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 (電子書)

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 (電子書) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

張超
圖書標籤:
  • 演化論
  • 基因組學
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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。
跨越時空的生命迴響:探索遺傳密碼與演化驅動力 簡介: 本書旨在引領讀者深入一場橫跨數十億年的宏大旅程,從地球上最早的生命跡象到當今複雜的生物多樣性。我們將暫別特定的人類演化主題,轉而聚焦於構成所有生命知識體係的基石——遺傳學、分子生物學、演化理論的基礎原理,以及它們如何共同描繪齣生命演進的宏偉藍圖。這是一部關於「變異、選擇與傳承」如何雕塑生命的史詩,探討生命如何應對環境的挑戰,並在時間的長河中不斷自我重塑。 第一部:遺傳學的基石——生命的藍圖與傳遞 本部分將詳述構成現代遺傳學的關鍵概念,為理解生命演化提供必要的技術和理論框架。 第一章:從孟德爾到分子世界 追溯遺傳學的起源,從宏觀的性狀分離與獨立分配定律,過渡到對微觀遺傳物質的認識。重點探討DNA作為遺傳信息的載體,其雙螺鏇結構如何實現精確的複製與傳遞。我們將深入解析基因的定義,以及等位基因、顯性與隱性性狀的概念,為後續探討演化中的基因頻率變化奠定基礎。 第二章:基因的錶達與調控 生命現象的根源在於基因的有效錶達。本章將剖析中心法則(從DNA到RNA到蛋白質)的各個環節,包括轉錄、RNA加工和轉譯。更重要的是,我們將探討基因錶達的複雜調控機製,從原核生物的操縱子模型到真核生物複雜的轉錄因子網絡。理解這些調控機製,對於解釋為何不同物種在相似的基因庫下能展現齣巨大的形態差異至關重要。 第三章:遺傳變異的源頭 演化是建立在變異之上的。本章將專注於遺傳變異的產生機製。我們將詳細討論基因突變(點突變、插入、缺失、基因複製)的類型、機理及其對生物體的潛在影響。此外,我們還會探討重組(減數分裂中的交叉互換)和染色體結構變異在產生新組閤和新性狀中的作用。理解變異的隨機性和普遍性,是認識自然選擇作用的先決條件。 第二部:演化理論的支柱——驅動生命變化的力量 本部分將聚焦於推動生命演化的核心動力,闡述達爾文理論的當代意義及其與現代遺傳學的深度融閤。 第四章:自然選擇的原理與模式 重申和深化自然選擇的四大基本要素:變異性、可遺傳性、過度繁殖和適應性差異。我們將分析自然選擇的不同作用模式,包括定嚮選擇、穩定性選擇和分裂性選擇,並探討這些選擇如何塑造種群的基因頻率,從而導緻生物適應環境的變化。 第五章:漂變與基因流動 除瞭適應性選擇,非適應性的演化力量同樣不容忽視。本章將詳細介紹遺傳漂變(Genetic Drift)的概念,特別是在小種群中隨機波動對等位基因頻率的影響,包括奠基者效應(Founder Effect)和瓶頸效應(Bottleneck Effect)。同時,基因流動(Gene Flow)——即不同種群間基因的交換——如何影響種群間的遺傳分化,也將是討論的重點。 第六章:新物種的形成——生殖隔離與物種概念 演化論的核心成果之一是物種的形成。本章將探討物種的定義(特別是生物學物種概念及其局限性)。重點分析生殖隔離機製(Prezygotic和Postzygotic隔離)的形成,並對異域物種形成(Allopatric Speciation)和同域物種形成(Sympatric Speciation)的具體案例進行剖析,展示演化壓力如何纍積,最終導緻新的生命形態齣現。 第三部:分子層麵的演化證據與計量 隨著生物技術的發展,演化研究進入瞭分子層麵。本部分將探討如何利用分子數據來驗證和量化演化過程。 第七章:分子鐘與演化時間軸 本章將介紹分子鐘(Molecular Clock)的概念,即基於中性突變纍積速率相對穩定的假設,利用基因或蛋白質序列的差異來估算物種分化的時間。我們將討論校準分子鐘所依賴的化石記錄和其他地球化學證據,以及如何利用分子數據重建更精確的生命演化時間錶,包括對生命起源的間接推測。 第八章:基因組學視角下的演化 從全基因組測序時代開始,演化研究獲得瞭前所未有的深度。本章將探討比較基因組學如何揭示演化過程。內容包括:同源基因(Homology)和直係同源基因(Orthology)的識別、基因重複(Gene Duplication)在產生新功能基因中的作用,以及非編碼區(Non-coding Regions)序列變化在調控演化中的重要性。我們將看到,演化不僅是基因的改變,更是基因組結構的重塑。 第九章:係統發生學與生命之樹的構建 本章將側重於如何通過生物的遺傳數據來重建生命之間的親緣關係。我們將介紹構建係統發生樹(Phylogenetic Tree)的主要方法,如最大簡約法(Maximum Parsimony)、最大概似法(Maximum Likelihood)和貝葉斯推斷(Bayesian Inference)。理解這些方法論,對於準確解讀任何生物分類群(無論是古代化石還是現存物種)的演化歷史至關重要。 結語:演化作為統一的科學語言 本書的最終目的,是展示演化論如何作為生命科學的統一綱領,將分子生物學、遺傳學、古生物學、生態學等看似獨立的領域有機地聯繫起來。生命不斷的探索與適應,其背後的機製始終圍繞著遺傳物質的變異和自然選擇的篩選。這場持續不斷的探索,構成瞭我們理解生命現象的基礎與未來方嚮。

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
  • EISBN:9786263327306
  • 規格:普通級 / 初版
  • 齣版地:颱灣
  • 檔案格式:EPUB流動版型
  • 建議閱讀裝置:手機、平闆
  • TTS語音朗讀功能:無
  • 檔案大小:7.2MB

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

這本書的齣版,對我來說簡直是及時雨啊!身為一個對生命科學充滿好奇心的颱灣讀者,過去總覺得演化論的內容有點「硬核」,要不是教科書那種刻闆的敘述,要不就是太過學術,讓人望之卻步。但這本新書的結構和視角,讓我覺得一切都變得活潑起來。特別是它將基因組學、遺傳學這些前沿的工具,巧妙地融入到達爾文那套宏大的演化框架中,讓人有種「原來科學是這樣進步的」豁然開朗感。作者似乎很懂得如何抓讀者的注意力,不會一開始就丟一堆拗口的術語。我特別欣賞它如何透過分子鐘這種工具,把數百萬年的時間尺度,拉近到我們能理解的範圍內,那種「時間感」的建立,遠比單純看年代數字要震撼得多。它讓我重新審視過去學過的知識,發現原來演化不是一個靜止的理論,而是一條持續不斷、充滿細節的探索之路,從最基礎的細胞機製,到物種的遷徙與分化,都建立在這條清晰的邏輯線上。

评分

說真的,讀完這本書,我對「演化」這兩個字有瞭全新的體會,它不再隻是國中生物課本裡那張簡單的樹狀圖。這本書的高明之處,在於它將演化視為一種「不斷的探索」。這聽起來很哲學,但書中透過具體的遺傳學證據,證明瞭生命體內的每一次突變、每一個基因的複製與替換,都是一次對未知環境的試探。我尤其對書中描述的那些分子層麵的機製感到驚奇,比如基因複製錯誤的纍積如何最終導緻瞭物種的巨大差異,這簡直是微觀世界裡最精彩的史詩。它讓我意識到,我們現在所處的每一個生命現象,都承載著數十億年來的「試錯」歷史。這種追溯根源的過程,讓知識的結構變得非常堅實,不再是零散的知識點,而是一張緊密交織的生命網。對於喜歡深度思考的讀者來說,這本書提供的視角絕對是值得細細品味的。

评分

整體來說,這本關於演化探索的著作,給我的感受是「紮實且激勵人心」。它沒有停留在空泛的哲學討論,而是緊扣著基因、遺傳的實際證據,將演化論從一個古老的理論,重新推嚮瞭當代科學研究的最前沿。我特別喜歡它在描述「探索」這個主題時所帶有的那種不斷求真的精神。科學的魅力就在於,它永遠在推翻舊的假設,建立新的模型。書中對於未來可能的研究方嚮和仍未解之謎的探討,也展現瞭作者對這個領域的熱情與前瞻性。對於任何想要深入瞭解生命如何走到今天的颱灣讀者,這本書絕對是一部不可多得的佳作,它不僅提供瞭知識,更提供瞭一種思考生命與時間的全新角度,讓我對科學的嚴謹與美麗有瞭更深層次的敬意。

评分

這本書的核心思想脈絡——「演化是生命科學體係的思想脈絡」,這點我深錶贊同。它不僅僅是一門學科,更像是一種看待生命現象的「濾鏡」。當我用演化的眼光去看待現代醫學中齣現的抗藥性問題,或是農業上作物的改良,我立刻就能理解背後的驅動力是什麼。這本書讓我建立起一個強大的認知框架,能夠融會貫通不同生命科學領域的知識。例如,當讀到基因組學如何幫助我們重建古人類的遷徙路線時,那種宏大的歷史感和精確的數據支持結閤在一起,真的非常過癮。它讓我明白,生物學的進步,往往建立在我們能問齣更精準的問題上,而演化論恰恰提供瞭那個最基礎也最宏觀的提問基礎。這本書無疑是為這個框架提供瞭最紮實的磚石。

评分

這本書的寫作風格,對我這種非專業背景的讀者來說,非常友善,但又保有足夠的學術深度,這點極其難得。我過去常遇到的問題是,科普書為瞭追求易讀性,常常犧牲瞭論證的嚴謹性,但這本書顯然掌握瞭很好的平衡。它在介紹複雜的分子鐘校準技術時,並沒有直接拋齣公式,而是用比喻和清晰的邏輯推演,引導讀者去理解時間如何被「量化」。這種教學方式讓我感覺自己像個實習生,而不是一個被動的接收者。而且,書中穿插的許多關於人類演化歷程的例子,更是讓人讀來津津有味,從南方古猿到我們的直係祖先,每一步都充滿瞭戲劇性的轉摺。它成功地將龐大的演化時間線,轉化為一連串扣人心弦的故事,讓人忍不住想一口氣讀完。

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