國中自然課程第二冊2-4突變~性聯遺傳~課程補充資訊
資料來源:http://www.youtube.com/watch?v=GMrGLNQOuvQ
資料來源:http://www.youtube.com/watch?v=GMrGLNQOuvQ
資料來源:http://www.youtube.com/watch?v=meArAozClew
資料來源:http://www.youtube.com/watch?v=72raOokK7Vk
1933年諾貝爾生理醫學獎
摩根(Thomas Hunt Morgan) |
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摩根(Thomas Hunt Morgan),美國人,出生於肯達基州列克士頓(Lexington, Kentucky, U.SA.)生於西元1866年9月25日,卒於西元1945年,於西元1933年獲頒諾貝爾生理醫學獎;他是美國哥倫比亞大學的遺傳學家及胚胎學家,也是現代遺傳學的奠基者(註1、2、4)。 1865年的秋天,在奧地利布台恩自然科學協會的年會上,孟德爾(Gregor Johann Mendel)發表了「植物雜交實驗」的論文,孟德爾在論文中論述了生物遺傳的規律,並提出了「遺傳單位」(即今天所說的「Gene」)的概念,但當時這個理論並沒有受到眾人關注及贊同(註3)。 1866年,孟德爾的論文在雜誌上公開發表,但依然無人喝采。但在同年,摩根出生於這世上。小時候的摩根,就對博物學(natural history)有極大的興趣,對大自然的一切充滿了好奇心,經常觀察昆蟲是如何採食、如何築巢。 |
有時他還會把捕捉到的蟲、鳥帶回家解剖,觀察他們身體內的構造;甚至在十歲那年,他收集許多鳥、鳥蛋及化石。摩根對於知識的熱愛,使他在學習上傾注了極大的熱情;1880年,摩根初中畢業,考入了肯塔基州立學院的附屬高中;1882年摩根順利的升上了大學,學習數學、化學、天文學、博物學、農學和應用工程學,他最感興趣的博物學貫穿於大學四年的課程之中。摩根對博物學的愛好一直延續到他的晚年,他日後從事胚胎學與遺傳學的研究,皆因博物學奠下深厚的關係(註3、4)。大學畢業之後,摩根考入霍普金斯大學,學校特別注重基礎研究與培養學生動手實驗的能力;此外,學校還非常重視透過實驗培養學生嚴謹求實的科學精神和嚴肅認真的工作態度。當時的生物學系主任馬丁(H. Newell Martin)教授曾告誡學生:「不要以為實驗室中的設備是自動化的『生理灌腸機』–從這頭塞一隻動物進去扳手一拉,另一頭就出來了重要的科學發現。」(註3) 摩根在霍普金斯大學富有特色的教學之下,為日後的研究打下良好的基礎,並使他形成了「一切都要經過實驗」的信條,他崇信實驗結果更勝於權威們的結論。他曾經對達爾文的演化論和孟德爾的遺傳學說抱持懷疑態度,但實驗的結果使他信服了上述的學說,並將其進一步發展和使之完善。他取得的一系列重要研究成果,幾乎都是從實驗中得到的。(註3) 1890年,摩根獲得了霍普金斯大學的博士學位。在取得博士學位間與之後的十多年裏,摩根主要從事於實驗胚胎學的研究。1900年,孟德爾逝世16年後,他的遺傳學說才又被人們重新發現,摩根也逐漸將研究方向轉到了遺傳學的領域(註3)。摩根在霍布金斯大學主修海洋生物學及發生學。為求進一步的深造,他到當時世界一流的發生學學家集在一堂的義大利拿波里的臨海實驗所去留學一年。在那裡,他與年輕的發生學學者托利舒一起研究,體會到實驗對發生學的重要性。1904年,就任哥倫比亞大學實驗動物學教授之後,摩根開始用果蠅做遺傳的實驗。許多年輕的研究生跑去他的實驗室參加他的實驗。轉眼之間,他的實驗室被養果蠅的瓶子占滿。因此大家都把實驗叫做果蠅之家。果蠅是一種非常小的生物,表型特徵明顯,最喜歡聚集在腐敗的水果上面,他的卵在一天之內就能變成細細的白色幼蟲,其唾腺細胞內又有巨大染色體可供觀察研究,兩三天後化蛹,五天之就變成長著翅膀的成蟲。果蠅從卵到成蠅的生命週期,只有十天左右,一年之中可以傳三十代,是最適合做遺傳實驗的生物,對遺傳的研究非常方便。開始養果蠅之後,摩根很快就分離出種種變異體。1906年,摩根發現了,雌果蠅細胞裡的四對棒形染色體是成對的;而雄果蠅細胞裡的四對染色體裏,有三對是棒形染色體,有一對是由一對棒形染色體和一個鉤形染色體組成的。棒形染色體稱為X染色體,鉤形染色體叫Y染色體,也叫性染色體。這個發現告訴摩根,生物性別的遺傳是由性染色體決定的。1910年的四月,偶然到實驗室來玩的叫做普利地斯的學生發現一個瓶裡有隻果蠅的眼睛跟一般的紅色不一樣,帶著白色。這隻果蠅即成為孟德爾遺傳、染色體遺傳、以及性聯遺傳的奠基石。 這隻白眼果蠅是雄性的,遂使之與另一正常的紅眼雌蠅交配,所生的F1全為紅眼果蠅。按孟德爾的觀點,白眼基因對紅眼基因是隱性。再使F1自交,則在所生的F2中,發現有3/4的紅眼果蠅,1/4的白眼果蠅。這與孟德爾一對性狀遺傳的結果相符,原不足為奇,但是令人感到詫異和值得注意的現象,乃為這些白眼果蠅何以都是雄性?對於此類身體上的某些性別在遺傳上與性別發生直接關連的現象,即稱為性聯遺傳。對白眼果蠅性聯遺傳的正確解釋,是認為白眼基因位於X染色體上,而Y染色體上並無其對偶基因,所以在缺乏對抗的情形下,此一隱性基因所代表的性狀就會單獨表現於雄體。這種伴隨著性別遺傳現象表示著決定雄性的遺傳子和白色眼睛的遺傳子有密切的關係,摩根看到了一個孟德爾沒有想過的問題,其重要線索控制白眼基因在X染色體上。接著查了種種變異體的結果,知道了那種關係一共有四種集團。果蠅有四種染色體,所以那些事實暗示著遺傳子規則地排在染色體上面。摩根調查了六百種之多的變異體之後,於1926年著作「遺傳學說」,確立了「染色體遺傳學說」(註1、2、5、6)。 他透過著名的「果蠅(Drosophila melanogaster)實驗」,證明並發展了孟德爾遺傳學理論。他認為染色體適宜傳性狀傳遞機制的物質基礎,而基因是組成染色體的遺傳單位,基因的突變會導致生物體遺傳特性發生變化,由於此研究成果,摩根於1933年獲得了諾貝爾生理醫學獎(註3)。 摩根是現代遺傳學之父。今天的生物技術、DNA重組、基因重組、基因選殖技術等等,已經並將繼續改變世界的面貌,這些都建立在摩根所創立的現代經典遺傳學的基礎上。 參考資料: |
資料來源:http://www.bio.fju.edu.tw/excel/content06/detail/193x/1933.htm
動物名[ 黑冠麻鷺 ]
科別:
學名:黑冠麻鷺
別名:
英文名:Tiger Bittern;Gorsakius melanolophus
型態特徵:
生態習性:日漸稀有的鷺科鳥類,近五年來在校區高樹層穩定繁殖,十分可喜。多半出現於林下,步行翻掘啄食昆蟲和蚯蚓。原本十分羞怯,但在人來人往的校區似已適應,甚至曾有學生穿越草坪時踢到幼鳥。
外型特徵:體長47公分,頭上黑色,後頭有冠羽。成鳥眼先藍色,腹面淡黃褐色。幼鳥背面灰褐色,密布黑、白色細紋。常發出「波-波-」的聲音。不太怕人,在校園中可以見到牠們站在校長室、校警隊及約農路旁的草坪上。
校園分布位置:文理大道、約農河、宿舍區和生命科學系系館。
資料來源:
影片:https://www.youtube.com/watch?v=yBgdidOitWw
文字:http://thugo.thu.edu.tw/chinese/03_ecological/02_detail.php?eid=182(東海環境與服務教育)
■ ?如果達爾文的《小獵犬號航行記》(Voyage of the Beagle)是在二十世紀才在台灣被翻譯為中文並出版,那可能會如實譯為「米格魯(Beagle)號航行記」。
小獵犬號的第二次航行中,航經阿根廷火地島海道,由隨船畫家Conrad Martens所繪。(出自wiki.en)
《小獵犬號遊記》出版於1839年,風行一時,為達爾文在通俗文化市場上贏得了聲名。事實上,在這一年一月底,他當選了皇家學會會員(今日的英國皇家學會會員,約略相當於國內的中央研究院院士);二月當選動物學會會員。而前一年起,他已是倫敦地質學會榮譽秘書(總幹事)。所以二十九歲的達爾文,已擠身 「名流」之林,讓專家學者和知識大眾產生了深刻的印象。有誰想得到,當年達爾文在父親眼中是個「很平凡的孩子,智力簡直在水平之下」呢!父親擔心他不務正業,唯恐他「玷辱」家門!
當然,達爾文隨小獵犬號出航五年的經歷是關鍵。這次航行不僅是達爾文人生的轉捩點,也是現代生物學的里程碑。在出航之前,達爾文已受過當時英國最好的「自然史」訓練,劍橋大學望重一時的植物學家韓斯洛 (Henslow, 1796-1861)、地質學家賽吉衛(Sedgwick, 1785-1873),都是他的業師。他登上小獵犬號後,飄洋過海,勘察異域,徜徉在大自然的胸懷之中,端的是上窮碧落、下鑽黃泉。這樣的磨練,在達爾文的思想發展過程中扮演的角色,無庸詞費。
但是達爾文受邀登上小獵犬號,還有別的面相值得我們注意。首先是英國海軍隨艦「自然學者」的傳統;其次是達爾文受邀的背景,以及學術研究的社會基礎。
自然學者
十九世紀的英國,事實上是自然科學的「後進」國。例如法國的臨床醫學、德國的生物醫學當時都已有重大的突破,英國(與美國)的有志青年都到巴黎或德國大學深造。但是為什麼是英國人達爾文提出了「生物演化論」,而不是法國、德國的學者呢?這裡就必須談談英國的「自然史」傳統與「自然學者」了。
「自然史」(natural history)本來與「歷史」并沒有什麼特定的關連,natural history的本意是「自然誌」或「自然研究」。到了十八世紀,由於地質學、地層學、古生物學的發展,「地球、自然有一發展的歷史」這個觀念才逐漸在學界興起,「自然誌」這時自然地就轉變成「自然史」了。「自然學者」就是研究「自然史」的學者。
《小獵犬號遊記》可以當作十九世紀初期英國「自然史」的一個「標本」。其中包括地質、地貌的觀察,古生物、現生物的分布與描述,甚至對各地土著的人類學觀察。從「自然史」衍生出的學問,古生物學、比較解剖學、分類學、生物地理學、生態學、人類學,是其中的大宗。讀者可以發現,它們都是《小獵犬號遊記》的主要內容,也是達爾文發展演化論的主要資料。同時,由於自然史頗為「籠統」,在「科學」中反而是最平易近人的。自然史著作一直是「通俗科學」讀物中的主流,在達官貴人、名媛淑女、知識大眾之間,是重要的社交話題。
當然,自然史並不只是學究的事業、風雅的裝飾。自然學者收集的資料,對帝國殖民與擴張是戰略與戰術的情報。英國的軍艦上,隨艦外科醫師兼任官方的自然學者。英國在十九世紀已經建立了海上霸權,英國軍艦航行四海,通行無阻,為自然史研究奠定了堅實的基礎。因此英國雖然在生物醫學(或微觀生物學)方面落後歐陸諸國,在巨觀生物學方面卻有突破。達爾文本人不用說了,當年他身邊的「年輕黨羽」,如解剖學家赫胥黎(Huxley, 1825-1895)、植物學家虎克(Hooker, 1817-1911),都曾在軍艦上擔任外科醫師。說英國的演化生物學,是在大洋異域打造的,並不誇張。?
小獵犬號航行記英文版的書封
紳士學者
但是,達爾文不是英國海軍聘雇的隨艦自然學者,他是艦長的私人「旅伴」,必須負擔一切開銷,包括在船上的伙食。例如「船資」就要五百英鎊;置辦隨身裝備,非錢莫辦,例如望遠鏡花了五英鎊,一隻來福槍五十英鎊,還有顯微鏡等等(赫胥黎1846年年底出航時,薪資每月不過十一英鎊,1845年達爾文出售 《小獵犬號遊記》的版權,也才得一百五十英鎊)。估計達爾文在將近五年的航程中,花費超過一千英鎊。那麼,為什麼小獵犬號的艦長有這個需求?他憑什麼相信能找到這麼一位旅伴?什麼樣的人會接受這樣的邀請?
當時費茲羅(Fitzroy, 1805-1865)是小獵犬號的艦長。1826~1830年間,小獵犬號第一次到南美洲測繪海岸,艦長中途自殺,由費茲羅代行艦長職務。費茲羅出身貴族,舅舅擔任過外交部長,與國王喬治四世(1820~30在位)和威靈頓公爵有深厚交情。費茲羅對自然史也極有興趣。小獵犬號這次測量南美海岸的任務失敗了,他奉令在返航期間收集一切自然史資料。歸途中造訪了南美洲最南端的火地島(1830年)。這兒費茲羅遇見了大概過著最「原始」生活的印第安人。他們在冰天雪地的環境中,幾乎不著寸縷,居住的是茅草篷。費茲羅在這兒「收集」了四個原住民上船,回到倫敦。他出資「改造」他們,教他們學習「文明」信仰、禮儀、農牧技能。期望有朝一日這幾個人回到他們祖先的家園,傳布文明的福音,擔任大英帝國的貿易買辦。小獵犬號再度到南美測繪海岸的任務,可能是費茲羅的親人遊說海軍部的結果。這樣,他就可以親自押運他的實驗品返鄉了。
這回出航費茲羅已升任艦長。他想帶上船的,不只是那幾位已受文明洗禮的火地島人,還有一位私人旅伴。為什麼?根據英國海軍當時的傳統,艦長與屬下不僅在指揮體系上有上下之別, 在社會空間上也隔離開來。例如,艦長在自己的艙房中獨自進餐,與屬下絕無私交。費茲羅出身貴族,更疏遠了他與屬下的距離。在遠洋航行漫長的旅途中,艦長過的是孤絕的生活,非有堅忍剛毅的性格不足以擔當。小獵犬號前任艦長在任務中途自殺,費茲羅收拾殘局,想必感觸良多。
更讓費茲羅擔心的是,他的血液中也許流著「易於瘋狂」的遺傳因子。1822年費茲羅的舅舅,就是在外交部長的位子上自殺的,據說是因為受不了巨大的工作 /政治壓力。他在自殺之前已有「精神崩潰」的徵狀。身邊若有一位旅伴,平日共餐、談話,可以紓解寂寞鬱悶,放鬆因為工作而繃緊的神經。這位旅伴最起碼的條件,就是出身不能太差,必須與費茲羅的「社會階級」相當。達爾文生於「紳士」家族,又是劍橋畢業生,等於已經拿到了進入上流社會的護照。因此達爾文登上小獵犬號,是當費茲羅的旅伴,而不是船上的「自然學者」。小獵犬號上已有隨艦外科醫生,他才是艦上的自然學者。不過此人與費茲羅、達爾文兩人都處不來,出航 不久就告病求去,讓日後達爾文得以用「小獵犬號隨艦自然學者」的身分寫作《小獵犬號遊記》。這並非費茲羅的初衷。
達爾文登上小獵犬號的「階級考量」,也反映在達爾文父親的態度上。起初他反對兒子應徵,理由中並不包括「不事生產、花費浩繁」。他擔心的主要是達爾文從來就沒「安定下來」過,唯恐從小不務正業的兒子,飄洋過海之後更難安分守己。
錢不是問題。
但是費茲羅徵募旅伴的「廣告詞」中,的確列出了這個「職位」的「好處」:那就是到南美、南太平洋從事自然史調查的機會。事實上小獵犬號並不缺自然學者, 艦上已有一位官派的,艦長也是個自然學者。可是「艦長的自費旅伴」這樣的職位,別說沒錢免談,即使有錢的人,平白無故的,幹嘛呀?當然得有「好處」。自然史調查的機會,在當時的確是個值得下海的理由。例如獨立想出天擇理論的華萊士(Wallace, 1823-1913),由於家貧,到南美和馬來群島調查、採集自然標本。他就是借錢付船資,再以出售標本的收入償付。至於上流社會的人士,學術研究一直都是階級的裝飾品/使命,「自然史學者」這個頭銜,可是很受尊敬的。達爾文的舅舅(後來成了岳父),就是以這個理由說服了他父親讓他上船。換言之,對於上流社會人士,即使坐食家產、不事生產,仍須「務正業」。而自然史研究是正業。
在英語世界裡,「職業科學家」大概要到十九世紀下半葉才出現。在達爾文隨小獵犬號出航前後,不僅「科學家」(scientist)這個詞才剛鑄造出來,並不流行,而且靠科學研究維生的機會也絕無僅有。當年學術研究的動力是維持門第,家產是學術的燃料。
資料來源:2010 四月 27 Posted by fusa in 王道還老師區 | 2 Comments (撰文 ∣ 王道還)
原載《科學月刊》1998年9月號
文字部分轉載自:通俗科學網
目前發現的化石中,最早的可以回溯到三十多億年前的藍綠藻;它具有簡單的構造。但絕大部分的化石,都出現在六億年前之後。我們所關心的、主要的生物演化現象大多發生在此之後,於是科學家將此後的地球歷史時期分為古生代、中生代和新生代三個代。
科學家發現地球曾經歷了數次的大變動,相對地造成生物群集的改變。當地球上的生物形成第一次的群集,通常先有大規模的滅絕,而後才有適應新環境的生物大繁衍,如此週而復始,形成了今日地球上的生物風貌。大體而言,地球上陸續出現的主要生物是由低等而高等的,由簡單而向複雜的方向進行的。就以脊椎動物為例,其在地球上構成主要種類的次序是:
–>鳥類 | |
魚類 —> 兩生類 —> 爬蟲類 < |
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–>哺乳類 |
這個次序恰等於第十章所說的分類次序。想想看,為什麼生物分類中對各物種的先後安排,恰等於生物演化的主要途徑上各種物種發生大繁衍的次序呢。
資料來源:http://content.edu.tw/junior/bio/tc_wc/textbook/ch09/text-ch09-3.htm#第三節
第二節】 演化的證據
能說明生物演化的現象並不少,其中最直接的物證是埋藏在地層中的化石。常見的化石是過去時期生物的堅硬部分,如骨骼、牙齒,細胞壁等所形成。另外,也有其他種類的化石,如空模(圖9-4)、足跡和琥珀中的生物遺跡等。生物學家經由化石出土時,它在地層中所處的岩層位置,可瞭解該化石所代表生物體的生存年代;經比較一系列相關化石的形態差異,可明瞭相關物種的演化過程;或透過形態、生理的相關性,可推測當時的生活概況等。
一系列完整的化石最能說明該特定類別生物的演化過程。在北美洲,古生物學家曾挖掘到一系列馬的化石。根據這些化石系列,我們可以發現:馬在演化過程中,前肢的趾由四趾變為單趾(圖9-5),體型由小漸漸變大。科學家根據馬腳趾的變化,更進而推測:早期的馬生活在叢林中,所以長有適合抓地慢走的四趾,後來由於逐漸遷移至草原,因而演化成適合跳躍奔跑的單趾。
演化的證據不僅來自分析生物化石的形態變化情形,比較現生物種的相關性,例如形態、胚胎發育等的異同,也能提供必要的訊息。另外,確定相關物種的關係後,這些物種的地理分布關係也提供重要的提示,據以推論物種間的演化關係。 |
資料來源:http://content.edu.tw/junior/bio/tc_wc/textbook/ch09/text-ch09-2.htm#第二節