人教版必修3第12課 探索生命起源之謎備課資料九江市一中 周明學時間：2012、12、30課程標準：簡述進化論的主要觀點，概括科學與宗教在人類起源問題上產(chǎn)生分歧的根源。本課是介紹自然科學中的生物學成就。上一課物理學是介紹無生命現(xiàn)象領(lǐng)域的研究成果，本課是介紹生命現(xiàn)象領(lǐng)域的研究成果。生命是怎樣來的？是怎樣發(fā)展的？不同時代、不同立場的人們可能有不同的看法。歷史上對這個問題也存在著多種臆測和假說，并有很多爭議。隨著認識的不斷深入和各種不同的證據(jù)的發(fā)現(xiàn)，人們對生命起源的問題有了更深入的研究。神學家和科學家的看法分歧較大。其中影響最大的是“神創(chuàng)論”和“進化論”。一、基督教會的“神創(chuàng)論”和“不變論”：1、內(nèi)容：中古世紀，由于天主教傳統(tǒng)勢力的影響，“神創(chuàng)論”“不變論”在歐洲占優(yōu)勢。“神創(chuàng)論”即生命是由上帝創(chuàng)造的，“圣經(jīng)”中詳細描述了上帝創(chuàng)造各種生物以至最后創(chuàng)造人的故事。認為生物界的所有物種（包括人類），以及天體和大地，都是由上帝創(chuàng)造出來的；“不變論”世界上的萬物一經(jīng)造成，就不再發(fā)生任何變化，即使有變化，也只能在該物種的范圍內(nèi)發(fā)生變化，既不減少（淘汰），也不增多（絕對不可能形成新的物種的）。物種原來是這樣，現(xiàn)在和將來也是這樣。可以說，18世紀以前，圣經(jīng)及其宣揚的神創(chuàng)論、不變論在西方學術(shù)界、知識界以及整個西方文化中占據(jù)著統(tǒng)治地位。后來宗教改革運動和文藝復興的影響，導致法國大革命。在此前后，大批學者擺脫教會的影響，反對教權(quán)，宣傳無神論，但對萬物起源的問題，尚未提出一個系統(tǒng)的學說與神創(chuàng)論抗衡。2、原因：（1）生產(chǎn)力落后，生物知識貧乏，認識水平有限（客觀上）（2）教會維護專制統(tǒng)治，推行蒙昧主義和愚民政策（主觀上）3、影響：致使生物學研究進展緩慢（一般認為，自然科學中受中世紀神學束縛最大的學科是生物學；“塞爾維特之死”，一個醫(yī)生在病態(tài)年代的非正常死亡）。二、生物進化論的創(chuàng)立： 1、進化論含義：生物，是具有生命的個體的統(tǒng)稱，包括植物和動物。生物進化論，簡稱進化論，又稱演化論，是生物物種起源和發(fā)展的理論，是生物學最基本的理論之一，也是生物科學的最高層理論。進化（Evolution），是指生物在遺傳、變異和自然選擇下的演變發(fā)展，包括物種淘汰和物種產(chǎn)生過程。地球上原來無生命，大約在30多億年前，在一定的條件下，形成了原始生命，其后，生物不斷的進化，直至今天世界上存在著170多萬個物種。所以，進化論是關(guān)于生物由無生命到有生命，由低級到高級，由簡單到復雜逐步演變過程的學說。進化論突破了千百年來“神創(chuàng)論”“不變論”的傳統(tǒng)思想。進化論，是譯自英文“evolution”。達爾文并未對“evolution”下過定義，在1859年出版的物種起源第一版中，也并未使用“evolution”這個字。evolution這個字在當時生物學上的意義，指的是胚胎發(fā)育的過程，并且在當時的一般用語中具有“進步”的意含，而達爾文反對將“進步”之類的用語來描述生物改變的過程。他曾在物種起源第7章中說：“（天擇）的最后結(jié)果，包括了生物體的進步（advance）及退步（retrogression）兩種現(xiàn)象”。后來包括達爾文在內(nèi)，改用evolution來描述生物演化現(xiàn)象。對“evolution”這個字，有不同的翻譯，日譯為“進化”，嚴復反對，譯為“天演”，近年臺灣教育部卻更改課本，以“演化論”代替。目前中文對于如何翻譯“evolution”仍有爭議。支持使用“演化”的學者認為，演化在字面上的意義比較中性，能表達連續(xù)與隨機的意義；進化則帶有“進步”的含意。而且由于漢語中“進”與“退”是代表相反意義的兩個字，因此若使用進化，則在邏輯上不易將“退化”定義為進化的一種類型。對翻譯的爭論也表現(xiàn)了人們對進化論理解的變化，過去“進化”多表示生物朝適應(yīng)環(huán)境的方向演化，而當前多人為生物的演化是隨機的，并沒有進步退步之分。2、背景：（1）文藝復興、宗教改革和啟蒙運動沖擊了基督教神學，自然科學取得重大進展，“人文主義”和“理性主義”深入人心 （2）1718世紀資產(chǎn)階級革命、工業(yè)革命相繼發(fā)生，視野不斷拓寬，思想更加開放（3）19世紀初期細胞學說的建立，為生物進化論的創(chuàng)立奠定了基礎(chǔ)細胞學說三個基本觀點，認為一切生物都由細胞組成；細胞是生命的結(jié)構(gòu)單位；細胞只能由細胞分裂而來。17世紀細胞的發(fā)現(xiàn)第一個發(fā)現(xiàn)細胞的是英國科學家胡克。胡克發(fā)明了顯微鏡，隨之發(fā)現(xiàn)了細胞。羅伯特胡克是英國物理學家和天文學家，胡克的重要貢獻主要是在儀器制造方面，如協(xié)助波義耳改進抽氣機，制造了復式顯微鏡、輪式氣壓計、擺鐘、海洋測深儀、海水取樣器等等，被后人譽為“現(xiàn)代儀器發(fā)明之父”，被譽為“現(xiàn)代儀器發(fā)明之父”。顯微鏡主要用于放大微小物體成為人的肉眼所能看到的儀器，是人類這個時期最偉大的發(fā)明物之一。在它發(fā)明出來之前，人類關(guān)于周圍世界的觀念局限在用肉眼，或者靠手持透鏡幫助肉眼所看到的東西。現(xiàn)在的光學顯微鏡可把物體放大1600倍。胡克發(fā)明顯微鏡后，對它愛不釋手，常在顯微鏡下觀察一些小東西。一天，他在顯微鏡下觀察一塊軟木薄片時，意外發(fā)現(xiàn)軟木在顯微鏡下原來是另一個樣子，它是由無數(shù)個蜂窩狀的小房間（或者小格子）所構(gòu)成的。他非常興奮，在1665年編寫的顯微鏡一書中，詳細記述了這一發(fā)現(xiàn)，并把這些小房間（或者小格子）取名為“細胞”。這就是細胞發(fā)現(xiàn)的過程。但實際上，胡克當時看到的并不是完整的細胞，而只是植物細胞的外殼細胞壁。19世紀細胞學說的創(chuàng)立從胡克發(fā)現(xiàn)細胞開始，相隔170多年后，德國植物學家施萊登和動物學家施旺創(chuàng)立了細胞學說。1838年德意志植物學家施萊登提出細胞是一切植物結(jié)構(gòu)的基本單位，植物的發(fā)育過程就是細胞的形成過程。1839年德意志動物學家施旺發(fā)現(xiàn)動物組織也由細胞組成的。這樣就形成了整個生物界的細胞學說。施旺提出了“細胞學說”名詞。1858年德意志科學家魏爾肖作出了另一個重要的論斷：所有的細胞都必定來自已存在的活細胞。即認為個體的所有細胞都是由原有細胞分裂產(chǎn)生的。“一切細胞來自細胞”這個斷言，至今仍未被推翻。至此，以上三位科學家的研究結(jié)果加上許多其他科學家的發(fā)現(xiàn)，共同形成了比較完備的細胞學說。細胞學說創(chuàng)立的意義：細胞學說將植物學、動物學聯(lián)系在一起，打破了動、植物的界限，論證了整個生物界在結(jié)構(gòu)上的統(tǒng)一性（皆由細胞組成），以及在進化上的共同起源（一切細胞來自細胞），有力推動了生物學向微觀領(lǐng)域的發(fā)展。恩格斯曾把細胞學說譽為19世紀最重大的發(fā)現(xiàn)之一。（結(jié)構(gòu)上的同一性，進化上的同源性）量子論推動了物理學向微觀領(lǐng)域的發(fā)展。3、經(jīng)過：（1）19世紀初拉馬克提出早期生物進化論拉馬克，法國博物學家。生物學偉大的奠基人之一，生物學一詞是他發(fā)明的，最先提出生物進化的學說，是進化論的倡導者和先驅(qū)。拉馬克的進化理論，即通常所稱的拉馬克學說。主要觀點：生物由低級向高級發(fā)展進化，物種是可變的（如長頸鹿的脖子越來越長）；進化的動因有二，提出了兩個法則：一個是用進廢退；一個是獲得性遺傳。用進廢退：生物體的器官經(jīng)常使用就會變得發(fā)達，而不經(jīng)常使用就會逐漸退化；獲得性遺傳：是“后天獲得性狀遺傳”的簡稱，指生物在個體生活過程中，受外界環(huán)境條件的影響，產(chǎn)生帶有適應(yīng)意義和一定方向的性狀變化，并能夠遺傳給后代的現(xiàn)象。此觀點強調(diào)外界環(huán)境條件是生物發(fā)生變異（變異是生物體子代與親代之間遺傳基因發(fā)生改變的現(xiàn)象。指同種生物后代與前代、同代生物不同個體之間在形體特征、生理特征等方面所表現(xiàn)出來的差別）的主要原因，并對生物進化有巨大推動作用。一句話：所有生物變異即獲得性狀都是可遺傳的。拉馬克舉的較有名的例子除長頸鹿外（頁59），還有對鷺、鶴等涉禽長腿的解釋，即這些鳥類長期生活在水邊，但不喜歡游水，為了不使身體陷進淤泥，就盡力伸長腿部；為了吃到水里的魚蝦，又不至于濡濕身體，就盡力伸長頸部。這樣獲得的性狀，逐代遺傳下去，年深日久，就成了長頸長腿的涉禽了。 獲得性狀是否能遺傳一直是生物進化研究中爭論的焦點。達爾文的另外解釋，就是長頸鹿因為基因的隱性和顯性的問題，有的高，有的矮，高活下來，基因得以遺傳給下一代,，就越來越高，而矮的，因為沒有食物而死亡，基因很難遺傳，所以最后消失。拉馬克關(guān)于長頸鹿脖子越來越長的解釋，已被科學發(fā)展證明是錯誤的，但它反對物種不變論，是有意義的。（2）19世紀中期達爾文創(chuàng)立生物進化論：被恩格斯贊譽為19世紀自然科學三大發(fā)現(xiàn)：細胞學說、生物進化論、能量守恒與轉(zhuǎn)化定律。標志：1859年，達爾文發(fā)表物種起源物種是生物分類的基本單元，也是生物繁殖的基本單元。分類通常包括7個主要級別：種、屬、科、目、綱、門、界。種（物種）是基本單元，近緣的種歸合為屬，近緣的屬歸合為科，科隸于目，目隸于綱，綱隸于門，門隸于界。隨著研究的進展，分類層次可以不斷的增加。一個物種或物類，以至整個植物界和動物界，都有自己的歷史。內(nèi)容：達爾文進化論主要包括四個子學說。一般進化論：生物是進化的，經(jīng)歷了由低級向高級、由簡單到復雜的發(fā)展過程；物種是可變的，現(xiàn)有的物種是從別的物種變來的，一個物種可以變成新的物種。此點系繼承先賢。共同祖先學說：所有的生物都來自共同的祖先。自然選擇學說：自然選擇是生物進化的途徑和原因，主要內(nèi)容有四點，含義：“自然選擇學說”，通俗地說就是“適者生存”的理論；自然選擇指生物在生存斗爭中適者生存、不適者被淘汰的現(xiàn)象。自然選擇不過是生物與自然環(huán)境相互作用的結(jié)果。地位：自然選擇學說是達爾文生物進化論的核心理論，是現(xiàn)代生物進化理論發(fā)展的基礎(chǔ)；自然選擇是導致生物進化的關(guān)鍵因素和途徑。自然選擇是生物進化的動力。例如，英國有一種樺尺蛾，在1850年前都是灰色類型。1850年在曼徹斯特發(fā)現(xiàn)了黑色的突變體。19世紀后半葉，隨著工業(yè)化的發(fā)展，廢氣中的HS殺死了樹皮上的灰色地衣，煤煙又把樹干熏成黑色。結(jié)果，原先歇息在地衣上得到保護的灰色類型，這時在黑色樹干上卻易被鳥類捕食；而黑色類型則因煤煙的掩護免遭鳥類捕食反而得到生存和發(fā)展。于是黑色類型的頻率迅速提高，灰色類型的頻率則不斷下降。到19世紀末，前者已由不到1%上升至90%以上；后者則從90%以上下降為不到5%。這種情形就是人們所能看到的自然選擇。其主要內(nèi)容有四點：過度繁殖，生存斗爭（也叫生存競爭），遺傳和變異，適者生存。這點之間是相互聯(lián)系的，并不是孤立存在的。內(nèi)容：過度繁殖：（自然選擇的條件）達爾文的理論認為，地球上的各種生物普遍具有很強的繁殖能力，且都有依照幾何比率增長的傾向。達爾文指出，象是一種繁殖很慢的動物，但是如果每一頭雌象一生（3090歲）產(chǎn)仔6頭，每頭活到100歲，而且都能夠進行繁殖的話，那么到750年以后，一對象的后代就可達到1 900萬頭。因此，按照理論上的計算，就是繁殖不是很快的動、植物，也會在不太長的時期內(nèi)產(chǎn)生大量的后代而占滿整個地球。如果沒有過度繁殖，自然選擇就不會進行。任何生物都不可能無限增加個體。生存斗爭：（自然選擇的動力、手段）生物的繁殖能力是如此強大，但事實上，每種生物的后代能夠生存下來的卻很少。這是什么原因呢？達爾文認為，這主要是繁殖過度引起的生存斗爭的緣故。任何一種生物在生活過程中都必須為生存而斗爭。生存斗爭包括生物與無機環(huán)境之間的斗爭，生物種內(nèi)的斗爭，如為食物、配偶和棲息地等的斗爭，以及生物種間的斗爭。由于生存斗爭，導致生物大量死亡，結(jié)果只有少量個體生存下來。但在生存斗爭中，什么樣的個體能夠獲勝并生存下去呢？達爾文用遺傳和變異來進行解釋。遺傳和變異：（自然選擇的基礎(chǔ)）子代與上代的形狀既有相同的，又有不同的。相同的或者相似性的為遺傳，不同的為變異。生物的遺傳和變異是通過生殖和發(fā)育而實現(xiàn)的。遺傳是生物的普遍特征，生物有了這個特征，物種才能穩(wěn)定存在。一切生物都具有產(chǎn)生變異的特性。引起變異的根本原因是環(huán)境條件的改變。變異的主要形式是基因突變和基因重組，新基因是好是壞，是福是禍，不得而知，所以變異是不定向的。在生物產(chǎn)生的各種變異中，又包括有利變異和有害變異兩種。有的可以遺傳，有的不能夠遺傳。但哪些變異可以遺傳呢？達爾文用適者生存來進行解釋。適者生存：（自然選擇的結(jié)果）一是生存斗爭中獲勝者，得以生存；二是有利變異者，得以生存下去。反之，具有不利變異的個體，則容易在生存斗爭中失敗而死亡。這就是說，凡是生存下來的生物都是適應(yīng)環(huán)境的，而被淘汰的生物都是對環(huán)境不適應(yīng)的，這就是適者生存。達爾文把在生存斗爭中，適者生存、不適者被淘汰的過程叫做自然選擇。達爾文認為，自然選擇過程是一個長期的、緩慢的、連續(xù)的過程。由于生存斗爭不斷地進行，因而自然選擇也是不斷地進行，通過一代代的生存環(huán)境的選擇作用，物種變異被定向地向著一個方向積累，于是性狀逐漸和原來的祖先不同了，這樣，新的物種就形成了。由于生物所在的環(huán)境是多種多樣的，因此，生物適應(yīng)環(huán)境的方式也是多種多樣的，所以，經(jīng)過自然選擇也就形成了生物界的多樣性（所有的生物都有共同的祖先，生物的多樣性是進化的結(jié)果）。進化漸變論：生物進化的步調(diào)是漸變式的，是一個在自然選擇作用下累積微小的有利變異的逐漸改進的過程，而不是躍變式的，從而形成生物新種。此漸變，可能經(jīng)歷幾千年、幾萬年乃至幾百萬年，甚至用地質(zhì)年代（用億作單位）來衡量。這是達爾文進化論中