初二生物学人教版第三章生命起源和生物进化3132生命的起源和生物进化的历程1教案

教案
1.研究方法：基于证据，运用逻辑推理，做出推测1.在研究这一类问题时，研究者在观察了大量现象和事实的基础上，
通过联想和想象，提出一些假设，然后再收集证据来验证这些假设，
有的假设最终被证明是错误的，而那些暂时未被证明是错误的假
设，将进一步接受证据的检验，当越来越多的证据都不能否定它的
时候，假设就变成假说或者推论，渐渐变成被广泛接受的理论体系，
这些推论和理论体系将进一步接受新证据的检验。

2.研究地球上生命的起源，以及多种多样的生物是如何形成的，研究
者主要采用：推测。

即：基于证据，运用逻辑推理，做出推测。

3.生物学的研究，主要是两件事，其一，是发现（发现事实和规律）；
其二，是解释（解释生命现象）。

4.推测和理论，都是为解释生命现象提供的框架。

关于生物是如何产
生的，也就是生命起源问题，有化学起源等假说来进行解释；而对
于多种多样的生物是如何形成的？生物进化学说，给出了较能让人
信服的解释。

明确该领
域研究的
目的是解
释生命现
象。

主要的
研究方法
是：基于证
据，运用逻
辑推理，做
出推测
该方法和
思路是本
节课学习
的线索。

2.地球上生命的起源：海洋化学起源说，深海热泉说和星外来客说
今天，我们一起来看看这些学说是如何解释地球上生命的起源及
生物多样性的形成。

先从地球的形成开始，地质学研究表明，地球是在46亿年前形成
的。

原始地球刚刚形成时，异常炎热，陨石撞击，火山喷发，在这样
的环境条件下，是不能有生命的。

大约44亿年前，地球温度下降，使
大气中的水分凝集，可能导致了暴雨和闪电。

大量的雨水汇聚成了海
洋。

有些科学家推测，原始生命是在34-39亿年前在海洋中诞生的。

要明白生命是如何产生的，我们需要来看看生命和非生命的区别。

构成生命的物质与非生命物质世界最大的区别在于，生命中含有有机
物，在构成生命的有机大分子中，蛋白质和核酸，是非常重要的两种
生命物质。

核酸是遗传物质，而蛋白质是生命活动的体现者。

因此研
究生命起源的问题，可以回溯到构成生命的有机大分子是否可以在原
始地球条件下形成。

关于生命起源，有很多假说，这些假说都是建立在一定的证据基
础上的。

如关于生命起源的“海洋化学起源说”，其主要观点是：原始
生命起源于原始海洋，是由非生命的物质逐步演变成最早的生命形式：原始地球上的无机小分子→有机小分子物质（如氨基酸等）→有
机大分子物质（如蛋白质和核酸）→原始的生命（单细胞生物）
目前，有一些证据能够证明这个推测中
的某些环节，是可行的。

1953年，美国学者米勒，模拟原始地球
的条件和大气成分，将甲烷、氨、氢气、水
蒸气等气体泵入一个密封的装置内，并模拟
闪电，进行火花放电。

一段时间后，在装置
中收集到了多种氨基酸。

该实验证明，从无
机小分子到有机小分子的过程，是可以实现
的。

该学说还有一些其他的证据，但是也还
有一些没有办法确认的细节。

关于生命起源，还有另外几个假说。

基于证据，
运用逻辑
推理，做出
推测。

该方
法和思路
是本节课
学习的线
索。

关于生
命起源的
几个假说，
都有自己
的证据，但
是证据均
不够充分。

在这个环
节，主要是
提供证据，
并给出推
论的观点
深海热泉说，研究者推测，最早的生命可能来自深海热泉附近。

主要证据是：1979年，科学家在加拉帕戈斯群岛（就是让达尔文产生进化论灵感的地方）首次发现了海底“黑
烟囱”。

此后，在很多海域都有发现。

2017年，我国科学家利用“蛟龙号”，
在西北印度洋成功发现海底“黑烟囱”。

在这个没有阳光照射、了无生机的深
海中，黑烟囱却创造出一个“生命绿洲”。

尽管黑烟囱活动区的温度极高，但它四周
是冰冷的海水，水温很快就降到生命可以承受的程度。

黑烟囱喷出的大量硫化物、甲烷等化学物质，为微生物提供充足的能量，其它动物则依靠这些微生物合成的有机物为食物来源。

这里的“居民”依靠黑烟囱等海底热液口释放的地热和物质生活，被称为“黑暗生物圈”。

最新研究发现，至少在37.7亿年前，深海热液喷口及其周围就存在微生物活动的证据，这可能代表着地球上最早期的生命形式。

也许生命起源之谜的答案，就蕴藏在“黑烟囱”里。

也有人推测地球上的生命可能来自外星球。

支持此观点的证据，主要来自小行星撞击地球，和地球上的陨石坑。

1969年，人们发现，坠落在澳大利亚的陨石中含有并非来自地球的氨基酸。

另外天文学家在星际空间发现了数十种有机物。

如果生命的确来自外太空，那么外太空的生命又来自何方？
以上是关于生命起源问题的解释，虽然悬而未决，但是探索本身就充满了乐趣。

我们可以持续关注的主要内容。

属于知识和方法的分享，开阔视野，激发兴趣。

3.研究生物进化的方法和证据
3.1研究生物进化的化石证据地球上在很多地方存在的沉积岩，表明
地球的形成，是一个不断积累的过程。

峡谷两侧的岩壁，我们可以看
到沉积岩一层叠着一层。

靠近峡谷顶部的沉积岩形成得最晚，是年轻
的岩层。

越靠近峡谷的底部，岩层越古老。

在这些地层中，埋藏着古生物的化石，化石
是古生物曾经在地球上生活过的直接证据。

在越早形成的地层，成为化石的生命越古老，
越近形成的地层，成为化石的生物越年轻。

地层和埋藏于其中的化石，形成了一部生命
演化的历史书。

我们观看这本书，会发现，在较深的地
层中，化石所代表的生物种类少，结构简单，而在较新的地层中，生
物种类多，结构也更为复杂。

这称为相对测时法。

由此可以做出推测：生命的演化，是从简单到复杂，从种类少逐
渐发展为种类多样。

但是岩层常会因为地质活动发生扭曲变形，使得这种判断方法出
现问题。

再者，这种判断方法只能判断哪块岩层或者化石较为古老，
不能确定化石形成的实际年代。

绝对测时法，可以测定化石的实际年代。

化石所在的岩石中含有
放射性元素，容易衰变或分裂成其他不同的元素。

科学家可以通过对
样品中的放射性元素以及它所衰变成的元素的含量进行比较，来计算
从最重要
直接的证
据开始，引
入研究的
主要方法，
比较法。

这块岩石的年龄，由此就能知道化石形成的年代了。

科学家利用这种方法，计算出了许多不同化石和岩石的年龄。

根据这些信息，创建了一张地球历史的“历书”，这部史书，也包含了生物演化发展的历史。

不同地质年代所发现的不同
化石是直接论述生物进化的最可
靠、最直接的证据。

迄今为止，人类发现的最古
老的生物化石，是距今35亿年前
的丝状细菌的化石，该化石把生
命起源的时间定位在35亿年前。

不仅如此，根据这个化石的特点，
研究者判断最早的生物是没有细
胞核的单细胞生物。

从最早的生命在35亿年前
出现，到人类的出现，不同种类
的生命是在什么时候出现，都标
注在这份史书上。

例如距今 5.6
亿年前的寒武纪就出现的最有代表性的远古动物，是节肢动物的一种，全身明显分为头、胸、尾三部分，背甲坚硬，背甲为两条背沟纵向分为大致相等的三片——一个轴叶和两个肋叶，因此名为三叶虫。

三叶虫在5亿～4.3亿年前发展到高峰，至2.4亿年前的二叠纪完全灭绝，前后在地球上生存了3.2亿多年，可见这是一类生命力极强的生物。

在漫长的时间长河中，它们演化出繁多的种类，有的长达70厘米，有的只有2毫米。

三叶虫化石是重要化石之一，是划分和对比寒武纪地层的重要依据。

三叶虫和许多其它生物一起共同揭开了地球走进生物多样化的序幕，从此，一个欣欣向荣的生物世界才真正出现。

另外，过渡类型的生物化石，为我们提供了一类生物如何演变成另一类生物方面的有力证据。

让我们来看看一个发现于德国的始祖鸟化石。

从这个化石中，你看到了什么？对于非专业人士，观察化石的特征，会有一些困难，所以研究者会根据化石的形态结构特点，参照现有的相似的生物，把化石做成复原图。

始祖鸟化石所代表的生物，既有鸟类的特征，又有爬行动物的特征。

以上研究结果显示，始祖鸟是介于爬行动物和鸟类之间的中间过渡类型。

证明了生物类群间的进化。

虽然这样的研究很直接，但是遗憾的是，并不是所有的生物都留下了化石。

因此关于地球生物演化历程的研究，还需要其他的证据。

接下来我们来截取一个片段看看具体的研究时如何展开的。

例如，鱼类、两栖类、鸟类、爬行类和哺乳类同属于脊椎动物，它们之间的进化历程是如何的呢？请同学们根据你已有的知识做个推测。

请同学们判断这两种推测，哪个更准确：
不同的化石证据，在研究生命进化历程中所起的作用是不同的，在这个环节，介绍了几个最著名的化石，同时用这些化石的研究带出研究方法和思路的学习。

那么，爬行类、鸟类和哺乳类之间又是怎样的演化关系呢？
在澳大利亚，有一种古来的生物，鸭嘴兽，2500万年前就已经在地球上出现，但时至今日其外形外貌依然没有多少改变，属于未完全进化的动物。

关于它的分类，也曾令科学家头疼不已。

鸭嘴兽是胎生的，胎生的动物应该都是哺乳类动物，但鸭嘴兽却是卵生，小鸭嘴兽是通过孵化后从蛋中破壳出世的；然而，它们又通过哺乳行为养育幼崽。

研究者一致认同，这种既具有爬行动物特点，又具有哺乳动物特点的卵生哺乳动物，是古代爬行类向现代哺乳类演化发展的过渡类型。

以上都是化石提供的证据，在对化石进行研究时，研究者将化石所代表的生物与其他古生物进行比较，还将这些古生物与现存生物进行比较，比较它们的化石在地层中的顺序，它们的形态结构特点等，进行比较，根据相似程度，来推断生物演化的规律和不同生物的进化历程以及生物之间的亲缘关系。

3.2.研究生物进化的胚胎学证据、比较解剖学证据和分子生物学证据
除了化石证据，还有一些其他的证据，也可以显示生物之间的进化关系和亲缘关系。

如，人们发现，鱼类、两栖类、爬行类、鸟类和哺乳类的个体，都是从受精卵发育而来的，由此推断：这些动物可能都起源于单细胞的生物。

人们还发现，这些动物早期胚胎非常相似，都具有鳃裂和尾，由此推断：这些动物可能起源于共同的祖先，该古老生物生活在水中，用鳃呼吸，有尾。

以上个体发育特点的证据，被
称为胚胎学证据。

还有一类证据，来自比较解剖
学，研究者以一系列的动物为对
象，比较不同动物的形态结构上的
异同，以确立它们彼此间的亲缘关
系，从而阐明进化的途径与规律。

例如：对几种哺乳动物前肢结构和
位置等进行比较，发现它们的结构高度相似，但是形态和功能有差异。

结构的高度相似性，可以说明：这些动物是由共同的祖先发展来的。

而形态上的差异，则反映这些动物在进化过程中，在不同的环境中生活（蝙蝠和鸟类在空中飞，海豚在水中，马在陆地，而人的生活环境和方式又高度特化），适应这些不同的环境，它们的功能趋异，形态上也产生了差异。

随着科学技术的进步，研究者从分子水平，对不同生物进行比较，来验证他们之间的相似性，从而进一步确认它们的亲缘关系。

例如：
对几种生物细胞色素C，这种蛋白质的氨基酸序列进行比较，发现人与黑猩猩的亲缘关系较近，而与酵母菌的亲缘关系较远。

这也与其
不同证据之间互为佐证，能够很好体现科学研究的严谨性和逻辑，也能让学生体会到科学是开放的和发展
的。

研究生物进化的证据很多，但
他证据是高度契合的。

让我们来小结一下：研究生物进化，最直接的证据是化石证据。

研究者将化石所代表的古生物和古生物进行比较，还把古生物与现存生物进化比较，还把现存生物与现存的其他生物进行比较。

活化石，因为既具有古老的特征，又是现存的生物，成为研究生物进化非常好的素材。

3.3生物进化研究证据和方法的小结
研究者在比较上述生物的时候，会比较它们的它们在地层中出现的先后顺序，比较它们的形态结构特点、个体发育特点，甚至是它们的遗传物质，或者是特殊蛋白质的氨基酸序列。

在这些事实基础上，
对生物的进化进行推理。

不仅推理生物进化的规律和趋势，这个规律和趋势可以从三方面来总结：（1）从形态结构来看，是从简单到复杂；（2）从生活环境来看，是从水生到陆生；（3）从进化水平来看，是从低等到高等。

同时，还可以确定不同生物的亲缘关系：相似程度越高，亲缘关系越近。

是最主要的是化石证据，对化石证据如何展开研究，其他证据与化石证据之间的关系。

在这个小结中，得到了提升。

有助于理性思维的发展。

4.生物进化的历程
当然，通过这样的研究，也确定了生物之间进化的关系。

关于生物进化的研究成果，还被勾画出“进化树”这样的表达方
法。

在如图所示的进化树上，所有的生物都是从单细胞的生物演化发
展而来的。

4.1无脊椎动物的进化历程
单细胞生物中的一支，逐渐演化
发展为动物。

从身体只有一个细胞的动物，逐
渐演化发展为多细胞的动物；
从身体辐射对称，有口无肛门的
腔肠动物，到身体两侧对称，有口无
肛门的扁形动物。

到了线形动物，身体虽然圆柱
状，但是这类动物有口也有肛门；
再接下来，动物的一支，发展出
了软体动物这样，有专门运动结构的
动物，它们还只能生活在水中或潮湿的地方，身体上的贝壳对柔软的
身体起到了保护作用。

动物开始能够适应更为复杂的环境。

到了环节动物，身体开始出现了分节，身体结构变得更为复杂，
例如蚯蚓，用湿润的体壁进行呼吸，可以在潮湿的泥土中生活，生物
开始逐渐摆脱水的束缚。

生物进化
的历程，是
对之前学
过的关于
生物分类
知识的一
个复习和
提升，是从
进化的视
角再次审
视不同种
类生物时
间的进化
关系，以及
一些关键
特征出现
对生物适
应变化环
境的意义。