1、第一章第一章 生物科学与我们生物科学与我们 进化论发展过程的重要人物进化论发展过程的重要人物 拉马克拉马克 达尔文达尔文 木村资生木村资生 一、科学家不断思考:进化理论的创立和完善 1.拉马克拉马克:获得性遗传获得性遗传 法国法国拉马克拉马克(Lamarck,1744 1829)，进化论的创始者。，进化论的创始者。 2.家养动物、栽培植物与野生动植家养动物、栽培植物与野生动植 物存在较大的区别，而这些生物又物存在较大的区别，而这些生物又 是从野生动植物演变过来的。是从野生动植物演变过来的。zxxk 1.古生物与现代生物既相近又相异；古生物与现代生物既相近又相异； 事实事实 方法：观察分类比较
2、观察、思考基础上的推论观察、思考基础上的推论 “物种不是不变的，更不是上帝创“物种不是不变的，更不是上帝创 造的。在自然界里，造的。在自然界里，环境的影响使环境的影响使 生物发生变异生物发生变异，并且从一种生物类，并且从一种生物类 型变成另一种生物类型。型变成另一种生物类型。生物的器生物的器 官是用进废退的官是用进废退的。”。” 主要思想： “用进废退”和“获得性遗传”“用进废退”和“获得性遗传” 意义： 开辟了进化理论的先河，为科学 进化论的发展铺平了道路。 不足： 受当时科学水平的限制，他对生物进化 的解释过于简单化，在很大程度上只是 一些猜测，还不能对物种的起源和生物 的进化作出科学的论
3、证。 2.达尔文：自然选择学说达尔文：自然选择学说 Charles Darwin (18091882），），22岁就到“贝格尔号”岁就到“贝格尔号” 海军勘探船作环球旅行，海军勘探船作环球旅行，5年间（年间（1831 1836）他收集了大量的动植物资料，）他收集了大量的动植物资料， 为自然选择学说的建立打下了坚实的基为自然选择学说的建立打下了坚实的基 础。础。 达尔文观察到的事实举例达尔文观察到的事实举例 例例1.在加在加拉拉帕戈斯群岛上的地雀帕戈斯群岛上的地雀 他发现13种地雀物种，分布在不同 的岛屿上，而这些地雀又是从南美 洲飞来的。由于地理隔离，生活环 境发生改变，地雀的形态逐渐发生 改
4、变，说明环境的影响使物种发生 了分化. Zx。xk 例例2.2.克格伦岛上的昆虫克格伦岛上的昆虫 他发现的他发现的550种昆虫，其中有种昆虫，其中有200种种 昆虫的不适应飞行（无翅或翅不发达），昆虫的不适应飞行（无翅或翅不发达）， 另外的翅非常发达，他解释是善于飞行的另外的翅非常发达，他解释是善于飞行的 甲虫容易被海风吹落在海洋里而被淹死。甲虫容易被海风吹落在海洋里而被淹死。 只有翅非常发达或无翅、翅不发达的甲虫只有翅非常发达或无翅、翅不发达的甲虫 才可能保留下来。才可能保留下来。 达尔文把这种达尔文把这种 保留和淘汰物种的过程保留和淘汰物种的过程 称为自然选择。称为自然选择。 达尔文（达尔
5、文（Darwin)，1859年出版了年出版了 一书，阐明了以一书，阐明了以自然自然 选择为核心选择为核心的生物进化论。的生物进化论。 方法： 观察、比较、分类 推理 建立模型 “澄江动物群”化石为什么“澄江动物群”化石为什么 会引起科学界的极大关注会引起科学界的极大关注 积极思维积极思维 1、由于没有可靠的的化石记录可以考证脊椎动物、由于没有可靠的的化石记录可以考证脊椎动物 的起源，因此它一直是一个谜。的起源，因此它一直是一个谜。 2、在澄江动物群化石总发现了“云南虫”和“海、在澄江动物群化石总发现了“云南虫”和“海 口虫”、”昆明鱼“等化石。口虫”、”昆明鱼“等化石。 3、科学家在对澄江动物
6、群化石经过观察、分类和、科学家在对澄江动物群化石经过观察、分类和 推理等过程后，提出了脊椎动物起源与进化的新设推理等过程后，提出了脊椎动物起源与进化的新设 想。想。 脊椎动物起源与进化简要示意图脊椎动物起源与进化简要示意图 3.木村资生木村资生：分子进化的中性学说分子进化的中性学说 中性学说产生的学术背景中性学说产生的学术背景 分子生物学的发展，人分子生物学的发展，人 们认为只有从分子水平上研们认为只有从分子水平上研 究生物的进化才能触及生物究生物的进化才能触及生物 进化的本质。从而分子遗传进化的本质。从而分子遗传 学得到迅猛发展。学得到迅猛发展。 分子生物学的有关发现分子生物学的有关发现 不
7、同生物体内，具有相同功能的一不同生物体内，具有相同功能的一 些蛋白质的氨基酸序列和基因的核苷酸些蛋白质的氨基酸序列和基因的核苷酸 序列有一定的差异。生物间的亲缘关系序列有一定的差异。生物间的亲缘关系 越近，这些分子间的差异越小；亲缘关越近，这些分子间的差异越小；亲缘关 系越远，差异越大。随着生物由低级到系越远，差异越大。随着生物由低级到 高级的演化，同一种生物大分子中的氨高级的演化，同一种生物大分子中的氨 基酸或核苷酸以一定的速率置换着。基酸或核苷酸以一定的速率置换着。 10-9是分子进化的标准速率。 “中性突变”进化理论：分子 水平上的进化是由中性或近中 性突变基因的随机固定而实现 的。而只
8、有当分子变化导致形 态和生理发生差异后，自然选 择才能发作用。 二、向科学家一样思考二、向科学家一样思考：科学思维科学思维 1、观察观察：当你用一种或多种感官去：当你用一种或多种感官去收集有关信息收集有关信息 时时,就是在观察就是在观察. 2、推理推理：当你对观察到的现象：当你对观察到的现象作出解释作出解释时，就是时，就是 在进行推理。在进行推理。 3、分类分类：把某些：把某些特征相似特征相似事物归类到一起的逻辑事物归类到一起的逻辑 方法称为分类。方法称为分类。 4、建立模型建立模型：建立模型是用来显示：建立模型是用来显示事物事物或或过程过程的的 表示手段。表示手段。如：如：画图、列表、文字表
9、述画图、列表、文字表述。 5、交流交流 ：交流就是与他人交流就是与他人交换看法交换看法、分享信息分享信息的的 过程。过程。 科学思维的基本过程：科学思维的基本过程： 科学思维的过程科学思维的过程：观察观察 基本要求：基本要求： 1.学会带着问题进行观察。 2.直接观察与问题有关的对象。 3.既要观察局部，也要观察整体。 4.既要观察物体，也要观察环境。 5.观察要细致，准确。 6.尽可能将观察到的现象或事物 描述（或绘制）出来。 科学思维的过程科学思维的过程：推理推理 一、因果推断：就是要判断两个事件 之间是否存在因果关系。 二、归纳：是指从个别事物的性质、 特点和关系中概括出一类事物的性质、
10、 特点和关系的推理形式。 三、演绎法：从一般原理推导出特殊 事例的过程。 科学思维的过程：科学思维的过程：分类分类 不同点 相同点 区分事物区分事物 的相同点和不的相同点和不 同点同点,然后可然后可 进行分类进行分类 科学思维的过程：科学思维的过程：建立模型建立模型 有些模型能直接反映真实有些模型能直接反映真实 物体的形状或三维结构。物体的形状或三维结构。 细胞的亚显微结构模型细胞的亚显微结构模型 能使学生真实的反映真能使学生真实的反映真 实物体的形状或三维结实物体的形状或三维结 构构 科学思维的过程：科学思维的过程：交流交流 反思是不断自我完善的过程。反思的态度如下：反思是不断自我完善的过程
11、。反思的态度如下： a.a.倾听和尊重他人质疑；倾听和尊重他人质疑；b.b.承认不同的观点；承认不同的观点；c.c. 解释或帮助；解释或帮助；d.d.吸纳中肯意见；吸纳中肯意见；f.f.修正自己观修正自己观 点或结论。点或结论。 课堂反馈：课堂反馈： 例例1 1、微生物学家科赫很小的时候就发现他家乡、微生物学家科赫很小的时候就发现他家乡 牛群中有一种奇怪的病。这种病使牛的血液呈现牛群中有一种奇怪的病。这种病使牛的血液呈现 煤炭一样的紫黑色，称为煤炭一样的紫黑色，称为“炭疽病炭疽病”。科赫发现，。科赫发现， 与病牛接触过的健康牛很容易患上炭疽病；走过与病牛接触过的健康牛很容易患上炭疽病；走过 埋
12、葬病牛草地的健康牛也会感染炭疽病；将病牛埋葬病牛草地的健康牛也会感染炭疽病；将病牛 的血液注射到健康牛身上也会使健康牛患上炭疽的血液注射到健康牛身上也会使健康牛患上炭疽 病。想一想，如果你是科赫，运用病。想一想，如果你是科赫，运用归纳法归纳法，能找，能找 出炭疽病发病的直接原因吗？出炭疽病发病的直接原因吗？ 病牛是导致炭疽病发生流行的直接原因病牛是导致炭疽病发生流行的直接原因 例例2 2、分类是按照事物的性质划分类别的常用、分类是按照事物的性质划分类别的常用 方法。表方法。表1 1 是对下列食物的一种分类，请你是对下列食物的一种分类，请你 再找出一种分类方法。完成表再找出一种分类方法。完成表2
13、 2 固体食物：2，3，4，5，6，7，9，10 液体食物：1，8 加拉帕戈斯群岛地雀进化图 以氨基酸的年置换率计算出蛋白质进化速率以氨基酸的年置换率计算出蛋白质进化速率 2.为什么说“中性学说”揭示了分子水平的进化 规律，而且和达尔文的进化理论是相互补充的？ 1.通过分析柱形图，判断哪些蛋白质是最重要和最 主要的进化标志，哪些性状是次要的？ “澄江动物群”化石为什么会“澄江动物群”化石为什么会 引起科学界的极大关注引起科学界的极大关注 “昆明鱼”“昆明鱼” “海口虫”“海口虫” “云南虫”“云南虫” “海口鱼”“海口鱼” 具有脊索、背神经索、鳃裂具有脊索、背神经索、鳃裂 具有头的特征和原脊椎构造具有头的特征和原脊椎构造 形似海口虫，但无脑的特征，形似海口虫，但无脑的特征， 属于脊索动物属于脊索动物 属于早期脊椎动物属于早期脊椎动物 观察实验，归纳草履虫的对外界刺激的特点
