《5.1 豐富多樣的現(xiàn)存物種來(lái)自共同祖先》教學(xué)課件1

豐富多樣的現(xiàn)存物種來(lái)自共同祖先

地球上紛繁復(fù)雜的生物都是從哪里來(lái)的？生物為什么會(huì)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(wàn)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(shuō)明種群內(nèi)普遍存在變異，具有優(yōu)勢(shì)性狀的個(gè)體有生存和繁殖的優(yōu)勢(shì)。3.闡明自然選擇與生物進(jìn)化的關(guān)系，舉例說(shuō)明適應(yīng)是自然選擇的結(jié)果。4.說(shuō)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(shí)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(huì)用數(shù)學(xué)方法解釋生物學(xué)問(wèn)題。2.通過(guò)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(duì)人們思想觀念的影響，學(xué)會(huì)關(guān)注生物學(xué)社會(huì)議題，參與討論并做出理性解釋。

當(dāng)我們參觀動(dòng)物園、植物園和水族館的時(shí)候，當(dāng)我們?cè)谏?、草原和田間散步的時(shí)候，當(dāng)我們泛舟在江河湖海的時(shí)候，我們無(wú)時(shí)無(wú)刻不感受著生命世界的奇異與浩瀚，花草樹(shù)木、鳥(niǎo)獸魚(yú)蟲(chóng)，“萬(wàn)類(lèi)霜天競(jìng)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(gè)生機(jī)勃勃的生命世界里，有植物、動(dòng)物、真菌、原生生物、原核生物等幾大類(lèi)生物。已知現(xiàn)存的物種在200萬(wàn)種以上，它們?cè)谛螒B(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(lèi)的紛繁復(fù)雜、豐富多樣之余，我們不禁要問(wèn)：這么多種生物是毫無(wú)關(guān)聯(lián)地自生自滅還是彼此之間有著千絲萬(wàn)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(shí)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(shí)，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(shuō)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(lái)不會(huì)再發(fā)生改變；不同物種之間沒(méi)有親緣關(guān)系?，F(xiàn)在的生物是進(jìn)化而來(lái)的

隨著科學(xué)的發(fā)展，人們逐漸認(rèn)識(shí)到生物在多樣性中還存在著高度的統(tǒng)一性?！疤貏?chuàng)論”那種孤立的、靜止不變的、彼此沒(méi)有親緣關(guān)系的觀點(diǎn)遭到越來(lái)越多的質(zhì)疑。1809年，法國(guó)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(lái)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(guó)博物學(xué)家達(dá)爾文出版了劃時(shí)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(lái)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(lái)的

人們可以把任何生物都?xì)w到某一個(gè)物種（species）中去。例如，我們把北京巴兒狗、德國(guó)獵犬、澳大利亞牧羊犬、西伯利亞雪橇犬等歸入家犬這個(gè)物種。物種是生物分類(lèi)的基本單位，同一物種的個(gè)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(gè)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）。現(xiàn)在的生物是進(jìn)化而來(lái)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(lái)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(lái)。生命一旦產(chǎn)生，就會(huì)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(gè)過(guò)程中，如果一些個(gè)體產(chǎn)生了有利于自身生存的變異，它們就會(huì)比那些不具備有利變異的個(gè)體生存能力更強(qiáng)，從而繁殖更多后代。這樣一來(lái)，有利的性狀就不可避免地通過(guò)“自然選擇”隨著時(shí)間逐代累積起來(lái)?，F(xiàn)在的生物是進(jìn)化而來(lái)的

達(dá)爾文曾經(jīng)馴化了植物、鴿子和狗，經(jīng)過(guò)短短幾個(gè)世代人工選擇性育種，它們?cè)隗w型上都發(fā)生了巨大變異。

在自然狀態(tài)下，隨著時(shí)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(chēng)為“帶有變異的傳代”（descentwithmodification）。進(jìn)化使一個(gè)物種演變?yōu)榱硪粋€(gè)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(lái)適應(yīng)各自的環(huán)境，種群之間發(fā)生性狀的分歧，一個(gè)物種可以發(fā)展出多個(gè)物種，一種類(lèi)型可以發(fā)展出多種類(lèi)型。現(xiàn)在的生物是進(jìn)化而來(lái)的

彼此不同而又相似的物種，由一個(gè)祖先物種發(fā)展而來(lái)，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(dòng)物由一個(gè)共同祖先而來(lái)，所有的植物由一個(gè)共同祖先而來(lái)，乃至整個(gè)生物界由一個(gè)共同祖先而來(lái)，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?，F(xiàn)在的生物是進(jìn)化而來(lái)的

生物界雖然在類(lèi)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(gè)或大或小的生物類(lèi)群，在個(gè)體、細(xì)胞或生物大分子等層次上，總會(huì)在一個(gè)或幾個(gè)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(lèi)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(kāi)來(lái)。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(zhǎng)臂猿的骨骼相比也是如此。這說(shuō)明人、黑猩猩、大猩猩、猩猩、長(zhǎng)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(lèi)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(lái)。這說(shuō)明所有脊椎動(dòng)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(dòng)物、植物、真菌等的營(yíng)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(duì)一組動(dòng)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(yàn)的細(xì)胞學(xué)家也無(wú)法分辨出它們。統(tǒng)一的細(xì)胞模式將動(dòng)物、植物、真菌和眾多的原生生物聯(lián)系在一起。這說(shuō)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(lèi)型的分子所組成，在分子層次上存在著高度統(tǒng)一性。無(wú)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(gè)基本過(guò)程中，我們看到了整個(gè)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(lái)自共同的祖先提供了直接證據(jù)。有些化石把兩個(gè)大的生物類(lèi)群聯(lián)系起來(lái)，如始祖鳥(niǎo)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(niǎo)的大小及形狀與喜鵲相似，它有著闊和圓的翅膀及長(zhǎng)的尾巴，它的羽毛與現(xiàn)代鳥(niǎo)類(lèi)相似。但是始祖鳥(niǎo)還有一些特征不像現(xiàn)代鳥(niǎo)類(lèi)，例如，它有細(xì)小的牙齒，可以用來(lái)捕獵昆蟲(chóng)及其他細(xì)小的無(wú)脊椎動(dòng)物。它有骨質(zhì)的尾巴，它的腳有三趾長(zhǎng)爪，而這些特征與恐龍極為相似。所以，始祖鳥(niǎo)將鳥(niǎo)類(lèi)和爬行類(lèi)，特別是和恐龍聯(lián)系起來(lái)，證明鳥(niǎo)類(lèi)是由恐龍的一支進(jìn)化而來(lái)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(lái)自共同祖先提供了有力證據(jù)。所有脊椎動(dòng)物的胚胎，在其發(fā)育的早期都有這樣的一個(gè)階段：有一個(gè)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(yú)中仍然保留了鰓，而在其他脊椎動(dòng)物成體中，鰓消失了。動(dòng)物的個(gè)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(guò)程，使它們具有一個(gè)相似的早期胚胎發(fā)育階段，這是所有脊椎動(dòng)物從共同祖先進(jìn)化而來(lái)的一個(gè)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(guó)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(guó)一個(gè)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(ài)大自然，對(duì)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(dòng)

青少年時(shí)代的達(dá)爾文，常去郊野捕捉昆蟲(chóng)，收集鳥(niǎo)卵，細(xì)心觀察各類(lèi)生物的形態(tài)和習(xí)性。他對(duì)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(duì)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(guò)接觸實(shí)際、不斷探索來(lái)擴(kuò)大自己的知識(shí)領(lǐng)域。

1825年，達(dá)爾文遵照父親的意愿，進(jìn)入愛(ài)丁堡大學(xué)醫(yī)學(xué)系。但不久他就感到自己對(duì)醫(yī)學(xué)毫無(wú)興趣，而是更喜歡研究植物、動(dòng)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(guò)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(shí)。課外讀·達(dá)爾文的生平及科學(xué)活動(dòng)

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(guó)海軍巡洋艦“貝格爾“號(hào)，做了歷時(shí)5年的環(huán)球航行考察。這次航行由英國(guó)出發(fā)，穿過(guò)大西洋到達(dá)南美洲，先在南美洲東、西海岸做了長(zhǎng)時(shí)間的勘測(cè)，然后橫過(guò)太平洋經(jīng)印度洋，繞過(guò)非洲好望角又回到南美洲，再由南美洲渡過(guò)大西洋返回英國(guó)。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(lái)創(chuàng)建生物進(jìn)化論奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。課外讀·達(dá)爾文的生平及科學(xué)活動(dòng)

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(lái)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(kāi)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(duì)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(lèi)型逐漸地更替；二是在南美洲發(fā)現(xiàn)的巨大動(dòng)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。回國(guó)以后，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(shí)著名的鳥(niǎo)類(lèi)學(xué)家約翰·古爾德在整理達(dá)爾文收集的鳥(niǎo)類(lèi)標(biāo)本時(shí)告訴達(dá)爾文，他在加拉帕戈斯群島3個(gè)不同島上收集的嘲鶇有著特殊的差異，是3個(gè)近似而不同的物種。課外讀·達(dá)爾文的生平及科學(xué)活動(dòng)

由此，達(dá)爾文終于認(rèn)識(shí)到地理的物種形成過(guò)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(wú)誤的。當(dāng)年7月，達(dá)爾文打開(kāi)了第一本關(guān)于“物種演變”的筆記，開(kāi)始系統(tǒng)地收集進(jìn)化的證據(jù)。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)20多年的努力，他在1859年完成并出版了震動(dòng)學(xué)術(shù)界的巨著《物種起源》。1868年，他發(fā)表了《動(dòng)物和植物在家養(yǎng)下的變異》。1871年，他又發(fā)表了《人類(lèi)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(shí)代的貢獻(xiàn)，一是因?yàn)樗麉⒓舆^(guò)多方面的實(shí)踐活動(dòng)（其中包括環(huán)球航行考察）；二是因?yàn)樗哂凶非笳胬?、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(jiān)韌不拔的精神。課外讀·達(dá)爾文的生平及科學(xué)活動(dòng)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(shuō)C.獲得性遺傳D.用進(jìn)廢退學(xué)說(shuō)A思考與練習(xí)2.下列各項(xiàng)中，不能用來(lái)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(dòng)主要以ATP為能量載體A思考與練習(xí)3.陸生脊椎動(dòng)物和人在胚胎發(fā)育過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)鰓裂，這說(shuō)明（

）A.鰓裂將來(lái)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(dòng)物和人的原始祖先生活在水中D思考與練習(xí)二、簡(jiǎn)答題

1.二倍體西瓜與四倍體西瓜是同一物種嗎？請(qǐng)說(shuō)明