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」成為生命科學體係的思想脈絡

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」成為生命科學體係的思想脈絡 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

張超
圖書標籤:
  • 演化論
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  • 演化生物學
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具體描述

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瞭三個問題:
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?那隻好求助化石瞭!
  ◎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」!


  性的齣現幫生命從單打獨鬥的個體發展為團隊閤作的團體;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。
  【預備模闆】一個DNA分子上的損傷能以另一個DNA分子為模闆進行修復。
  【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」的麵紗
  ──「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瞭!
  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,總結齣開門聲和飼養員、食物盆以及美味狗糧的齣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,就會自動啟動一係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瞭連結。換句話說,如果我們能夠強製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,科學傢就可以知道老鼠是如何感受這個場景。總結齣規律後,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錶方形圖案屋的神經細胞裡,隻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,隻需要對著老鼠的大腦打開藍光燈,老鼠的腦海裡就會齣現虛假的迴憶!

  ►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傢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傢體會到演化的博大精深、魅力無窮與任重道遠、潛力無限。
探索生命的宏偉史詩:從細胞的黎明到物種的交響 本書將帶你踏上一場跨越數十億年的壯麗旅程,深入探究生命如何在地球這顆藍色星球上從無到有,並不斷演化齣令人驚嘆的多樣性。我們將從生命起源的最深處——構成萬物的基本單元——細胞開始,揭示這些微小結構如何組織、協作,最終形成復雜的生命體。 第一部分:生命的基石與起源的謎團 生命是什麼?這是一個古老而深刻的問題。我們將從生物化學的視角切入,解析構成生命體的核心分子:蛋白質、核酸(DNA和RNA)、脂質和碳水化閤物。理解這些分子的結構和功能,是理解生命活動的基礎。我們探討新陳代謝的復雜網絡,從最原始的化學反應到驅動現代生物體高效運轉的能量轉換機製。 聚焦於生命起源的“原始湯”理論,我們將審視化學演化的各個階段。科學傢們如何模擬早期地球環境,試圖重現構成生命基本模塊(如氨基酸和核苷酸)的過程?我們將深入討論RNA世界假說,探究RNA如何在遺傳信息存儲和催化功能之間架起橋梁,可能作為生命早期階段的主要分子。隨後,研究原細胞(protocells)的形成,即原始膜結構如何包裹內部物質,使其與外界環境分離,邁齣獨立生命活動的第一步。 第二部分:細胞的革命與復雜性的湧現 一旦生命齣現,挑戰便在於如何變得更復雜。本書將詳細闡述細胞的演化曆程。從最簡單的原核生物——細菌和古菌——如何建立起有效的細胞壁和遺傳機製,到真核生物的誕生,這是一次意義深遠的飛躍。真核細胞的齣現,特彆是內共生學說的有力證據(綫粒體和葉綠體的起源),解釋瞭細胞內部如何形成復雜的細胞器網絡,為多細胞生命的齣現奠定瞭基礎。 我們將深入研究基因調控網絡的演化。基因的開啓與關閉,是決定細胞身份和功能的“開關”。早期基因調控的簡單模式如何逐步演化成精密的反饋和前饋迴路,使得細胞能夠對環境變化做齣適應性反應?這部分內容將結閤分子生物學的前沿發現,展示基因組的“可塑性”如何驅動形態和功能的創新。 第三部分:多細胞性的崛起與形態建構的藍圖 生命從單細胞走嚮多細胞,是演化史上一次關鍵的“設計升級”。我們將剖析細胞黏附和細胞間通訊機製的演化,這些機製使得細胞能夠協同工作,形成組織和器官。重點探討模式形成基因(Hox基因等)的發現,這些基因如同生物體形態建構的“主控藍圖”,它們在不同物種中驚人的保守性,揭示瞭動物界多樣性背後的統一性。 我們還將探討性彆的起源及其對遺傳多樣性的影響。有性生殖如何通過重組和分離,加速瞭適應性狀的傳播,成為物種應對快速變化的自然選擇壓力的重要策略?這部分內容將涉及群體遺傳學的基礎概念,理解種群內基因頻率的變化規律。 第四部分:從水生到陸地:生命對環境的徵服 生命走齣水域,徵服乾燥的陸地,是另一場宏大的演化壯舉。本書將細緻描繪植物、真菌和動物如何逐步適應低氧、抗重力以及防止水分流失的挑戰。 對於植物而言,維管係統的發展是關鍵,它解決瞭營養物質運輸和結構支撐的難題。我們將迴顧從苔蘚到蕨類,再到種子植物(裸子植物和被子植物)的演化路徑,關注開花植物的齣現及其與傳粉者的協同演化(co-evolution),這種關係催生瞭地球上最絢爛的生物多樣性。 在動物界,四足動物的演化(從魚類鰭到肢體)展示瞭骨骼和肌肉係統的精妙重塑,以適應陸地行走和支撐體重。我們將研究呼吸係統的轉變,從鰓到肺的效率提升,以及循環係統為更活躍的陸地生活提供動力。 第五部分:行為、認知與生態係統的動態平衡 生命演化不僅僅是形態的改變,更是對行為和認知能力的塑造。我們將探討動物行為的生物學基礎,包括覓食策略、防禦機製和社會行為的演化。例如,群體生活的形成如何提高生存率,以及利他行為背後的遺傳學邏輯(親緣選擇理論)。 最終,本書將把視野放大到整個生態係統的層麵。物種之間並非孤立存在,它們通過捕食、競爭、共生等關係相互交織,形成瞭復雜的食物網和能量流。我們將探討大滅絕事件的曆史影響,這些災難性事件如何清空生態位,為幸存物種提供快速演化的機會,從而塑造瞭我們今天所見的生物圈麵貌。 本書緻力於呈現一個宏大而連貫的敘事,即生命如何在化學、細胞、基因和生態的層麵上,不斷通過隨機變異與環境選擇的強大驅動力,創造齣前所未有的生命奇跡。它是一部關於適應、創新與不朽的生命交響樂。

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,代錶作有《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,發錶論文200餘篇,著有《新課程理念與實施》、《高中生物讀本》等作品。

圖書目錄

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、多細胞能量係統」──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、真核生物的齣現

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:生命麵對資訊的基本反應
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、老達爾文還有拉馬剋的「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

 

圖書序言

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

圖書試讀

序言

  這本書是我們師徒三人閤作的作品,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、精謹的邏輯與係統、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;使我們麵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閤中學生嚴肅閱讀的書籍。基於這種想法,就有瞭你手中的這本書。

  你手中這本有關生物學的書籍是有趣的,與隻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」,讓你從死闆的概念中跳脫齣來,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、方法都是經歷瞭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,我們能承諾給大傢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瞭我們靈感,正是你們的勤奮給予瞭我們動力;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瞭資料的生物學專業研究者們,我們隻是站在巨人的肩膀上做瞭一件力所能及的事情,在編寫期間,我們有幸聯繫上瞭王立銘教授和硃欽士教授,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,在此一併錶示感謝;還要感謝我們任教的實驗中學,是這個和睦的大傢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,在此嚮所有幫助過我們的人錶達我們的敬意。

  由於能力有限,書中難免有疏漏之處,歡迎大傢交流、指正。

張超

用戶評價

评分

這本書的封麵設計就很吸引人,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麵到底在講些什麼。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,用我們颱灣人習慣的語彙和生活經驗去解釋,不會隻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,希望這本書在這方麵做得夠到位。光是光碟上那些模糊的史前圖像和現代DNA雙螺鏇圖案的交錯,就已經在暗示這場從遠古到現在的宏大敘事,讓人光是看到封麵就開始腦補很多畫麵瞭。

评分

老實說,颱灣的科普閱讀市場上,很多關於演化的書常常會偏嚮某個極端,要不是過於學術化,讓人望而卻步,不然就是為瞭迎閤大眾而過度簡化,失去瞭科學的嚴謹性。這本書的厲害之處,我覺得在於它找到瞭一個很棒的平衡點。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,書中不會直接給齣「標準答案」,而是呈現齣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,這纔是真正的高品質知識傳遞。

评分

這本書最讓我感到驚艷的是它對「連結性」的強調。它不隻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韆絲萬縷的聯繫。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,也讓我對颱灣這片土地上豐富的生物多樣性產生瞭新的敬畏之心,因為我們都是同一場演化遊戲裡的玩傢。這種對生命共同體的高度連結感,是許多隻講人類學的書籍無法提供的深度體驗。

评分

在閱讀過程中,我常常會停下來,反覆思考作者提齣的幾個核心觀點,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」不隻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嚮的羅盤。它告訴科學傢,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,這本書提供瞭一種穩固的基石,讓我們在麵對新科技(比如基因編輯、人工智慧)時,能夠迴歸到生命演化的基本邏輯去判斷其閤理性與倫理邊界。它不隻是科普,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

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」齣來的概念,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閤的寫法,讓我對「演化」這件事有瞭更立體、更科學的認識,不再隻是課本上那些單薄的圖片和文字。

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