演化論

出自六年制學程
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重點

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  1. 共同起源,所有生命皆來自於共同祖先。
  2. 基因控制的性狀代代相傳,父母的性狀可由基因傳給後代,但後天產生的能力無法遺傳。
  3. 物競天擇,環境對生物演化出的各種性狀並非公平,生物繁衍眾多,但環境只能養活其中一部份,天擇壓力便會產生。
  4. 物種隔離,一個物種會分離成兩個物種是因為隔離(包括食物、地理...等)。

自然選擇

達爾文

查爾斯·羅伯特·達爾文(Charles Robert Darwin,1809/2/12-1882/4/19),英國人,父親是醫生,在他中學之後便被父親送去學醫,後來又去學神學,達爾文對神學沒興趣,正好他的老師和他介紹小獵犬號的船長,所以他便隨著小獵犬號四處探勘搭船旅行,在期間觀察了各式各樣的生物後否定了當時「物種不變」的看法,開始研究物種如何轉變,後來便發現了「天擇」,但這在當時被視為邪說,所以達爾文不敢對外發表。直到在20年後一位叫華來士的學者寄給達爾文一篇和天擇理論相近的論文,達爾文才鼓起勇氣發表他的第一篇著作「物種起源」。他的著作成為現代演化思想的基礎,在科學上可對生物多樣性進行一致且合理的解釋,是現今生物學的基石。

小獵犬號

是十九世紀時英國皇家海軍的軍艦。在十八、十九世紀時,英國的每個船隊都會載運上百個科學家,讓他們研究各式各樣的新知。在當時求知若渴的社會風氣下,即使達爾文不發表演化論,還是會有其他人發表,所以發明演化論的人與其說是達爾文,還不如說是當時的社會風氣。

生命皆來自於共同祖先

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  1. 達爾文主張所有生物都有同一祖先

基因代代相傳

  1. 父母的特徵會由基因傳給小孩,但後天產生的能力無法遺傳。

例子

  1. 山貓
  2. 林月雲、侯佩岑,很像的母女照
  3. 巨石強森,健身產生的碩大肌肉,並不會遺傳給孩子,讓孩子也長滿肌肉

基因與遺傳

  1. 「對」與「個」
    • 「對」:
      ChromosomeArt.jpgChromosomeArt.jpg
    • 「個」:ChromosomeArt.jpg
  2. 人的細胞中有二十三對成對的染色體,上面有控制生物特徵的基因,每個人身上有兩萬多個基因。
  3. 人體內的細胞有分體細胞和生殖細胞,體細胞有46條23對成對的染色體,生殖細胞(精子和卵子)則只有23條不成對的染色體,這是為了與其他生殖細胞配對。
  4. 控制同一特徵的基因會有不同的表現形式,其中有分顯性(用大寫表示)和隱性(用小寫表示),當基因中一組是顯性基因一組是隱性基因時,只有顯性性狀會顯示。

例子

  • 影響花顏色的基因有兩種形式,一種為顯性(R)使花產生紅色素,一種為顯性(r)使花不會產生色素。
  • 當花的兩組基因都有能產生紅色素的基因時,花會是紅色的。
  • 當花的其中一組基因沒有能產生紅色素的基因時,因為另一組基因還能產生紅色素,所以花還是紅色的。
  • 但當花的兩組基因都沒有能產生紅色素的基因時,因為花的兩種基因都沒辦法產生紅色素,所以花就會是白色的。

遺傳棋盤方格法

  1. 遺傳方格法可由父母的基因推算出小孩可能會有的特徵。
  2. 將親代的基因放在表格的上方和左方。
  3. 對照親代的基因位置,在表格中填入子代的基因,即可知道子代可能會產生的特徵與機率。

活動1

  • 發下棋盤方格表,請同學參照問卷上父母與自己的性狀,推算出自己父母的基因填在表上完成合理的棋盤方格表。
    1. 有美人尖(widow's peak)是顯性性狀(P),沒有是隱性性狀(p)。
    2. 雙眼皮(eyelid)是顯性性狀(E),單眼皮是隱性性狀(e)。
    3. 舌頭(tongue)可向上捲是顯性性狀(T),捲不起來是隱性症狀(t)。
    4. 大拇指挺直(stright)是顯性性狀(S),彎曲是隱性性狀(s)。
    5. 血型(I),A(IA))、B(IB)型是顯性,O(i)為隱性
      • A型有可能是 AA或AO
      • B型有可能是 BB或BO
      • AB型一定是AB
      • O型一定是OO
    6. 性別
      • XX是女生
      • XY是男生

物競天擇

  • 生物的後代很多,也會變異出各種性狀,但環境對生物演化出的各種性狀並非公平,生物繁衍眾多,但環境只能養活其中一部份,天擇壓力便會產生。只有最能適應環境的個體才能活下來,其餘的則會被淘汰。

例子

  1. 長頸鹿
  2. 食母蛛

活動2

  1. 解釋基因性狀
  2. 解釋環境中的天擇壓力
    • 將演化出此性狀的過程說成故事

例題

  • 為什麼長頸鹿的脖子是長的?
    1. 解釋基因性狀
      • 有兩種基因,一個會讓脖子變長,一個會讓脖子變短。
    2. 解釋環境中的天擇壓力
      • 食物只長在比較高的樹上,必須脖子夠長才夠的到。
    3. 將演化出此性狀的過程說成故事
      • 在很久以前長頸鹿的祖先之中,就存在著一些不同的差異,像是當時有的長頸鹿脖子短,有的卻比較長。脖子較長的長頸鹿,在飢荒來臨時,能夠克服困難,順利吃到較高樹上的葉子。但是脖子較短的長頸鹿,就很難突破生活的困境,長期吃不到嫩葉,慢慢的就被大自然給淘汰了。所以現在只剩下脖子比較長的長頸鹿。

題目

  1. 大象的耳朵為什麼那麼大?
    African Forest Elephant.jpg
  2. 和大部分哺乳類相比,人類為什麼幾乎沒有體毛?
    Summer 2009 sunglasses.jpg
  3. 各地人類的膚色為何如此不同?
  4. 為什麼陸生動物的蛋會有硬殼?
    Eggshell 001.jpg
  5. 人為什麼要有眉毛?
  6. 人為什麼沒有明顯的發情期?
  7. 為什麼只有十三、十七年蟬?
    Magicicada Brood XXIII UMFS 2015 2.JPG
  8. 竹子為什麼那麼久才開一次花?
  9. 為什麼人類的嬰兒都是「早產兒」?
  10. 北極熊為什麼是白色的?
  11. 為什麼班馬有條紋?
  12. 為什麼老虎有條紋?

物種分離是因為長期隔離

  1. 一個物種會分離成兩個物種是因為隔離(包括食物、地理...等),原因為:隔離的種群與原本的種群面臨不同的選擇壓力,隔離的種群會在基因型及/或表形上發生趨異。

加拉巴戈群島

由7個大島,23個小島,50多個岩礁組成。每個島上的環境都不一樣,再加上了島對其他環境完全隔離的地理特性,使同一生物會在此地域演化出許多亞種,對觀察同一生物如何分化成不同物種非常適合,達爾文即是在此發現「物種分離是因為長期隔離」這一觀念。

例子

  1. 象龜
    TestudoChilensisFord.jpg
  2. 鷽鳥
    Darwin's finches.jpeg
    • 原本這些鷽鳥都是由南美遷過來的同一種鳥,但在遷到加拉巴戈群島後,因為每一種島上的食物不同,所以產生了不同的演化,最終變成了不同的物種。(天擇說之歌01:29~2:33)