從南方古猿到智人:基因組╳遺傳學╳演化論╳分子鐘,對生命不斷的探索,使「演化」成為生命科學體系的思想脈絡

從南方古猿到智人:基因組╳遺傳學╳演化論╳分子鐘,對生命不斷的探索,使「演化」成為生命科學體系的思想脈絡 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

張超
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具体描述

人類總是抱持一種「化繁為簡」的執著,
總希望找到一條「一以貫之」的思想去探索生命的真誠性,
在不斷地嘗試後,最終將生命的各種問題集中成了三個問題:
生命從哪裡來?生命到哪裡去?生命運行過程的基本規律是怎樣的?

  ◎人類生物學演化的問題太多?那只好求助化石了!
  ◎我就是想知道「南方古猿」和我到底有沒有關係?
  ◎如何讓普通物質組成的生命永恆不滅?自我複製!
  ◎小麥和大豆的自花授粉就相當於自己和自己結婚?

  ▎從「性」的發展史聊演化
  ──地球的各種生命可謂是「不忘初心」!


  性的出現幫生命從單打獨鬥的個體發展為團隊合作的團體;讓生命從逝者如斯的過客發展成生機勃勃的永恆;使生命從自然選擇的被動體發展成適應環境的主宰者……可以說如果沒有生殖過程、沒有性的產生,地球即使可能還會擁有生命的乍現,但也絕不可能成為生氣盎然的藍星。

  ➤有性生殖的4大優點
  【拿現成的】同一物種的不同個體之間可以實現遺傳物質的資源共享。
  【補缺陷的】若其中一份遺傳物質中有缺陷基因,另一份遺傳物質很可能在相應的DNA位置上有完整基因,就有可能彌補缺陷基因帶來的不良後果。
  【預備模板】一個DNA分子上的損傷能以另一個DNA分子為模板進行修復。
  【基因洗牌】能增加下一代DNA的多樣性,使得整個族群更好地適應環境,比如應對各種惡劣的生活條件。

  ►若說「自我複製」是生命起源的物質保障,
  那麼「性」就是生命能夠演化至今的重要基礎。

  ▎揭開「學習」與「記憶」的面紗
  ──「巴夫洛夫的狗」,你聽過吧?


  •明明是陌生人,但光是開門的聲響就讓狗流口水了!
  這個現象讓巴夫洛夫意識到:狗很有可能具有「學習」的能力,狗透過許多天的觀察,總結出開門聲和飼養員、食物盆以及美味狗糧的出現存在某種神祕但相當頑固的連結,因此對於它來說,聽到開門聲,就會自動啟動一系列與吃飯相關的程序。

  ▎簡單粗暴的總結一下「赫布定律」
  ──一起活動的神經細胞會被連接在一起!


  •不需鈴聲,不需飼料,讓「鈴聲」細胞和「口水」細胞同時活動!
  學習過程的本質就是兩個相連的神經細胞差不多同時開始活動,因此它們之間的連接會變得更加緊密,從而讓我們在兩個本來無關的事物之間建立了連結。換句話說,如果我們能夠強制性地讓兩個神經細胞同時開始活動,我們就能模擬學習過程。

  ▎看利根川進團隊操縱「記憶」
  ──有沒有可能在動物大腦中植入虛假的場景?


  •哪怕此刻身處圓形的泡泡屋,也會以為自己在方形圖案屋!
  首先,讓老鼠親自進入某個場景(牆壁畫著圖案的方形籠子),這時如果在老鼠的海馬迴進行記錄,科學家就可以知道老鼠是如何感受這個場景。總結出規律後,緊接著開始第二步,套用「聰明老鼠」的套路,把蛋白質輸送到所有代表方形圖案屋的神經細胞裡,只不過這次輸送的不是讓老鼠變聰明的「裁判」蛋白,而是讓細胞感光的微小孔道。這樣一來,只需要對著老鼠的大腦打開藍光燈,老鼠的腦海裡就會出現虛假的回憶!

  ►神經細胞是「學習」的基礎,
  蛋白質分子是「記憶」的源泉!

本書特色

  全書從能量、物質、資訊、生殖、人和理論六個角度對「演化」的相關內容進行闡述,既希望透過這樣的描寫幫助大家從演化的角度認識生命,理解演化這一生命的永恆主題;更希望透過關於演化整體研究的真實案例幫助大家體會到演化的博大精深、魅力無窮與任重道遠、潛力無限。
探索生命的宏伟史诗:从细胞的黎明到物种的交响 本书将带你踏上一场跨越数十亿年的壮丽旅程,深入探究生命如何在地球这颗蓝色星球上从无到有,并不断演化出令人惊叹的多样性。我们将从生命起源的最深处——构成万物的基本单元——细胞开始,揭示这些微小结构如何组织、协作,最终形成复杂的生命体。 第一部分:生命的基石与起源的谜团 生命是什么?这是一个古老而深刻的问题。我们将从生物化学的视角切入,解析构成生命体的核心分子:蛋白质、核酸(DNA和RNA)、脂质和碳水化合物。理解这些分子的结构和功能,是理解生命活动的基础。我们探讨新陈代谢的复杂网络,从最原始的化学反应到驱动现代生物体高效运转的能量转换机制。 聚焦于生命起源的“原始汤”理论,我们将审视化学演化的各个阶段。科学家们如何模拟早期地球环境,试图重现构成生命基本模块(如氨基酸和核苷酸)的过程?我们将深入讨论RNA世界假说,探究RNA如何在遗传信息存储和催化功能之间架起桥梁,可能作为生命早期阶段的主要分子。随后,研究原细胞(protocells)的形成,即原始膜结构如何包裹内部物质,使其与外界环境分离,迈出独立生命活动的第一步。 第二部分:细胞的革命与复杂性的涌现 一旦生命出现,挑战便在于如何变得更复杂。本书将详细阐述细胞的演化历程。从最简单的原核生物——细菌和古菌——如何建立起有效的细胞壁和遗传机制,到真核生物的诞生,这是一次意义深远的飞跃。真核细胞的出现,特别是内共生学说的有力证据(线粒体和叶绿体的起源),解释了细胞内部如何形成复杂的细胞器网络,为多细胞生命的出现奠定了基础。 我们将深入研究基因调控网络的演化。基因的开启与关闭,是决定细胞身份和功能的“开关”。早期基因调控的简单模式如何逐步演化成精密的反馈和前馈回路,使得细胞能够对环境变化做出适应性反应?这部分内容将结合分子生物学的前沿发现,展示基因组的“可塑性”如何驱动形态和功能的创新。 第三部分:多细胞性的崛起与形态建构的蓝图 生命从单细胞走向多细胞,是演化史上一次关键的“设计升级”。我们将剖析细胞黏附和细胞间通讯机制的演化,这些机制使得细胞能够协同工作,形成组织和器官。重点探讨模式形成基因(Hox基因等)的发现,这些基因如同生物体形态建构的“主控蓝图”,它们在不同物种中惊人的保守性,揭示了动物界多样性背后的统一性。 我们还将探讨性别的起源及其对遗传多样性的影响。有性生殖如何通过重组和分离,加速了适应性状的传播,成为物种应对快速变化的自然选择压力的重要策略?这部分内容将涉及群体遗传学的基础概念,理解种群内基因频率的变化规律。 第四部分:从水生到陆地:生命对环境的征服 生命走出水域,征服干燥的陆地,是另一场宏大的演化壮举。本书将细致描绘植物、真菌和动物如何逐步适应低氧、抗重力以及防止水分流失的挑战。 对于植物而言,维管系统的发展是关键,它解决了营养物质运输和结构支撑的难题。我们将回顾从苔藓到蕨类,再到种子植物(裸子植物和被子植物)的演化路径,关注开花植物的出现及其与传粉者的协同演化(co-evolution),这种关系催生了地球上最绚烂的生物多样性。 在动物界,四足动物的演化(从鱼类鳍到肢体)展示了骨骼和肌肉系统的精妙重塑,以适应陆地行走和支撑体重。我们将研究呼吸系统的转变,从鳃到肺的效率提升,以及循环系统为更活跃的陆地生活提供动力。 第五部分:行为、认知与生态系统的动态平衡 生命演化不仅仅是形态的改变,更是对行为和认知能力的塑造。我们将探讨动物行为的生物学基础,包括觅食策略、防御机制和社会行为的演化。例如,群体生活的形成如何提高生存率,以及利他行为背后的遗传学逻辑(亲缘选择理论)。 最终,本书将把视野放大到整个生态系统的层面。物种之间并非孤立存在,它们通过捕食、竞争、共生等关系相互交织,形成了复杂的食物网和能量流。我们将探讨大灭绝事件的历史影响,这些灾难性事件如何清空生态位,为幸存物种提供快速演化的机会,从而塑造了我们今天所见的生物圈面貌。 本书致力于呈现一个宏大而连贯的叙事,即生命如何在化学、细胞、基因和生态的层面上,不断通过随机变异与环境选择的强大驱动力,创造出前所未有的生命奇迹。它是一部关于适应、创新与不朽的生命交响乐。

著者信息

作者簡介

張超


  生物科教師,在生物學學科教育、學習教育、生命教育等多個教育領域均有較深入的研究和實踐。各領域著作二十餘部,代表作有《平臺教育理念:尋找並成就屬於自己的人生》、《學習,就是找對方法》、《種豆如何能得瓜》等。

趙奐

  生物科教師,分子生物學博士。指導學生獲得「英特爾國際科技工程大獎賽」一等獎,指導學生團隊獲「國際遺傳工程機器設計競賽」金獎。著有《解讀生命體》等作品。

林祖榮

  生物科教師、國高中生物科教材作者,發表論文200餘篇,著有《新課程理念與實施》、《高中生物讀本》等作品。

图书目录

序言

演化:生命永恆的主題

第一章 地球上「亂撞」的能量如何被生命「收服」
一、生命「收服」原始地球上到處亂撞的能量
二、「從亂撞的能量到小能量包」──能量被有機小分子收服
三、「從小能量包到能量塊」──能量被有機大分子收服
四、「從大分子能量塊到細胞能量體、多細胞能量系統」──能量被有機生命體收服

第二章 從RNA到真核生物的演化
一、生命的特質──自我複製與資訊儲存
二、「原始生命推理版」──RNA
三、從生命乍現到神通廣大的原核生物
四、真核生物的出現

第三章 生命資訊處理能力的演化史
一、宏觀層次:生命對環境中繁複資訊的有效應對策略
二、微觀層次:生命面對資訊的基本反應
三、細胞中蛋白質分子幫忙實現「訊號→資訊」的轉化
四、神經細胞是「學習」的基礎,蛋白質分子是「記憶」的源泉

第四章 從「性」的發展歷史聊演化
一、從無性到有性
二、有性生殖的基礎──減數分裂
三、有性生殖中需要確保選擇的異性不是近親
四、「性別反轉人」的研究告訴我們真正決定性別的是基因

第五章 從「人」的發展通史看演化
一、化石中講述的人類發展通史
二、「基因組」中講述的人類發展通史

第六章 一直在演化的「演化論」
一、布豐、老達爾文還有拉馬克的「用進廢退」
二、達爾文的「自然選擇」與其開創的時代
三、自然選擇時代的新聲音──中性演化理論

 

图书序言

  • ISBN:9786263326767
  • 規格:平裝 / 202頁 / 17 x 23 x 1.01 cm / 普通級 / 單色印刷 / 初版
  • 出版地:台灣

图书试读

序言

  這本書是我們師徒三人合作的作品,林祖榮老師是我和趙奐的指導教授。我們三個人都是中學的生物老師。

  「生物學」教學於我們而言,並非單純工作那麼簡單,在生物學的學習和教授過程中,其博大的方法與思想、精謹的邏輯與系統、深廣的內涵與外延,無時無刻不在影響著我們的思維,使我們在生物學的海洋中暢遊時驚喜不斷、收穫連連;使我們面對紛繁複雜的世界時能夠從容不迫、鮮疑少惑。

  正是因為我們對生物學的喜愛,也是因為我們對生物學教學的喜歡,更是因為我們希望透過努力將這份生物學中的美妙帶給更多的孩子,所以我們決定編寫一本既有趣又適合中學生嚴肅閱讀的書籍。基於這種想法,就有了你手中的這本書。

  你手中這本有關生物學的書籍是有趣的,與只是知識概念羅列的課本相比,這本書不但告訴你「其然」,還會告訴你「其所以然」,讓你從死板的概念中跳脫出來,每一個概念的來龍去脈、每一個知識的前因後果都躍然紙上,讓你在不知不覺的「好玩」過程中理解生物學的本真。

  你手中這本有關生物學的書籍是嚴肅的,其中的每一個生物學概念、思想、方法都是經歷了很多學者細緻嚴謹的科學研究而獲得的。身為編寫者的我們並不是這些科學結論的研究者,我們能承諾給大家的是書中的每一個知識都有更為專業的生物學研究作為保障,也有更為專業的生物學專著或論文作為根據,有興趣的同學可以進行更為專業且深入的閱讀。

  本書的編寫首先要感謝的是學習生物學的同學們,正是你們的需求給予了我們靈感,正是你們的勤奮給予了我們動力;接下來要感謝的是和我們一樣熱愛生物學的生物組老師們,與你們並肩作戰是一種榮幸和幸福;再要感謝的是為本書的編寫提供了資料的生物學專業研究者們,我們只是站在巨人的肩膀上做了一件力所能及的事情,在編寫期間,我們有幸聯繫上了王立銘教授和朱欽士教授,他們的慷慨令我們感動不已,還有更多我們沒有聯繫到的研究者,在此一併表示感謝;還要感謝我們任教的實驗中學,是這個和睦的大家庭讓我們師徒三人有機會相遇、相知……此書的完成需要感謝的人太多,難免掛一漏萬,在此向所有幫助過我們的人表達我們的敬意。

  由於能力有限,書中難免有疏漏之處,歡迎大家交流、指正。

張超

用户评价

评分

這本書的封面設計就很吸引人,那種帶著歷史厚重感又充滿現代科技感的視覺風格,讓人忍不住想翻開看看裡面到底在講些什麼。我一直對人類起源這塊很有興趣,畢竟我們是從哪裡來,這問題光是想想就覺得很震撼。書名裡那幾個關鍵字,什麼基因組、遺傳學、演化論,聽起來就很硬核,但它敘事的方式似乎很平易近人。我特別期待看到作者怎麼把那些複雜的科學概念,用我們台灣人習慣的語彙和生活經驗去解釋,不會只是丟一堆艱澀的術語。畢竟,科學知識要真正走進大眾心裡,溝通的橋樑很重要,希望這本書在這方面做得夠到位。光是光碟上那些模糊的史前圖像和現代DNA雙螺旋圖案的交錯,就已經在暗示這場從遠古到現在的宏大敘事,讓人光是看到封面就開始腦補很多畫面了。

评分

拿到書之後,第一個印象是它的編排真的很有巧思,那種從大處著眼,再慢慢聚焦到細節的層次感,讀起來不會讓人有「迷路」的感覺。我記得以前讀一些科普書,常常會搞不清楚作者到底想帶我看到哪個時間點,但這本的脈絡非常清晰,就像導覽員帶著你走一趟時光隧道,每個轉角都有對應的證據和解釋。尤其在講到分子鐘的部分,那種把時間尺度具體化、甚至可以用「算」出來的概念,對我來說是非常新奇的體驗。我以前總覺得演化是個很慢、很抽象的過程,但透過書裡的論述,好像真的能感受到那種「滴答滴答」的計時聲,提醒著我們生命演變的精準度。這種將宏大歷史與微觀計算結合的寫法,讓我對「演化」這件事有了更立體、更科學的認識,不再只是課本上那些單薄的圖片和文字。

评分

老實說,台灣的科普閱讀市場上,很多關於演化的書常常會偏向某個極端,要不是過於學術化,讓人望而卻步,不然就是為了迎合大眾而過度簡化,失去了科學的嚴謹性。這本書的厲害之處,我覺得在於它找到了一個很棒的平衡點。它敢於觸及那些在學術界還在爭辯的議題,但處理的態度卻非常中立且尊重不同的觀點。舉例來說,關於特定基因突變如何影響行為模式的討論,書中不會直接給出「標準答案」,而是呈現出各種可能性及其背後的證據強度。這對於像我這樣,已經有點基礎知識,但又想進一步探索前沿研究的讀者來說,簡直是及時雨。它鼓勵讀者自己去思考、去判斷,而不是被動接受單一的結論,這才是真正的高品質知識傳遞。

评分

在閱讀過程中,我常常會停下來,反覆思考作者提出的幾個核心觀點,特別是關於「演化作為一種持續的探索過程」的論述。這本書讓我明白,「演化論」不只是一個描述過去的理論,它更像是一個指導我們未來研究方向的羅盤。它告訴科學家,下一步該去哪裡尋找證據、該用什麼樣的工具去驗證假設。對於我們這些生活在科技快速發展時代的人來說,這本書提供了一種穩固的基石,讓我們在面對新科技(比如基因編輯、人工智慧)時,能夠回歸到生命演化的基本邏輯去判斷其合理性與倫理邊界。它不只是科普,它簡直就是一本活生生的「科學方法論」教科書,教你如何以演化的眼光去看待這個不斷變動的世界,非常啟發心智。

评分

這本書最讓我感到驚艷的是它對「連結性」的強調。它不只是在講南方古猿如何變成智人,而是把這個過程放在一個更宏大的生命演化樹上來看待。書中提到,我們今天所有生命形式,從最小的細菌到最高的樹木,其間的遺傳密碼都有著千絲萬縷的聯繫。這種「萬物相連」的哲學意涵,比起純粹的科學事實更打動人心。它讓我們意識到,我們並不孤立於自然界之外,而是這場數十億年來不曾間斷的生命實驗的最新產物。這種宏觀視野,也讓我對台灣這片土地上豐富的生物多樣性產生了新的敬畏之心,因為我們都是同一場演化遊戲裡的玩家。這種對生命共同體的高度連結感,是許多只講人類學的書籍無法提供的深度體驗。

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