人類的靈魂之窗 – 眼睛（Eyes）
台北市忠孝國民中學自然領域張馨文實習老師/國立台灣大學動物學研究所陳俊宏教授責任編輯

生物體對於外界的感應接收包含光線的接收，凡舉渦蟲的眼點、昆蟲的單眼及複眼，到人類的眼睛都是視覺系統中主要的感覺器官。

人類的眼睛如同一台精細的照相機，眼皮像鏡頭蓋般保護眼睛；鞏膜就是俗稱的「眼白」，具有支撐眼珠的功能；角膜像鏡頭保護鏡具保護及滋潤眼珠的功能；水晶體像似鏡頭有對焦的功能；睫狀肌的收縮牽動虹膜，可改變瞳孔的大小，如同光圈一般，可控制光線進入量；影像最後在底片般的視網膜上激發感光細胞。人類左右雙眼的視野大部份會重疊，雙眼可同時注視同一物體，然因兩眼對同一物體的視角不同，此視差經過大腦視覺中樞將之校正分析，所以可產生立體視覺。

腦神經中的外旋神經、動眼神經及滑車神經可支配眼睛的六條眼外肌，三對相互拮抗的眼外肌中，外直肌與內直肌為水平運動拮抗肌；上直肌與下直肌為垂直運動拮抗肌；上斜肌與下斜肌為旋轉運動拮抗肌。左右共12條眼外肌控制眼球的轉動，如果有神經麻痺或眼肌的病變情形發生會導致斜視。 Continue reading →

台灣龜山島的熱泉生態系（Hydrothermal Vent Ecosystems）
高雄市高雄女中生物科蔡佩珊實習老師/國立台灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯

台灣龜山島海域有許多淺海熱泉(shallow-water hydrothermal vents)噴口，隨時會噴出高溫硫磺煙柱和有毒火山氣體，出口溫度高達攝氏六十五度至一百一十六度，強酸高熱的毒性環境讓眾多生物避而遠之。但烏龜怪方蟹(硫磺怪方蟹, Xenograpsus testudinatus)卻能大規模地聚集在噴口裂縫中，為當地唯一肉眼可見的生物，在長五百公尺、寬兩百公尺範圍內，估計數量在一仟萬隻以上。

”怪方蟹”最早在1975年於日本小笠原群島新冒出的火山島海域發現，棲地在淺海噴發熱泉附近、水深十公尺至一百公尺處，背殼略成方形，經生物科學家分類為短尾亞目、方蟹科、怪方蟹屬，1997年正式發表為世界新種”Xenograpsus novaeinsularis”。1999年台灣和新加坡學者在龜山島海域發現類似日本小笠原群島的怪方蟹，並在2000年正式發表為世界新種，因發現地點在龜山島，遂命名為烏龜怪方蟹，為不可食用的有毒螃蟹。

在有如沙漠般的熱泉噴口，烏龜怪方蟹究竟如何攝取食物維生呢？在潛海熱泉區進行研究困難重重，除了高溫、混濁之外，噴泉口不時噴發冒泡，在此區域潛水充滿「魔音傳腦」。在一番努力之下，鄭明修教授和新加坡學者發現，屢屢噴發的劇毒煙柱正是烏龜怪方蟹用來打獵的槍砲。當海水處在平潮的靜滯狀態，硫磺煙柱直接向上噴發，就像砲彈般立刻殺死該區域的浮游動物，這些屍體組成的白色團塊，有如海洋飄雪般落在海床，烏龜怪方蟹便成千上萬地從裂縫中衝到海床上瘋狂進食，直到海流轉強、雪團飄逝後才紛紛返回裂縫巢穴。 Continue reading →

夜間開花的植物（Nocturnal Plants）
高雄市高雄女中生物科蔡佩珊實習老師/國立臺灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯

蟲媒花必須依賴昆蟲進行授粉，大多數的蟲媒花植物都在白天開花，夜間開花的植物可以避免與這些植物相互競爭授粉。這些植物的雌蕊大多比較長，花蜜在花的基部，當蝙蝠或其他夜行動物來吸食時，因為頭較大，所以會先碰觸雌蕊，之後再碰觸雄蕊，吸食完第一朵花後，會將該朵花的雄蕊花粉傳給第二朵花的雌蕊，達到傳粉的目的。以下介紹三種：王瓜、曇花和火龍果。

王瓜
別名：師姑草、師古草、狹果師古草、臺灣師古草、野冬瓜、烏瓜、土瓜、赤雹、赤雹子、雹瓜、鴨旦袋、長貓爪、吊瓜、老鴉瓜、馬瓞瓜、野甜瓜、公公須。
特徵：攀緣性多年生草本，根肥厚而呈塊狀，莖細長而有粗毛，具卷鬚；葉互生，膜質至紙質，掌狀 3~5 淺裂，近基部之葉則多呈深裂狀而被有粗毛，三角卵形至近圓形，全緣至 5~7 深掌裂卷鬚，單一或 2 分叉；花雌雄異株，腋出，花冠白色，先作 5 裂，各裂片再呈細絲裂狀而下垂；雄花少數而呈短總狀排列，雌花單立，萼筒長約 6 公分；果實橢圓形或近於球形，具 10 條綠白色縱條紋，熟時橘紅色，果實長圓形；種子中部有增厚的環帶。全島中低海拔森林及山野。王瓜與括樓的區別：根狀莖紡錘形；葉背面密生短柔毛。 Continue reading →

肉食植物（Carnivorous Plants）
高雄市高雄女中生物科蔡佩珊實習老師/國立台灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯

肉食植物就是我們一般常聽到的食蟲植物，可是其捕食對象不一定是昆蟲，所以稱為肉食植物會比較恰當。什麼樣的植物有資格稱為肉食植物呢？通常肉食植物都具有四種行為：引誘、捕捉、消化和吸收。

然而，有些已經被歸類為食蟲植物的植物，並不完全具備這四項條件。有些食蟲植物，像是太陽瓶子草(Heliamphora)、響尾蛇瓶子草(Darlingtonia)和捕蠅幌(Roridula)，缺乏分泌消化酵素的能力，必須藉由細菌或其他生物來幫助分解獵物。或許這些植物尚未演化出將酵素分泌到體外的能力。嚴格來說，這些植物應該稱作「半食蟲植物」，但是我們習慣上還是都把它們當作是食蟲植物。 Continue reading →

遺傳變異的產生方式（Genetic Variation）
台北市立建國高級中學生物科童禕珊老師/國立台灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯

控制遺傳性狀的基因本質為DNA，DNA分子通常相當穩定，可通過生殖作用傳遞其所控制的性狀。然而，遺傳物質並非一成不變，當生殖細胞中的DNA進行複製或減數分裂時，常會改變遺傳物質的組成，因而影響子代性狀的表現；當這些新性狀藉由繁殖過程繼續傳遞給更多子代時，將會影響演化的發生。

遺傳變異是演化的先決條件，主要的產生方式包括：基因突變、基因重組和染色體變異等。 Continue reading →

硫化氫，第三種的氣態神經傳遞物質-下（H₂S）
台中市立第一高級中學生物科林孟緯實習老師/國立台灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯

接續硫化氫，第三種的氣態神經傳遞物質-上(H₂S)

二、研究指出，在許多血管中都沒有觀察到CBS的表現，顯然CBS與心血管系統的調控並沒有很直接的關係。但是在大鼠的肝門靜脈、胸主動脈與腸繫膜動脈有觀察到CSE的表現。
實驗中發現，從靜脈注射硫化氫可以降低大鼠血壓12~30 mmHg，且此現象會被ATP敏感的鉀離子孔道阻斷劑(blocker)所拮抗。在組織的層面，則可以藉由對血管平滑肌細胞的控制，使動脈與靜脈舒張。而研究指出這種機制可能是因為硫化氫刺激了內皮細胞產生了一些血管舒張物質所引起的。
除此之外，也有研究指出硫化氫可能會刺激內皮性過極化因子的產生。不像一氧化氮與一氧化碳，硫化氫的機制不是走cGMP的路徑。目前比較顯著的研究結果指出，血管平滑肌細胞的ATP敏感的鉀離子孔道，其電流會因為硫化氫或是致效劑的投予而增加。這個影響是直接作用在鉀離子孔道，而不是去改變ATP濃度而間接影響的。這些結果證實，硫化氫是第一個被鑑別為可以打開ATP敏感的鉀離子孔道的氣態開啟因子。 Continue reading →

硫化氫，第三種的氣態神經傳遞物質-上 (H₂S)
臺中市立第一高級中學生物科林孟緯實習老師/國立臺灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯

硫化氫的物理與化學性質

硫化氫是一種無色具強烈腐臭蛋氣味的氣體。而硫化氫產生毒性的濃度，大約高過我們人類嗅覺可以偵測到硫化氫的濃度的400倍，這種敏感的嗅覺可以避免吸入過多的硫化氫影響了正常的生理功能。硫化氫氧化後，會產生元素硫以及二氧化硫，甚至硫酸。硫化氫解離的反應如下：


而在pH7.4的水溶液中大約有三分之一的硫化氫是未解離的。而硫化氫對於細胞膜的通透性影響很大，而在脂溶性溶液中的溶解度更是水中的五倍。

內生性的硫化氫

藉著一些細菌與古細菌的研究，目前對於硫化氫的合成已經有了一些初步的認識，除此之外，在一些哺乳類的細胞中也確知有硫化氫的產生。硫化氫在大鼠血清中的濃度約為46μM，而在腦組織中的硫化氫生理濃度約為50-160μM。
在哺乳類的組織中，有兩種主要調控硫化氫生成的酵素，稱為cystathionine β-synthase (CBS)與cystathionine γ-lyase (CSE)。而硫化氫合成的原料，則是一種胺基酸(半胱胺酸，L-cysteine)。CBS與CSE在很多細胞都有表現，像是肝臟，腎臟，皮膚的纖維母細胞以及淋巴球。而另外一條較不重要的生成的路徑則是在葡萄糖氧化的過程中，會把元素態的硫還原成硫化氫。硫化氫代謝的路徑有三條，可能在粒線體內被氧化成硫，在細胞質被甲基化成CH₃SCH₃，或是藉由氧化型血紅素(methemoglobin)清除。而正常狀態下硫化氫可與血紅素結合成 green sulfhemoglobin而存在。 Continue reading →

細胞能量現金的製造機-ATP合成酶（ATP Synthase）
台北市立第一女子高級中學生物科林玫娟老師/國立台灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯

細胞表現生命現象時，常常需要消耗能量。例如：運動時肌肉細胞收縮要耗能、胃腺合成胃蛋白酶要耗能、植物根毛細胞利用主動運輸吸收礦物鹽時也要耗能，諸如此類的例子不勝枚舉。當細胞需要消耗能量時，通常會直接使用ATP分子所釋出的能量，故ATP分子猶如細胞的能量現金，而且這種貨幣還是生物界所有細胞都共同流通的呢！也就是說，從簡單的細菌到複雜的人腦細胞，要進行耗能的作用時，ATP都可拿來花用。

這麼廣為流通的細胞能量貨幣是如何製造的呢？科學家花了很長一段時間尋求解答，答案是：細胞內大多的ATP是由ATP合成酶這個神奇的酵素製造的。

早在1940年代，科學家就已知道，細胞內擔任呼吸作用的粒線體和執行光合作用的葉綠體中，有大量的ATP形成。到了1960年，一位英國的科學家從粒線體中，萃取出合成ATP的酵素，當時將之命名為F0F1ATPase，也就是現在的ATP合成酶(ATP synthase)，隔年Peter Mitchell　提出化學滲透假說(Chemiosmotic hypothesis)來解釋ATP 合成的機制，此學說是說明粒線體在合成ATP之前，會在粒線體內褶膜兩側建立質子濃度的差異：外側質子濃度高、內側質子濃度低，當質子由高濃度往低濃度移動，流經內褶膜上的ATP合成酶，就會驅使ATP分子的合成。但此學說並未詳細說明ATP究竟是如何被合成的。到了1990年代美國生化學家波亦爾(Paul D. Boyer)才進一步提出「改變酵素結合能力機制（Binding change mechanism）」來說明ATP合成酶合成ATP的過程。 Continue reading →