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八年級生物上冊 第五單元 第十六章 第三節(jié) 生物進化的學(xué)說 研究生物進化的常用方法素材 (新版)蘇教版

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1、研究生物進化的常用方法 比較是研究生物進化的最常用的方法。 1.比較生物的化石及生物化石在地層中存在情況的方法,即運用古生物學(xué)上的證據(jù)對生物進化進行研究的方法?;巧镞M化最直接和最有力的證據(jù)。古生物化石包括動植物的遺體、遺物和遺跡,如恐龍的骨骼、恐龍蛋和恐龍的足跡等。古生物學(xué)家在研究化石的過程中發(fā)現(xiàn),各種生物的化石在地層里的出現(xiàn)是有規(guī)律的,即在越早形成的地層里,成為化石的生物越簡單、越低等;在越晚形成的地層里,成為化石的生物就越復(fù)雜、越高等。這不僅證實了現(xiàn)代的各種各樣的生物是經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代逐漸進化而來的,而且還揭示出生物由簡單到復(fù)雜、由低等到高等、由水生到陸生的進化順序。 2.對

2、動物、植物的器官和系統(tǒng)進行解剖和比較研究的方法。比較解剖學(xué)為生物進化提供最重要的證據(jù)是同源器官。同源器官是指起源相同,結(jié)構(gòu)和部位相似,而形態(tài)和功能不同的器官。例如,一些脊椎動物的前肢──鳥的翼、蝙蝠的翼手、鯨的鰭、馬的前肢和人的上肢,從外形看,這些器官很不相同,但是它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)卻基本一致。不僅組成一致,而且排列的方式也基本一致(圖8)。因此,這些器官都是同源器官。同源器官的存在,證明凡是具有同源器官的生物,都是由共同的原始祖先進化而來的。只是在進化過程中,由于生活環(huán)境不同,同源器官適應(yīng)于不同的生活環(huán)境,逐漸出現(xiàn)了形態(tài)和功能上的不同。 3.比較和研究動植物的胚胎形成和發(fā)育過程的方法。它也為生

3、物進化提供了重要的證據(jù)。 一切高等動植物的胚胎發(fā)育都是從一個受精卵開始的。這說明高等生物起源于低等的單細胞生物。魚類、兩棲類、爬行類、鳥類、哺乳類和人,彼此間的差異十分顯著,但是,它們的胚胎在發(fā)育初期都很相似,那就是都有鰓裂和尾,頭部較大,身體彎曲,彼此不容易區(qū)別。只是到了發(fā)育晚期,除魚以外,其他動物和人的鰓裂都消失了,人的尾也消失了(圖9)。這種現(xiàn)象說明了高等脊椎動物是從某些古代的低等動物進化而來的,所以在生物的個體發(fā)育過程中,迅速重演了它們祖先的主要發(fā)育階段。例如,古代脊椎動物原始的共同祖先生活在水中,所以陸生脊椎動物和人在胚胎發(fā)育過程中,還出現(xiàn)鰓裂,等等。 4.比較蛋白質(zhì)分子差異的方

4、法。生物進化是一種長期漸變的過程,這種漸變除了表現(xiàn)在生物的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、胚胎發(fā)育等生理方面的系統(tǒng)演變外,也同時表現(xiàn)在DNA編碼的蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)上。比較各種生物的同一種蛋白質(zhì)的氨基酸組成,可以看出生物進化過程中分子結(jié)構(gòu)變化的漸進特征,并以此判斷生物之間的親緣關(guān)系和進化順序。細胞色素C是一種緩慢進化的蛋白質(zhì),常用作比較生物進化和分類的依據(jù)。 細胞色素C是一種具有104~112個氨基酸的多肽分子。從進化上看,細胞色素C是一種很保守的分子,據(jù)科學(xué)家估計,它的氨基酸順序每200萬年才發(fā)生1%的改變。正因為細胞色素C分子變化的緩慢和保守,所以它在進化中才能夠被保留下來。不同生物的細胞色素C中氨基酸的組成

5、和順序反映這些生物之間的親緣關(guān)系。在所查的幾十種生物中,細胞色素C分子中有27個氨基酸殘基是相同的,其余的氨基酸殘基則隨生物的不同而有不同的差異。這些差異的不同說明生物之間的同源性程度,差異越小,表明親緣關(guān)系越近,差異越大,表明親緣關(guān)系越遠。下表是幾種生物和人的組成細胞色素C的氨基酸之間的差異。 十種生物與人的細胞色素C的氨基酸組成的差異 生物名稱 與組成人的細胞色素C的氨基酸的差別 黑猩猩 0 獼猴 1 狗 11 馬 12 雞 13 金槍魚 21 果蠅 27 向日葵 38 鏈孢霉 43 螺旋菌 45 從表中可以看出,黑猩猩與人的親緣關(guān)系最近,其次是獼猴,螺旋菌與人的親緣關(guān)系最遠。根據(jù)細胞色素C的差異所繪制出的生物界的系統(tǒng)樹,與根據(jù)化石、比較形態(tài)學(xué)制成的系統(tǒng)樹是一致的。

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