模式生物(Model Organisms)-上
台北市立第一女子高級中學生物科許一懿老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

生物學最重要的步驟之一在於進行實驗，實驗時需要選用適合的實驗材料，但是生物的種類如此之多，挑選適合的對象，便成為實驗成敗的關鍵；通常必須全面考量實驗材料的個體大小、生活史、是否容易培養操作，以及研究結果的適用性和經濟價值等條件。在生物學的發展過程中，有一些材料特別受到研究者的青睞，他們的研究成果也可廣泛應用到其他物種或是人類的身上，這些實驗材料的明星，就是模式生物。所謂的模式生物，是指為了解釋特定生命現象，被許多科學家共同採用而詳盡研究的生物；模式生物的研究結果，可幫助解釋其他物種的發育或遺傳等生理機制，特別是探索人類疾病的成因和解決之道，因為人體實驗不易進行且有違倫理。這些生物具備了一些共同的特性，包括：體積不大、生活史短、成本低廉、方便在實驗室培養和操作、容易繁殖且子代數目多、具有小量且不複雜的基因組等，而且研究的結果可以用來解釋其他生物類似的生命現象。在發育生物學、分子遺傳學以及細胞生物學的研究成果，將近百分之八十都是利用十種左右的模式生物為材料而得，許多諾貝爾獎得主也受惠於他們。 主流的模式生物包括：λ噬菌體(Phage Lambda)、大腸桿菌(Escherichia coli)、酵母菌(Saccharomyces cerevisiae)、線蟲(Caenorhabditis elegans)、果蠅(Drosophila melanogaster)、非洲爪蟾(Xenopus laevis)、斑馬魚(Danio rerio)、小鼠(Mus musculus)、大鼠(Rattus norvegicus ) 與阿拉伯芥(Arabidopsis thaliana)等，其中的噬菌體由於不具有代謝作用等生命現象，有時不被視為生物。
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寄生蟲(Parasitics)
臺北市立建國高級中學生物科劉翠華老師/國立臺灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

兩種生物生活在一起，其中一方受益，另一方受害，後者給前者提供營養物質和居住場所，這種生活關係稱寄生(parasitism)；如宿主提供營養給寄生蟲，寄生蟲則在宿主身上生長、繁殖，宿主卻因而受到損傷。以演化的角度來看，寄生蟲原來可能是宿主捕食的獵物，隨著時間的演進，其中一些個體較能抵抗捕食者的消化或免疫系統，便在捕食者體內生存下來，以捕食者為家；兩者共同演化的結果，捕食者就成為宿主了。 Continue reading →

人體寄生線蟲 (Human Parasitic Nematodes)-下
臺北市立建國高級中學生物科劉翠華老師/國立臺灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

以人為最終宿主的鉤蟲包括兩個種類： Necator americanus 和Ancylostoma duodenale。蟲體進入小腸的時候，會以口腔咬破腸道，將紅血球做為養份。會引起一些腸胃道症狀，如腹瀉、腹痛等。當身體內有很多鈎蟲寄生時，會造成缺鐵性貧血(Iron deficiency anemia)，嚴重時還會併發心臟方面的問題。 以其他動物為最終宿主的鉤蟲也會對人造成傷害。例如A.caninum 的絲狀幼蟲會入侵、寄生在人的皮膚而產生皮膚的一些病灶；而A. braziliense 的幼蟲會穿越皮膚而至小腸寄生；幼蟲移行至肺臟時也會引起肺部的一些症狀，如咳嗽等症狀。但這些鉤蟲在人體內無法發育出成熟的性器官，因此無法交配產卵。 Continue reading →

人體寄生線蟲(Human Parasitic Nematodes)-中
臺北市立建國高級中學生物科劉翠華老師/國立臺灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

蛔蟲感染通常發生在開發中的國家，它的生命週期約是1 年2 個月到1 年6 個月左右。一次吃進少量的感染性蛔蟲並不會有明顯的症狀。但如果數目變多的話，幼蟲在移行到肺部時(就是Larval migration)則會產生肺炎的症狀，而當大量的成蟲(adult worm)寄生在腸子時，它們愛鑽洞的天性則會造成腸胃道穿孔的問題，嚴重性的蛔蟲感染會造成腸胃道的阻塞(bowel obstruction)。

犬蛔蟲(Toxocara canis)以在犬科動物為最終宿主(final host)，生活史與蛔蟲相同，只是主角換成狗。人為其保幼宿主(paratenic host)，只會以幼蟲的型態寄生在宿主體內進行移行。在人體內感染之後，幼蟲不會在小腸中發育為成蟲，而會在各器官間游走，所以糞便裡不會發現犬蛔蟲的蟲卵。 Continue reading →

人體寄生線蟲 (Human Parasitic Nematodes)-上
臺北市立建國高級中學生物科劉翠華老師/國立臺灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

寄生蟲所包括的生物種類繁多，以下介紹世界盛行率最高的寄生蟲－線蟲。線蟲，從名字可知其為線狀的蟲體，是一種多細胞可由肉眼直接觀察的生物，如蛔蟲成蟲大約有二十到三十公分。基本消化構造有口腔、食道、腸道、肛門等構造，雌雄皆有。雄性有睪丸、輸精管、儲精囊等構造，尾端捲曲的，且有兩根交尾刺(spicules)，此為辨識雌雄線蟲非常重要的特徵。雌蟲有卵巢、子宮、陰道、陰門等構造，陰門通常在蟲體中間的位置，尾端尖且直。三大土源性線蟲病：蛔蟲、鉤蟲、鞭蟲，因其不耐寒，多分佈在熱帶地區。 Continue reading →

人類的痕跡器官(Vestigial organs)-下
台北市立第一女子高級中學生物科許一懿老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

有些痕跡則是看不到的分子構造，例如L-古洛糖酸內酯氧化酶 (L-gulonolactone oxidase) 的基因，在許多哺乳類動物體內具有功能，在人類身上卻因為突變而退化了，其基因的痕跡屬於一種偽基因(Pseudogene)。L-古洛糖酸內酯氧化酶基因的產物是負責合成維生素C前驅物的酵素，人類因此無法自行合成維生素C，必須從食物中取得。
演化學者估計，這個基因是在約6千3百萬年前，原始靈長類分支出幹鼻猴亞目(Suborder Haplorrihini)和原猴亞目(Suborder Strepsirrhini)的時候，累積了足夠的突變，因此，現生幹鼻喉亞目的眼鏡猴和類人猿等，已經不能合成維生素C，原猴亞目的懶猴、狐猴等，則保有這個能力。 當然，痕跡器官並非全然無用，甚至可能有新的功能。波士頓麻州綜合醫院(Massachusetts General Hospital; MGH) 的研究者Filip Swirski最近(2009)就發現了脾臟的特殊功能：儲存大量的單核球(Monocyte)，在心臟病發的時候，幫助病人心臟功能的復原。 Continue reading →

人類的痕跡器官(Vestigial organs)-上
台北市立第一女子高級中學生物科許一懿老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

人體的痕跡器官是演化過程中保留下來的構造或特性，這些構造目前對於維持人體的生存，似乎沒有用處，例如廣為人知的闌尾(Appendix)和扁桃腺(Tonsil)，如果因為發炎而被切除，並不影響個體的存活，因此痕跡器官被視為退化的象徵；同樣的構造也往往出現在和人類親緣關係較接近的靈長類動物身上，可以做為演化的證據。

蠕蟲狀的闌尾是盲腸前端的痕跡器官，盲腸對人類的草食性祖先而言，是一個重要的器官，其內的共生細菌可以幫助消化纖維素，現生的草食性動物仍然具有大型的盲腸，肉食性動物則無。 Continue reading →

哺乳動物紅血球的演化優勢 (Erythrocyte)
臺北市立第一女子高級中學生物科胡苓芝老師/國立臺灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

無脊椎動物中有些動物具有攜帶氧氣的蛋白質，如存在於蚯蚓血漿中的血紅素，或是節肢動物血淋巴中的血青素，但它們的載氧能力都遠不如脊椎動物演化出來的紅血球。脊椎動物的紅血球中惟有哺乳動物的紅血球無核，也無粒線體。

這種演化上的特殊性曾在國內2003和2006奧林匹亞複試A卷中，兩度提問「哺乳類特有的雙凹圓盤狀紅血球具有什麼優點？」。故本文擬以紅血球結構的特殊性，解釋其演化上可能具有的優點。 Continue reading →