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竞赛辅导-生物进化


生 物 竞 赛 辅 导

必修2 遗传与进化 生物的进化

知识的浓缩及延伸
考点一 生物的多样性,统一性和进化
1.生物的多样性

兰花螳螂

地衣螳螂 枯叶蝶

海鞘 巨型魔芋 猪笼草

知识的浓缩及延伸
考点一 生物的多

样性,统一性和进化
2.生物的统一性
生物大分子: DNA,RNA,蛋白质在结构和功能 上存在统一性 细胞:细胞都有细胞膜,细胞质和细胞核 组成,细胞膜均为流动镶嵌模型

组织和器官层次:

不同生物的某些器官在基本结构、各部 同源器官 分和生物体的相互关系以及胚胎发育的 过程彼此相同,但在外形上有时并不相 似,功能上也有差别。

同源器官
不同生物的某些器官在基本结构、各部分 和生物体的相互关系以及胚胎发育的过程 彼此相同,但在外形上有时并不相似,功 能上也有差别。 同功器官 指功能相同而起源不一定相同的器官。 如鸟的翼是爬行动物的前肢演化成的, 昆虫的翅是由昆虫的表皮分化形成,但 他们的功能都是飞行。

痕迹器官
失去功能,在发育中退化,只留残迹的器 官。

知识的浓缩及延伸
考点一 生物的多样性,统一性和进化
3.生物的进化
彼此不同而又相似 的物种,由一个祖 先物种发展而来, 遗传的力量使它们 保持某种结构和功 能的统一模式。生 物界既有多样性, 又保持着统一性

知识的浓缩及延伸
考点二
创造活动 第 一 天
时间、空间、 物质、光、 地球

进化性变化是怎样发生的
创造活动 第 四 天
太阳、月亮、 星星

1.生物进化学说

第 二 天
第 三 天

空气

第 五 天
第 六 天

鱼类、鸟类

海、陆地、 植物

陆地动物、 人类

知识的浓缩及延伸
考点二 进化性变化是怎样发生的
1.生物进化学说 (1)拉马克的“用尽废退”学说
“用尽废退”和“获得性遗传”

知识的浓缩及延伸
考点二 进化性变化是怎样发生的
1.生物进化学说
(2)达尔文的“自然选择学说” 为核心的进化理论

事实1:生物 都有过度繁殖 的现象 事实2:物种内 的个体总能保 持稳定 推论1:个 体间生存 斗争存在

事实3:资源是 有限的

事实4:个体 间存在差异 事实5:许 多变异是可 以遗传的

推论2: 具有有 利变异 的个体 生存并 留下后 代的机 多会

推论3: 有利变 异逐 代积累, 生物不 断进化 出新类 型。

能解释生物的适应性和多样性,不能圆 历史局限性: 解释遗传和变异的原因

知识的浓缩及延伸
考点二 进化性变化是怎样发生的
2.现代生物进化理论的观点
以 自然选择 学说为核心的现代生物进化理论, 其基本观点: 1. 种群 是生物进化的基本单位,进化的实质是种群 的 基因频率 改变。 自然选择 隔离 2. 突变和基因重组 是物种形成的三个基本环节,通过它们的综合作用, 种群产生分化,最终导致 新物种 的形成。在此过程 突变和基因重组 中, 产生进化的原材料, 自然选择 改变并决定生物进化的 方向 , 隔离 是新物种形 成的必要条件。

基因频率和哈迪一温伯格定律
群体中的基因频率是指某一等位基因在 所有等位基因总数中所出现的百分率。
群体中的基因频率能否保持稳定?在什么情况下才能保 持稳定?
英国数学家哈代和德国医生温伯格分别于1908年 和1909年提出一个理论,即如果有一个群体凡符合下 列条件:1)群体是极大的;2)群体中个体间的交配 是随机的;3)没有突变产生;4)没有种群间个体的 迁移或基因交流;5)没有自然选择,那么这个群体中 各基因频率和基因型频率就可一代代稳定不变,保持平 衡。这个理论称哈代——温伯格平衡,也称遗传平衡定 律。

只要这个群体符合上述5个条件,那么其 中杂合基因的基因频率和基因型频率,都应该 保持遗传平衡。

设一对等位基因为A与a,亲代为AA 与aa两种基因型,其基因频率分别为p与 q(因为是百分率,所以p+q=1)。自 由交配后,按孟德尔遗传法则确定F1代 具有AA、Aa、aa3种基因型。其频率如 下列公式所示: p2AA+2pqAa+q2aa=1

哈代——温伯格的发现说明了在一定条件 下群体可以保持遗传平衡,但在事实上, 这些条件基本上是不存在的。因为所谓极 大的群体是不存在的,群体内个体之间充 分的随机交配也不能现实,突变总不断在 产生,外来基因由于流动与迁移不断在加 入,自然选择也时时在发生。因此,这

一定律恰恰证明遗传平衡是相对的, 而群体的基因频率一直在改变,进化 是不可避免的。

知识的浓缩及延伸
考点二 进化性变化是怎样发生的
3.新物种的形成 4.物种形成的途径和方式
(1)渐进式的物种形成 即继承式的物种起源和分化式的物种形成。继承 式的物种形成是指一个种在同一地区内逐渐演变 成另一个种。这种进化方式,由于所要时间很长, 所以无法见到。当演变成另一个新种后,原来的 物种便逐渐被自然选择所淘汰,不复存在。例如 马的进化,原始马有五个脚趾,现代马只有一个 脚趾,现在再也找不到多趾马了。

知识的浓缩及延伸
考点二 进化性变化是怎样发生的
3.新物种的形成 4.物种形成的途径和方式
(2)爆发式的物种形成 即三种类型:杂交产生新种,染色体结构变化和 多倍体化

知识的浓缩及延伸
考点三 生物进化的历史
1.进化的证据
(1)古生物学研究提供的证据-化石

化石——经过自然界的作 用,保存在地层中的古代 生物的遗体、遗物和遗迹

是研究生物进化最直 接的证据

知识的浓缩及延伸 考点三 生物进化的历史
1.进化的证据
(2)比较解剖学提供的证据 (3)胚胎学对生物胚胎形成和发育过程的研究

胚胎学上的证据——胚胎比较

通过对高等动物和人的胚胎发育比 较,①说明高等动物起源于低等的 单细胞动物。②显示了各种脊椎动 物之间有一定的亲缘关系,说明它 们有共同的原始祖先。③显示了生 物在个体发育中重演了该物种生物 的系统发育或进化过程。

知识的浓缩及延伸 考点三 生物进化的历史
1.进化的证据 (4)生物学对动物血清鉴别的研究 利用接受狗血清的家兔体内产生的抗体, 实际上利用兔子的抗血清来检验狗和其他动 物的血清反应。据血清反应沉淀多少说明血 清蛋白在结构和性质上差别程度,沉淀越多, 说明其差别程度越小,两者的亲缘关系越近; 反之,就越远。利用含抗人血清抗体的家兔 的抗血清来检验人和黑猩猩、狒狒和猪等动 物的血清,得出类似的结果。

知识的浓缩及延伸 考点三 生物进化的历史
1.进化的证据 (5)生物化学对蛋白质,核酸的研究
生物名称
黑猩猩

与人细胞色素C的氨基酸序列的差别
0

猕猴
狗 鸡 金枪鱼 果蝇 向日葵 链孢菌 螺旋菌

1
11 13 21 27 38 43 45

5.生物化学对蛋白质、核酸的研究
①分析不同物种的同一种蛋白质的氨基酸组成, 可以看出各种生物之间的亲缘关系,如细胞色 素C。②利用DNA分子杂交技术来证明生物之 间的亲缘关系。③总的趋势是愈是高等的动物, DNA的含量高,但是DNA含量不一定总是跟生 物的复杂程度成正比,如肺鱼的一个种的DNA 含量几乎是哺乳类的40倍。但要形成一个复杂 的生物,基因组中含有足够数目的不同基因是 必需的。

知识的浓缩及延伸 考点三 生物进化的历史
2.寒武纪生命大爆发

寒武纪是地质年代古生代的第一个纪,开 始于5.7亿年左右,结束于5.1亿年左右。 寒武纪之前的地层的动物化石较少,而在 寒武纪的地层中,发现了种类繁多的动物 化石,所以古生物学家认为动物各门的祖 先在这个时期都已出现,称其为“寒武纪 物种大爆发。

云南澄江动物群古生物国家地质公园
云南澄江动物化石群位于云南省澄江县 城东5公里的抚仙湖畔帽天山。1984年,侯先 光研究员在该区工作时发现娜罗虫、三叶虫、 金臂虫等一大批门类众多的后古动物化石。

知识的浓缩及延伸 考点三 生物进化的历史
3.适应辐射 (1)趋异进化 (2)适应辐射

知识的浓缩及延伸 考点三 生物进化的历史
4.趋同进化

知识的浓缩及延伸 考点三 生物进化的历史
5.平行进化

6.协同进化

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【2010.广东】15.抗生素的滥用使其药效更快 地下降而病原体抗药性更快地增强。病原体的 这种变化是( A )的结果。
A.适应 C.趋异进化 B.协同进化 D.辐射适应

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【2010.广东】 17、达尔文的自然选择学说不包括( C ) A.生物变异是随机产生的,是可以遗传的 B.各种生物的数量一般能够保持相对稳定, 其原因是出生率和死亡率是接近的 C.各种生物的基因库的组成在生存斗争中发 生变化 D.能生存下来的生物都具有适应性,而适应 性在自然选择中被积累

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【2010.广东】

40、可以说明两个物种之间有亲缘关系的是( D ) A.枫树与槭树的叶片形状相似 B.狗的毛和毛虫的毛相像 C.人的血和摇蚊幼虫(红虫)的血中均有血红素 D.蝗虫和蟑螂翅脉基本上相似

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【2010.广东】

75、有人将欧洲家兔带到某小岛上,几百年 之后小岛上的这些兔子后代不能与欧洲家兔杂 交产生后代。以下叙述不正确的是( D ) A.这几百年期间,两个种群发生的基因突变 是不相同的 B.这几百年期间,自然选择对这两个种群的 作用是不相同的 C.岛上家兔与欧洲家兔已经形成两个不同的 物种 D.生殖隔离已经导致两个种群处于不同的生 态位

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【2010.广东】 99、现代生物进化论以达尔文自然选择学说为 基础并进行了重要修正。其中最重要的修正是 (D )。 A. 摈弃了拉马克的“用进废退”学说 B.以“基因传递的相对差异”解释适应与选择 C.以快速进化和进化停滞观点修正匀速、渐变 进化的观点 D.解释了遗传和变异的基本原理

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【2010.广东】

141. 1950年,为除去对农作物构成重大危害的兔,澳洲使用 了能引起兔致命疾病的病毒。右图是对此后六年间兔的致死 率和病毒的毒性变化进行调查的结果。生物学家从下面的结 果中得知一种事实,即兔因发生遗传性的变异而对病毒产生 抗性;病毒也因遗传的变异而毒性减小。以此为根据而得出 结论:在较短的期间内,兔和病毒已协同进化了。关于兔子 和病毒进化的说明中,恰当的进化原因是( BC ) A.隔离 B.自然选择 C.突变 D.定向进化

真题欣赏 【2012.广东】 60、如图甲、乙、丙、丁四种动物肢体, 除哪一种外都属于同源器官?( ) C

A.甲 B.乙 C.丙 D.丁

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【2012.广东】

63、考古学家在西伯利亚的永久冻士层中,发现了灭 绝于一万年前的猛犸,且保存相当完好。考古学家 们为了解该动物与现今亚洲象的之间关系,为比较 该巨型动物DNA与现今亚洲象的DNA的相似性,应 该做如下哪些检测工作,正确的操作步骤是( C )。 ①降低温度,检测处理后形成的杂合DNA双链区段 ②通过PCR技术扩增该巨型动物和现今亚洲象的DNA ③把该巨型动物的DNA导入现今亚洲象的细胞中 ④在一定的温度条件下,将该巨型动物和现今亚洲象 的DNA水浴共热 A.②④③ B.②④③① C.②④① D.③④①

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【2012.广东】

41、对生物进化的研究,人们不断地从历史中获得启 发。以下叙述正确的是(A) A.拉马克指出生物是会变异的,所以物种是进化而 来的,反驳了神创论 B.达尔文创立了自然选择学说为核心的生物进化论, 放弃了获得性遗传的观点 C.木村资生(M.Kimura)提出分子进化中性学说, 大量的中性突变对生物影响很小,自然选择基本不 起作用,认为生物进化是“遗传漂变”的结果 D.Goldschmidt提出大突变学说,某些基因在生物 生长发育中起非常重要的作用,一旦这类基因发生 突变,就是大突变。发生大突变就直接产生新物种, 与自然选择无关

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【2012.广东】

50、下列哪些条件可能使生物产生适应辐射? (C) A.一个物种迁移到一个选择压低的环境中 B.不同物种生活在相似或者相同的环境中 C.在多样的环境条件下,物种发展出新的适 应特征 D.个体产生变异而遭淘汰

第一节 生命在地球上的起源 一、生命起源的假说 1.特创论;2.自生论; 3.生生论;4.宇宙生命论; 5.化学进化论。

二、生命起源的化学进化过程
无机小分子物质
生成

有机小分子物质

有机小分子物质
生物大分子物质 多分子体系

形成
组成

生物大分子物质
多分子体系 原始生命

演变成

三、真核细胞的起源 细胞起源的原始次序,大致如下:核苷 酸和氨基酸→原型核酸和原型蛋白质→ 原型核蛋白体(生命前体)→原始生命 体(原生体)→原型细胞→原型细胞的 增生和选择→细胞(原核细胞)→细胞 的增生与选择→真核细胞。

三、真核细胞的起源 内共生学说认为:真核生物体内的许 多细胞器不是渐进的进化过程产生, 而是质膜的内陷和内共生作用产生的。 许多科学家深信,真核细胞含有的线 粒体和叶绿体是分别通过吞噬原核生 物细菌和蓝藻及内共生作用产生出来 的共生体。

现在地球上的各种生物是怎样来的?
?特创论 特创论是指在宇宙历史的 某一特殊时刻,由上帝一次性 创造出各种生物,最初有多少 种,现在就有多少种,各种生 物之间没有任何的亲缘关系。

现在地球上的各种生物是怎样来的?
?进化论 进化论者认为,现在地 球上的各种生物不是神创造 的,而是由共同祖先经过漫 长的时间逐渐演变而来的, 因此各种生物之间有着或远 或近的亲缘关系

第二节 生物进化的机制

一、生物进化的证据
生物进化的证据很多,如:古生物学 方面、胚胎学方面、比较解剖学方面、生 理学方面、生物化学方面、遗传学方面、 生物地理学方面……
古生物学上的证据

胚胎学上的证据
比较解剖学上的证据 其它方面

1、古生物学上的证据
古生物学上的主要证据是化石,是生 物进化最可靠的证据之一。
化石 马的进化 始祖鸟

种子蕨

1、古生物学上的证据——化石
化石,就是地层中的古代生物的 遗体、遗迹或遗物。

?它在地质层中的分布有何规律?
在越早形成的地层里,成为化 石的生物越简单,越低等;在越晚 形成的地层里,成为化石的生物越 复杂,越高等。

1、古生物学上的证据—— 化石的意义
?这种分布规律说明了什么?

证实了现代的各种生物是经过 漫长的地质年代逐渐进化面来的; 揭示了生物由简单到复杂、由 低等到高等、由水生到陆生的进化 顺序。

1、古生物学上的证据—— 马的进化
?此图说明了 什么? 现代马是 由始祖马,经 过漫长的地质 年代逐渐进化 而来的。

1、古生物学上的证据—— 始祖鸟
?1861年,德国考古人员发现了一种奇特的生 物化石。这种化石残留有翅膀,嘴理有牙齿, 翅膀前段有爪,并有像蜥蜴一样的、由多节尾 椎骨组成的长尾。人们称它为始祖鸟。

1、古生物学上的证据—— 始祖鸟的意义
?始祖鸟在生物进化上有何重要意义?
因为它界于爬行类和鸟类之 间,所以它是证明鸟类是同爬行 类进化面来的重要证据。

1、古生物学上的证据—— 种子蕨
?种子蕨化石在生物进化上有何 重要意义? 种子蕨化石证明了种子 植物和蕨类植物在进化上有 着密切的亲缘关系。

比较不同地层中的化石
化石——埋藏在地层中的
古代生物的遗体、遗迹和 遗物,石化后形成的。

是研究生物进化最直 接的证据

不 同 地 层 化 石 模 式 图

前寒武纪生物
寒武纪之前(前寒 武纪),地球上的生 命都是非常低级的, 主要是一些单细胞生 物、环节动物、节肢 13亿年前真核生物 动物等 的红藻化石

的前 水寒 母武 化纪 石地 层 中

34亿年前的古细胞化石

早古生代生物
进入早古生代,一些大型的古生物相继出现,如三叶虫、 鹦鹉螺等。出现了生命演化史上的第一次繁荣景象。在 中国云南澄江发现的寒武纪古生物是最有代表性的寒武 纪生物群.

晚古生代生物
晚古生代泥盆纪生物登陆,蕨类植物、总鳍鱼;石 炭纪裸子植物,到处是绿色的世界,是煤炭形成的主要 地质年代;二叠纪以生物大量灭绝为特征,可能是由于 环境的变迁。

中生代生物
中生代三叠纪生物复苏,开始出现水生爬行动物,如 鱼龙、蛇颈龙等;侏罗纪是恐龙的天下,发现始祖鸟、 中华龙鸟等,昆虫类也开始繁盛;白垩纪末期也是生物 的灭绝时期,但开始出现被子植物

新生代生物
新生代第三纪开始出现哺乳动物和灵长类;第四 纪人类大发展。

通过对不同地层化石的比较,你得出了对 生物进化历程的怎样的推测?
越早形成的地层中, 化石越简单、越低等
越晚形成的地层中,化石越复杂、越高等

生物进化的顺序:
生物由简单到复杂, 生物由水生到陆生, 生物由低等到高等.

始祖鸟、鸟及爬行动物的比较

通过比较可知:
牙齿 由尾椎骨组成的长尾 爬行动物 掌骨未完全愈合,指端有爪 的特征 骨骼内无气窝

具有羽毛且分化 部分骨骼愈合

鸟类的特征

通过以上的比较,我们发 现,始祖鸟是爬行动物与鸟类 之间的过度类型,所以,鸟类 起源于 原始的爬行动物

2、胚胎学上的证据—— 胚胎比较

比较不同生物的胚胎

2、胚胎学上的证据—— 胚胎比较

在发育初期都有鳃裂和尾,到 了发育晚期,除鱼以外,其他动物 和人的鳃裂都消失了,人的尾消失 了。

2、胚胎学上的证据—— 胚胎比较
通过对高等动物和人的胚胎发育比 较,①说明高等动物起源于低等的 单细胞动物。②显示了各种脊椎动 物之间有一定的亲缘关系,说明它 们有共同的原始祖先。③显示了生 物在个体发育中重演了该物种生物 的系统发育或进化过程。

2、胚胎学上的证据——结论
这些脊椎动物和人都是由共同 的古代原始祖先进化而来的,它们 之间存在着或远或近的亲缘关系。 古代的原始祖先生活在水中。

3、比较解剖学上的证据——

结论
同源器官的存在说明生 物有共同的原始祖先。
痕迹器官的存在可以追 溯某些生物之间的亲缘关系。

4.生物学对动物血清鉴别的研究
利用接受狗血清的家兔体内产生的抗体, 实际上利用兔子的抗血清来检验狗和其他动 物的血清反应。据血清反应沉淀多少说明血 清蛋白在结构和性质上差别程度,沉淀越多, 说明其差别程度越小,两者的亲缘关系越近; 反之,就越远。利用含抗人血清抗体的家兔 的抗血清来检验人和黑猩猩、狒狒和猪等动 物的血清,得出类似的结果。

不同生物细胞色素C的比较
生物名称 与人细胞色素C的氨基酸序列的差别

黑猩猩
猕猴

0
1




11
13

金枪鱼
果蝇

21
27

向日葵
链孢菌

38
43

螺旋菌

45

1.下列是8种生物的细胞色素C与人的细胞 色素C的组成比较。请分析表中数后回答: 生物名称黑猩猩猴马鸡金枪鱼小麦链孢霉酵 母菌与人类的细胞色素有差异的氨基酸数

(1)从表中的数据可看出:人与 亲缘关 系最远,因为两者的 。 (2)这项比较是从 方面为生物的 提 供了证据。

通过比较可知,与人亲缘关系 由近至远的顺序依次是:
黑猩猩、猕猴、狗、鸡、金枪鱼、 果蝇、向日葵、链孢菌、螺旋菌

5.生物化学对蛋白质、核酸的研究
①分析不同物种的同一种蛋白质的氨基酸组成, 可以看出各种生物之间的亲缘关系,如细胞色 素C。②利用DNA分子杂交技术来证明生物之 间的亲缘关系。③总的趋势是愈是高等的动物, DNA的含量高,但是DNA含量不一定总是跟生 物的复杂程度成正比,如肺鱼的一个种的DNA 含量几乎是哺乳类的40倍。但要形成一个复杂 的生物,基因组中含有足够数目的不同基因是 必需的。

6.生物地理学对生物地理分布的研究

古代生物的地理分布说 明生物的进化过程。

生物进化的大致历程

二、现代进化论的观点
这一观点继承了达尔文 学说的自然选择的理论,并 弥补了它的不足。认为基因 突变和染色体结构变异是进 化的原材料,生物群体通过 突变、选择和隔离等过程而 逐渐分化形成亚种,而后发 展为新种。

五、物种形成的两种方式
分化式物种形成是指一个物种在其分布范围 内逐渐分化成两个以上的物种。地理隔离是导致 这类物种形成方式的基本因素。达尔文在加拉帕 戈斯群岛所发现的许多种鸡禽就是其中一例。这 些鸣禽的祖先是由于偶然的原因从南美大陆迁来 的,它们逐渐分布到各个岛上,由于水域相隔又 由于每个岛上的生物类型是从邻近大陆上迁移过 来的,同时又各自产生了适应于当地环境的新的 类型。

五、物种形成的两种方式
2.爆发式物种形成 这是一种比较迅速的物种形成方式。 在植物界,通过种间或属间远缘杂交和杂种的染 色体加倍,可以在较短时间内形成新的物种,异 源多倍体的形成就属这种方式。例如根据小麦种、 属间大量远缘杂交研究分析,证明普通小麦起源 于两个不同的亲缘属,逐步地通过属间杂交和染 色体加倍,形成了异源六倍体普通小麦。

六、人类的起源与进化 南猿阶段→能人阶段 →直立人阶段→智人 阶段。

六、人类的起源与进化
1.从猿到人的过渡阶段(南方古猿): 从1924年首先发现南方古猿化石(南非汤 恩),1973年在坦桑尼亚莱托利和埃塞俄 比亚哈达发现了阿法南猿(南方古猿阿法 种)的化石,命名为“露西”,距今约 300万至360万年前,这是目前发现的最古 老的人类化石。

六、人类的起源与进化
2.早期猿人(能人): 1959年~1960年在坦桑 尼亚奥杜韦找到能人化 石,是这一阶段的代表, 生活于距今约160万至 300万年前。能人是否为 真正人类尚未有定论。

六、人类的起源与进化
3.晚期猿人(直立人):第一个人属化石 是荷兰人杜布瓦于1890年~1891年在印尼 发现的爪哇直立人。直立人已是真正的人 类了,可能有一定的语言能力,如北京猿 人、蓝田猿人、元谋猿人、德国海德堡猿 人等。距今约30万至180万年前。

六、人类的起源与进化
4.智人:①早期智人(古人)。出现最早的智 人是尼安德特人(尼人),1856年在德国发现 的。我国发现的早期智人有陕西大荔人、广东 马坝人、湖北长阳人、山西丁村人等。生活于 距今10万至30万年前。②晚期智人(新人)。 最早发现的新人化石是法国克罗马农人。我国 境内发现的晚期智人中最著名的是周口店的 “山顶洞人”(一般认为是原始黄种人)和广 西的柳江人。晚期智人生活于距今约3万至4万 年前。


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