科博館生命科學廳生命科學展場
註解四之一
註解四之一
1. 本人曾任教於陽明大學，累積了25年教生命科學的經驗。但是，學海浩瀚，新知一日千里，雖然經驗有一些，還是可能誤植，諸位網友如發現錯誤請不吝賜教，將盡快訂正。E-mail Freak07291955@gmail.com
2. 本文中提及的地質年代，都是以2009年美國地質學會出版的地質年代表為依據。可能有很多網友都曾有過這樣的困惑，看不同來源的資料時地質年代的差異頗大，於是我挑選此比較具有公信力的版本，另外，科博館的地質年代表也是以2009年美國地質學會出版的地質年代表為依據。
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此份參考資料分成四大主題：
1. 眾妙之門(Gateway to the Living Worlds)
參考資料4之1
2.生命的起源(Origins of Life)
參考資料4之2
3. 生命登上陸地(Life Takes to the Land)
參考資料4之3
4. 植物的演化(Evolution of Plants)
參考資料4之4
一 、眾妙之門(Gateway to the Living
Worlds)：
「玄而又玄，眾妙之門」語出自老子道德經第一章：「道，可道，非常道；名，可名，非常名．無名，天地始；有名，萬物母．常無，欲觀其妙；常有，欲觀其徼．此兩者同出而異名，同謂之玄，玄而又玄，眾妙之門。」老子書上的原意是，研究「道」這門學問，是所有學問中最玄妙的。或許我們可以引申為研究「生命科學」這門學問是所有學問中最玄妙的；也可引申為因為演化的機制(evolutionary mechanisms)而導致生物多樣性(biodiversity)的發生，是生命演化中最不可思議的奇蹟。
二、眾妙之門─生物的多樣性(Biodiversity)：將用以下七個燈以及往後的九種模型表示：
七個燈：
1. 第一個燈：刺細胞(腔腸)動物門的水母，於前寒武紀6.30億年前～5.42億年前的埃迪卡拉紀(Ediacaran Period)時出現於地球海洋中，構造簡單，屬於輻射對稱體型的動物。
圖1. 埃迪卡拉紀(Ediacaran Period，存在於6.30～5.42億年前)時的海洋，海中無掠食者(predator)，這時的動物無口、無消化器官，無肛門，身體扁平靠簡單擴散獲取食物，身體無兩側對稱型式。圖正中間的是這族群中最大的動物─狄更遜水母(Dickinsonia，直徑約1公尺)，埃迪卡拉生物群代表了早期多細胞生物的一次重要的演化嘗試，其中絕大多數類型在寒武紀到來前已滅絕。
2. 第二個燈：節肢動物門的蝦子，體型已演化成兩側對稱型，具幾丁質(chitin)的外骨骼，身體分頭胸部及腹部兩部份。
3. 第三個燈：脊索動物門脊椎動物亞門魚綱的鯊魚，胚胎時有支持作用的脊索，終其一生以軟骨支持身體，心臟為一心房一心室。
4. 第四個燈：脊索動物門脊椎動物亞門兩棲綱的青蛙，成體可以在水裡或陸地生活，但像魚類一般仍必須產卵於水中，因為仍未演化出羊膜。
5. 第五個燈：脊索動物門脊椎動物亞門爬行綱的蜥蝪，因已演化出羊膜、體內受精等機制，使爬行綱以上的動物，能完全生活在陸地上，但仍無法保持體溫的恆定為變(外)溫動物(魚、兩棲、爬行類均為變(外)溫動物)。
6. 至今，演化學家認為最高等的是恆(內)溫動物，像鳥類及哺乳類，而其中哺乳類更演化出乳腺、體表的毛髮、供給胎兒養份和幫助廢物排除的胎盤，是至今演化得最完善的動物，在此以第六及第七個燈的老鼠和人類代表之(當初第六個燈選老鼠的原因，很可能是因為囓齒目是當今哺乳動物的第一大目，約5,000種哺乳動物中囓齒目佔了2,000種)。
九種模型：
模型一、陸生椿象(Stink bugs)的頭部：包括口器、複眼及觸角。
圖2. 赤星椿象─陸生椿象的觸角一般為鞭狀。
圖3. 陸生椿象(Stink bugs)的頭部模型。─Photo by Michael
圖4. 陸生椿象的外觀。
1. 口器：模型的椿象口器像吸管，為的是方便吸食植物的汁液，所以牠應是草食性的椿象；如果口器短且彎曲，方便吸動物的血或昆蟲的體液，就是肉食性的椿象。
2. 複眼：是由許多小眼(ommatidium)鑲嵌組成。不同的昆蟲，擁有的小眼的數目差異很大，有些蜻蜓小眼數目多達2萬8千個，而有些螞蟻只有6個，因為昆蟲看到的影像是每個小眼拼成的鑲嵌影像，因此小眼的數目越多，昆蟲的視力就越清晰。
3. 觸角：昆蟲的觸角一般為一對，位於一對複眼之間，可以有許多種形狀，例如鞭狀、念珠狀、鋸齒狀、櫛齒狀等，而陸生椿象的觸角一般為鞭狀。觸角上可有多種接受器，分別司觸覺、嗅覺、味覺等感覺，少數昆蟲的觸角甚至可司聽覺。
模型二、螞蟻的腳：
1. 昆蟲於胸節有三對腳，每隻腳可分成五節，所以昆蟲分類上屬於節肢動物。最靠近胸節的部分稱為基節、而後是轉節、腿節(大腿)、脛節(小腿)、跗節，跗節是用來行走的。
2. 兩側是牠的爪子，中間是爪間體，爪間體的腺體會分泌一種油脂分泌物，可以幫助螞蟻黏附於物體表面。
圖5. 模型二、螞蟻的腳─Photo by Michael
圖6. 螞蟻腳的掃描式電子顯微鏡照片。
模型三、昆布(kelp)：
1. 昆布屬於原生生物界的褐藻門(phylum brown algae)，褐藻門有許多大型的藻類，昆布也是，可以長到幾十公尺長，牠以假根(Holdfast)附著在礁岩上，以防止被海浪沖走。
2. 假根的定義：較原始的陸生植物沒有輸導組織，但具有由一個或多個細胞組成的假根，伸入土中吸收水分和固定植物體，與維管束植物的根功能類似。
(假根的定義取材自NMNS 「植物的陸上婚禮」活動指引P.4)
NMNS─為國立自然科學博物館(National Museum of Natural Science)的英文縮寫。
圖7. 模型三、昆布(kelp)─Photo
by Michael。
圖8. 昆布(kelp)的卡通圖，Holdfast=假根。
模型四、哺乳類中耳及內耳的模型：
圖9. 模型四、哺乳類動物的中耳及內耳─Photo by Michael。
圖10. 人耳的簡化解剖圖，可比對看出展場模型是模擬中耳及內耳的構造。
BOX 1. 哺乳類中耳由外往內具有鎚骨→砧骨→鐙骨三塊聽小骨，
功能司聲波放大作用，人類的三塊聽小骨約可放大聲波23倍。
內耳由耳蝸以及前庭組成：
耳蝸司聽覺
前庭司平衡覺
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圖11. 哺乳動物中耳的三塊聽小骨，左邊鎚骨(hammer=malleus)靠近將外中耳分界的鼓膜，右邊的鐙骨(stirrup=stapes)靠近內耳的卵圓窗。
模型五、放射蟲(Radiolarian)：
圖12. 模型五、放射蟲(Radiolarian)─Photo by Michael。
圖13. 放射蟲(Radiolarian)之二。
圖14. 放射蟲(RADIOLARIAN)的掃描式電子顯微鏡照片，請注意整張圖寬度只有一個微米(μm)而已。
1. 放射蟲因為具有放射排列如針狀的偽足而得名。而且放射蟲二氧化矽成份為主的骨骼，通常也呈放射狀的對稱，非常精緻美麗。
2. 放射蟲在五億多年前就已經在地球上出現，是廣泛分佈在大洋之中的浮游原生動物。從近海到遠洋、從海水表層到數千公尺深處都有放射蟲存在。
3. 放射蟲通常很小，有些甚至小到一般的光學顯微鏡都不易觀察其細部的構造，常需藉助於電子顯微鏡。
4. 放射蟲化石具有良好的年代指示作用，故為很好的標準化石(index
fossil)。
5. 若大量的放射蟲堆積在海床，經成岩化作用後可形成燧石，屬於沉積岩類的岩石。
(放射蟲的文字敘述，大部份節錄自葉貴玉博士的文章，葉博士是國內知名的放射蟲專家)
圖15. 放射蟲的顯微照片，每張圖都像精巧絕倫的藝術品。
圖片來源：
圖16. 放射蟲的光學顯微照片。
模型六、蒲公英(Dandelion)的果實：
圖17. 模型六、蒲公英(Dandelion)的果實─Photo by Michael。
1. 蒲公英屬菊科植物，開黃花，花凋謝後約十天結成毛球，菊科植物為頭狀花序，果實聚生在一起稱為聚合果，每一粒果實屬瘦果，果皮乾燥而不開裂，使它看起來很像種子。
2. 每粒果實上具有純白的絨毛，成熟時絨毛展開，像一把降落傘，隨風飄揚，可將種子散播至遠方，最後發芽長出新個體。
文字大部份節錄自「生命科學廳九種模型」活動指引
圖18. 蒲公英果實(fruit)與種子(seed)的區別。
模型七、神經細胞＝神經元
(Nerve Cell＝Neuron)：
神經細胞有三項結構：
1. 細胞本體(soma)：由細胞核與細胞質組成。
2. 樹突(dendrites)：傳入神經纖維，成分枝狀的樹突，負責將接收的訊息傳回細胞本體。
3. 軸突(axon)：傳出神經纖維，一般只有長長的一條(末端可分岔)。軸突負責將訊息傳給下一個神經細胞。
圖19. 神經細胞(=神經元)的構造。
圖20. 神經元(Neuron)的螢光顯微照片。下方圓球為細胞本體；紅色小點附著的為樹突。
圖片來源：https://arstechnica.com/science/2017/01/rem-sleep-lets-the-brain-cut-and-strengthen-new-connections/
模型八、水母(Jellyfish)：
圖21. 模型八、水母(Jellyfish) ─Photo by Michael。
1. 水母：常常浮游在海面上，有時隨著海水漂流，有時藉著傘蓋部的肌肉收縮以逼出體內的海水，利用反作用力來行動。
2. 以前分類學家把牠放在腔腸動物門，因為牠具有消化循環腔(Gastrovascular
cavity)，水母的口和肛門就是在傘蓋下面中間的部分。
BOX 2. 腔腸動物門現在很多書改稱為刺絲胞動物門，因為只有水母、水螅、珊瑚類的動物身上具有刺絲胞。刺絲胞是牠們捕食和防禦的武器，當有獵物或危險靠近的時候，刺絲胞中的刺絲就會噴射出來。
僅水螅、水母、海葵、珊瑚等動物具有刺絲細胞(Cnidoblast)。
但是腔腸、櫛板、扁形三個門的動物都有消化循環腔，也就是腔腸。
所以將水螅、水母、海葵、珊瑚等所屬的動物門，由腔腸動物門更名為刺絲(細)胞動物門(Cnidarian)是合情合理的更改。
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圖22. 水母(Jellyfish)。
模型九、放大一千五百萬倍的噬菌體(Bacteriophage)：
圖23. 模型九、放大一千五百萬倍的噬菌體(Bacteriophage) ─Photo by Michael。
圖24. 噬菌體(Bacteriophage)的結構圖。
圖25. 噬菌體(Bacteriophage)的卡通圖(左)以及電子顯微鏡照片。
1. 這是一種專門感染細菌的病毒，稱為「噬菌體」。
2. 當牠感染細菌時，就用下方的病毒絲(尾絲)附著在細菌細胞壁上。
3. 利用像迷你針筒的伸縮尾部，把噬菌體頭部的DNA注射到細菌體內。
4. 接著噬菌體的外殼脫落，噬菌體DNA就利用細菌體內的酵素複製出幾百個或幾千個新的噬菌體。
5. 然後噬菌體分泌酵素溶解細菌的細胞壁，幾百個～幾千個新的噬菌體釋放出來後，又再侵犯到其它細菌內繁殖，再釋放出來。
6. 重複循環多次，在很短的時間，很多的細菌都被噬菌體感染了。
圖26. 噬菌體以尾絲附著於宿主細菌的細胞膜(a & b)；噬菌體頭部的DNA(紅色)注射入宿主細菌(c)的模擬圖。
圖27. 噬菌體以尾絲附著於大腸桿菌(E. coli)的電子顯微鏡照片。
圖片來源：
https://thestandnews.com/cosmos/新發現免疫防線-噬菌體病毒/
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The Deadliest Being on Planet Earth – The Bacteriophage
(地球上最可怕的生物—噬菌體)
五彩繽紛的卡通，表達了簡易卻清晰的概念，很值得一看！
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