师:今天我们学习人教版必修 2 第六章第一节生物有共同祖先的证据。本节课的学习目标是基于化石的直接证据,认同当今生物具有共同的祖先;运用比较解剖学、胚胎学、细胞生物学和分子生物学等间接证据,说明当今生物具有共同的祖先。大家能举例说明当今生物具有哪些共同特征吗?关于生命的起源,一直是全人类共同关注和探讨的问题。我国流传着盘古开天辟地、女娲造人等传说,在西方则流传着上帝七天创造万物的神创论。还有人认为物种从诞生到现在就一直是现在的模样,也就是物种不变论。但随着科学的不断发展,这些理论越来越站不住脚。直到 1859 年,达尔文在《物种起源》一书中明确提出,地球上的当今生物都是由共同祖先进化而来的,人和猿有共同的祖先。这一论断给当时占统治地位的神创论带来了巨大冲击。随着对这一观点的深入研究,人们发现了更多有力证据。
那共同由来学说的证据有哪些呢?怎样通过化石证据研究生物的进化?当今生物在器官、胚胎、发育、细胞和分子水平上是否具有共同特征?这些特征是否支持共同由来学说呢?其实支持共同由来学说的证据有以下四种:第一是地层中陈列的证据——化石;第二是比较解剖学的证据;第三是胚胎学证据;第四是细胞和分子水平的证据。
首先我们来看第一种证据——地层中陈列的证据化石。什么是化石呢?化石是指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。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,它是研究生物进化最直接、最重要的证据。那化石是如何证明生物有共同起源的呢?我们一起来看这则资料。
这是一个在不同地层中首次出现生物类群的化石比较图。从图上可以看到,形成得越早的地层在底层最下方,里面的生物是最简单的单细胞真核生物。随着地层年龄越来越小,里面出现的生物由简单变复杂,由低等变高等。地层就像一本厚厚的书,而化石就是其中的文字,记录着地球和生物进化的历史。
那这些资料支持达尔文的共同由来学说吗?当然支持。这些证据证明了生物的出现经过了漫长的时间,也证明了生物由简单到复杂,由低等到高等,说明生物是由原始共同的祖先经过漫长的地质年代进化来的。还有一些证据能直接证明某一物种的进化由来。这是我国出土的赫氏近鸟龙化石及复原图,请大家仔细看。赫氏近鸟龙的骨架和恐龙的骨架十分相似,但在骨架周围却有一些羽毛的痕迹。通过复原图可以发现它的后肢非常发达,虽然有翅膀,但不善于飞翔。所以有科学家认为这个近鸟龙的发现为鸟类起源于恐龙科的假说提供了有力证据。为什么科学家会这样认为呢?这是因为赫氏近鸟龙既具有恐龙的特征,也有鸟类的特征,属于恐龙和鸟类的过渡类型,说明鸟类很可能是由恐龙进化而来的。接下来我们看一个视频。
(播放始祖鸟模型视频)
始祖鸟是一个全新动物群中最早出现的动物。它是一种鸟,飞行能力使它区别于有羽毛的恐龙。虽然它的飞行技术可能还不是非常熟练,但这种动物和不能飞行的恐龙之间显然存在身体结构上的差别。作为世界上已知最古老的鸟,它自然没有完全脱离它的物种原型。
当我们观察始祖鸟的骨架时,可以看到它保留了来自它的物种原型恐龙的很多特征,而现代鸟类已经丧失了这些特征。比如说,如果我们看始祖鸟的头骨,会看到它保留了很小的牙齿,如今已知的鸟类都没有牙齿;我们还可以看到始祖鸟有一条骨骼突出的长尾巴,这是恐龙的特征;如果看始祖鸟的手掌,会看到它的指头尖仍有弯曲的爪,这个特征恐龙也有。
通过这个视频说明鸟类的翅膀很有可能是由恐龙的前肢进化而来的。接下来我们看资料二,在东非大裂谷地带,科学家发现了许多古人类的化石,其中就有 318 万年前少女露西的骨骼化石。我们再来看一则新闻。
(播放相关新闻视频)
一道裂谷分隔出了人类和类人猿两条完全不同的进化之路,走出森林的古猿们踏上了怎样的旅程呢?课文中提到,在东非大裂谷地带,古人类学家发现了许多早期古人类化石,也就是石化了的遗体、遗物、遗迹。在这里,科学家们第一次发掘出了能够直立行走的古人类化石——少女露西。这是迄今为止人类发掘出的相对最完整的古人类化石,全身骨骼化石保留程度高达 40% 之多。这样珍稀的一具化石标本会带给同学们怎样的收获呢?
师:同学们,我们一直期待的露西就在眼前,是一个骨架。诶,你们怎么有点失望的感觉呀?对呀,大家别觉得它是个骨架就不值得看了。露西可是大名鼎鼎的古人类化石,露西所代表的南方古猿,是我们人类的祖先真正能够直立行走的一个阶段。那怎么证明它是直立行走的呢?
生:(提出疑问)
师:这个问题问得特别好,咱们得通过一些教具来回答。我手上这个教具,大家看它像什么动物呀?狼?豹子?它其实是一种猫科动物,叫猞猁。通常四足行走的哺乳动物头上一定有一个地方是跟脖子连接的,这个头骨后面有一个孔,它是干嘛的呢?连接脖子的。咱们四肢行走时,它一定要在偏后的位置,对不对?好,大家注意看,如果它慢慢地直立起来了,那它的头的位置就变了。
(展示人类头骨模型)
师:人类的头骨模型,连接脖子的位置绝对不是在后方了,而是变得垂直向下。看这个重要的展品,它相对垂直向下的头骨就是证明 Lucy 已经会直立行走的证据。同学们刚才在探究中反复观察到了类人猿和现代人的骨盆结构,这是我们现代人的骨盆,它确实像一个小盆一样。这个骨盆有一个非常重要的位置,就在连接我们大腿骨的地方。一般的类人猿,像大猩猩,它的这个位置是不是有个坡度,是平的或者斜着的?它绝对不能这样立起来,对不对?但是人类的要垂直地长下来,所以从骨盆上面的结构也能够反映出,人类逐渐学会直立行走了。光看结构的证据还不过瘾,我即将给大家拿出一件特别罕见的重要展品,能够直接一锤定音,证明他们在地球上直立行走过,你们猜猜会是什么呢?
生:(猜测)
师:会留下鞋?那个时候他们会穿鞋吗?咱们往前走两步,直立行走会留下什么呀?
