從南方古猿到智人：基因組X遺傳學X演化論X分子鐘，對生命不斷的探索，使「演化」成為生命科學體系的思想脈絡

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了三個問題：
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？那只好求助化石了！
◎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」！
性的出現幫生命從單打獨鬥的個體發展為團隊合作的團體；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。
【預備模板】一個DNA分子上的損傷能以另一個DNA分子為模板進行修復。
【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」的面紗
──「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了！
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，總結出開門聲和飼養員、食物盆以及美味狗糧的出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，就會自動啟動一系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了連結。換句話說，如果我們能夠強制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，科學家就可以知道老鼠是如何感受這個場景。總結出規律後，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表方形圖案屋的神經細胞裡，只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，只需要對著老鼠的大腦打開藍光燈，老鼠的腦海裡就會出現虛假的回憶！

►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家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家體會到演化的博大精深、魅力無窮與任重道遠、潛力無限。

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，代表作有《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，發表論文200餘篇，著有《新課程理念與實施》、《高中生物讀本》等作品。

序言
這本書是我們師徒三人合作的作品，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、精謹的邏輯與系統、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；使我們面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合中學生嚴肅閱讀的書籍。基於這種想法，就有了你手中的這本書。
你手中這本有關生物學的書籍是有趣的，與只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」，讓你從死板的概念中跳脫出來，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、方法都是經歷了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，我們能承諾給大家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了我們靈感，正是你們的勤奮給予了我們動力；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了資料的生物學專業研究者們，我們只是站在巨人的肩膀上做了一件力所能及的事情，在編寫期間，我們有幸聯繫上了王立銘教授和朱欽士教授，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，在此一併表示感謝；還要感謝我們任教的實驗中學，是這個和睦的大家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，在此向所有幫助過我們的人表達我們的敬意。
由於能力有限，書中難免有疏漏之處，歡迎大家交流、指正。
張超

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、多細胞能量系統」─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、真核生物的出現

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：生命面對資訊的基本反應
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、老達爾文還有拉馬克的「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

從細胞到生物圈：馬爾薩斯陷阱、地球系統演化史、拉馬克歸來，在「好玩」過程中理解生物學的本質

這堂生物課很會：那些年課本沒教的生物冷知識