐代累積起來。現(xiàn)在的生物是進(jìn)化而來的

達(dá)爾文曾經(jīng)馴化了植物、鴿子和狗，經(jīng)過短短幾個世代人工選擇性育種，它們在體型上都發(fā)生了巨大變異。

在自然狀態(tài)下，隨著時間的推移，由于自然選擇等因素的作用，種群可以發(fā)生變化。達(dá)爾文將進(jìn)化稱為“帶有變異的傳代”（descentwithmodification）。進(jìn)化使一個物種演變?yōu)榱硪粋€物種。同一物種的不同種群生活在不同的環(huán)境中，可以發(fā)生不同的變化來適應(yīng)各自的環(huán)境，種群之間發(fā)生性狀的分歧，一個物種可以發(fā)展出多個物種，一種類型可以發(fā)展出多種類型?，F(xiàn)在的生物是進(jìn)化而來的

彼此不同而又相似的物種，由一個祖先物種發(fā)展而來，遺傳的力量使它們保持某種結(jié)構(gòu)和功能的統(tǒng)一模式。由于所有的動物由一個共同祖先而來，所有的植物由一個共同祖先而來，乃至整個生物界由一個共同祖先而來，生物界既存在著巨大的多樣性，又在不同層次上存在著高度的統(tǒng)一性。現(xiàn)在的生物是進(jìn)化而來的

生物界雖然在類型上具有巨大的多樣性（diversity），但在模式上具有高度的統(tǒng)一性（unity）。每一個或大或小的生物類群，在個體、細(xì)胞或生物大分子等層次上，總會在一個或幾個層次上存在著統(tǒng)一的模式，它們具有許多共同的特征。多重證據(jù)表明，當(dāng)今生物具有共同的祖先。生物具有許多共同的特征，多重證據(jù)表明當(dāng)今生物具有共同祖先

人類能直立行走，腦容量是大猩猩、黑猩猩、猩猩這些大猿的3倍，幾乎不用手行走，牙齒、頜骨和咀嚼肌減縮，這些特征把人和大猿區(qū)別開來。然而，人體結(jié)構(gòu)和功能與大猿是十分相似的。圖5-1展示了人和大猩猩的骨骼。人身體上的每一塊骨骼，大猩猩身體上都有，只是大小比例有所不同。將人的骨骼和黑猩猩、猩猩、長臂猿的骨骼相比也是如此。這說明人、黑猩猩、大猩猩、猩猩、長臂猿在結(jié)構(gòu)和功能上有統(tǒng)一的模式。生物具有許多共同的特征，多重證據(jù)表明當(dāng)今生物具有共同祖先

人的手臂、貓的前肢、鯨的前鰭和蝙蝠的翼手，它們的外形和功能各不相同，卻有著相似的結(jié)構(gòu)模式，它們都是由同樣類型的骨骼組成，有相似的肌肉和血管。在胚胎階段，它們都是從相同的組織發(fā)育而來。這說明所有脊椎動物之間存在著統(tǒng)一性。生物具有許多共同的特征，多重證據(jù)表明當(dāng)今生物具有共同祖先

動物、植物、真菌等的營養(yǎng)方式、生物體結(jié)構(gòu)和功能迥然不同。然而，它們都是由真核細(xì)胞組成，它們的細(xì)胞結(jié)構(gòu)十分相似。面對一組動物的、植物的或真菌的細(xì)胞中內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的電鏡照片，即使是一位有經(jīng)驗的細(xì)胞學(xué)家也無法分辨出它們。統(tǒng)一的細(xì)胞模式將動物、植物、真菌和眾多的原生生物聯(lián)系在一起。這說明所有真核生物之間存在著統(tǒng)一性。生物具有許多共同的特征，多重證據(jù)表明當(dāng)今生物具有共同祖先

在生物界，除了真核生物，還有原核生物。真核生物和原核生物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)雖然有了比較顯著的差別，但它們是由相同類型的分子所組成，在分子層次上存在著高度統(tǒng)一性。無論在真核細(xì)胞還是在原核細(xì)胞中，DNA、RNA、蛋白質(zhì)等生物大分子的結(jié)構(gòu)單體是相同的，連接方式也是相同的，在細(xì)胞中的作用也是相似的。DNA是遺傳信息的載體，蛋白質(zhì)可充當(dāng)酶的角色，而RNA是“二傳手”，將DNA的遺傳信息傳遞給蛋白質(zhì)，包括人在內(nèi)的所有生物只用一套基本的遺傳密碼，在生物遺傳這個基本過程中，我們看到了整個生物界高度的統(tǒng)一性。生物具有許多共同的特征，多重證據(jù)表明當(dāng)今生物具有共同祖先

化石也為生物來自共同的祖先提供了直接證據(jù)。有些化石把兩個大的生物類群聯(lián)系起來，如始祖鳥化石。生物具有許多共同的特征，多重證據(jù)表明當(dāng)今生物具有共同祖先

始祖鳥的大小及形狀與喜鵲相似，它有著闊和圓的翅膀及長的尾巴，它的羽毛與現(xiàn)代鳥類相似。但是始祖鳥還有一些特征不像現(xiàn)代鳥類，例如，它有細(xì)小的牙齒，可以用來捕獵昆蟲及其他細(xì)小的無脊椎動物。它有骨質(zhì)的尾巴，它的腳有三趾長爪，而這些特征與恐龍極為相似。所以，始祖鳥將鳥類和爬行類，特別是和恐龍聯(lián)系起來，證明鳥類是由恐龍的一支進(jìn)化而來的。生物具有許多共同的特征，多重證據(jù)表明當(dāng)今生物具有共同祖先

胚胎學(xué)也為所有生物來自共同祖先提供了有力證據(jù)。所有脊椎動物的胚胎，在其發(fā)育的早期都有這樣的一個階段：有一個相當(dāng)大的尾，有鰓裂，腦子很小。生物具有許多共同的特征，多重證據(jù)表明當(dāng)今生物具有共同祖先

在成年魚中仍然保留了鰓，而在其他脊椎動物成體中，鰓消失了。動物的個體發(fā)育是按規(guī)定的途徑一步一步完成的，延續(xù)了系統(tǒng)發(fā)育的過程，使它們具有一個相似的早期胚胎發(fā)育階段，這是所有脊椎動物從共同祖先進(jìn)化而來的一個有力的證據(jù)。生物具有許多共同的特征，多重證據(jù)表明當(dāng)今生物具有共同祖先

達(dá)爾文是英國偉大的博物學(xué)家，他用畢生的精力從事揭示生物物種起源奧秘的研究工作，成為世界公認(rèn)的生物進(jìn)化論的創(chuàng)始人。1809年2月12日，達(dá)爾文出生在英國一個世代從醫(yī)的家庭里。祖父是一位著名的醫(yī)生，而且是早期進(jìn)化思想的先驅(qū)者之一。父親也是位名醫(yī)。由于家庭環(huán)境的影響，達(dá)爾文從小就熱愛大自然，對于博物學(xué)表現(xiàn)出濃厚的興趣。課外讀·達(dá)爾文的生平及科學(xué)活動

青少年時代的達(dá)爾文，常去郊野捕捉昆蟲，收集鳥卵，細(xì)心觀察各類生物的形態(tài)和習(xí)性。他對自然界有著濃厚的、多方面的興趣。他善于觀察和研究自然界，對自然界的各種復(fù)雜現(xiàn)象喜歡“尋根究底”。他不喜歡學(xué)校里一潭死水般的教條式的學(xué)習(xí)，而希望通過接觸實(shí)際、不斷探索來擴(kuò)大自己的知識領(lǐng)域。

1825年，達(dá)爾文遵照父親的意愿，進(jìn)入愛丁堡大學(xué)醫(yī)學(xué)系。但不久他就感到自己對醫(yī)學(xué)毫無興趣，而是更喜歡研究植物、動物和地質(zhì)。他的這種表現(xiàn)使他父親深感不安。1827年，他父親又把他送到劍橋大學(xué)去學(xué)神學(xué)。在劍橋大學(xué)，達(dá)爾文依然把主要精力用于研究自然界。在那里，他曾經(jīng)跟隨幾位有名的教授進(jìn)行有關(guān)的科學(xué)考察、生物標(biāo)本收集和地質(zhì)調(diào)查。他在觀察和研究自然界的過程中得到了多方面的訓(xùn)練，掌握了一定的野外工作方法，豐富了自己的科學(xué)知識。課外讀·達(dá)爾文的生平及科學(xué)活動

1831年，達(dá)爾文經(jīng)一位植物學(xué)教授推薦，以博物學(xué)家的身份，隨英國海軍巡洋艦“貝格爾“號，做了歷時5年的環(huán)球航行考察。這次航行由英國出發(fā)，穿過大西洋到達(dá)南美洲，先在南美洲東、西海岸做了長時間的勘測，然后橫過太平洋經(jīng)印度洋，繞過非洲好望角又回到南美洲，再由南美洲渡過大西洋返回英國。環(huán)球航行考察是達(dá)爾文一生事業(yè)的關(guān)鍵，為他后來創(chuàng)建生物進(jìn)化論奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)。課外讀·達(dá)爾文的生平及科學(xué)活動

達(dá)爾文在參加環(huán)球航行以前，持的是“特創(chuàng)論”和“物種不變論”的觀點(diǎn)。但是在航行考察中，他逐漸感到大自然所呈現(xiàn)的事實(shí)與他原來的觀點(diǎn)發(fā)生了抵觸。在科學(xué)事實(shí)的沖擊和引導(dǎo)下，他開始懷疑“特創(chuàng)論”和“物種不變論”，并且逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐晃贿M(jìn)化論者。在考察中，有三方面的生物學(xué)事實(shí)對達(dá)爾文的影響最大：一是南美洲東海岸自北向南和西海岸自南向北的生物類型逐漸地更替；二是在南美洲發(fā)現(xiàn)的巨大動物化石與現(xiàn)在生存的犰狳十分相似，但又不完全相同；三是加拉帕戈斯群島上有許多獨(dú)有的物種，它們都是南美大陸型的?；貒院?，他整理了自己在航行考察中收集到的資料。1837年3月，當(dāng)時著名的鳥類學(xué)家約翰·古爾德在整理達(dá)爾文收集的鳥類標(biāo)本時告訴達(dá)爾文，他在加拉帕戈斯群島3個不同島上收集的嘲鶇有著特殊的差異，是3個近似而不同的物種。課外讀·達(dá)爾文的生平及科學(xué)活動

由此，達(dá)爾文終于認(rèn)識到地理的物種形成過程。達(dá)爾文深深感到，物種和變種的界限不是那樣穩(wěn)定不變和明確無誤的。當(dāng)年7月，達(dá)爾文打開了第一本關(guān)于“物種演變”的筆記，開始系統(tǒng)地收集進(jìn)化的證據(jù)。經(jīng)過長達(dá)20多年的努力，他在1859年完成并出版了震動學(xué)術(shù)界的巨著《物種起源》。1868年，他發(fā)表了《動物和植物在家養(yǎng)下的變異》。1871年，他又發(fā)表了《人類起源及性的選擇》。此外，還發(fā)表了許多其他重要著作。

1882年4月19日，達(dá)爾文在離倫敦約32km的唐恩村逝世。

達(dá)爾文在科學(xué)上做出了劃時代的貢獻(xiàn)，一是因為他參加過多方面的實(shí)踐活動（其中包括環(huán)球航行考察）；二是因為他具有追求真理、勤奮自學(xué)、謙虛謹(jǐn)慎、治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、勇于克服困難和堅韌不拔的精神。課外讀·達(dá)爾文的生平及科學(xué)活動一、選擇題1.達(dá)爾文進(jìn)化論的核心是（

）A.自然選擇B.中性學(xué)說C.獲得性遺傳D.用進(jìn)廢退學(xué)說A思考與練習(xí)2.下列各項中，不能用來證明所有生物具有共同祖先的是（

）A.組成生物體蛋白質(zhì)的氨基酸有20種B.不同物種DNA、RNA的4種核苷酸相同C.所有生物體的化學(xué)元素組成幾乎都相同D.各種生物活動主要以ATP為能量載體A思考與練習(xí)3.陸生脊椎動物和人在胚胎發(fā)育過程中會出現(xiàn)鰓裂，這說明（

）A.鰓裂將來發(fā)育成肺B.胚胎的呼吸依靠鰓裂C.胚胎在水環(huán)境中發(fā)育而成D.陸生脊椎動物和人的原始祖先生活在水中D思考與練習(xí)二、簡答題

1.二倍體西瓜與四倍體西瓜是同一物種嗎？請說明