星期一, 9月 02, 2019

華德福九年級-02(秋學季)

親愛的夥伴您好:

《九年級生物學》-遺傳

人類老早就觀察到親代跟子代之間的相似,也知道物種之間的聯姻關係。貓跟狗不能結婚,稻子跟蔬菜授粉不會成功。多才多藝的亞里斯多德有他的想法,他認為人類胎兒原本像個有個長尾巴的微小人類,在媽媽肚子裡,慢慢長大的胎兒,這種放大的想法,到了近代就被放棄了。

在二十世紀初期,有位物理學家Schroedinger 薛丁格,寫下了重要的量子力學方程:薛丁格方程式。在1940年左右,他受邀於愛爾蘭的三一學院講了一系列跟生命有關的演講,後來集結成《What is life?》(這有中譯本)。在這裏,他認為遺傳,就是親代跟子代長得很像,又不完全一樣的遺傳現象,應該是有物質來傳遞,不是什麼靠接觸、感應等等的方式。親代透過『遺傳物質』,將個體該長成什麼樣子傳給下一代。問題是,這個遺傳物質應該具備什麼特性呢?
第一、這物質必須夠穩定,不會隨便就壞掉。這樣才能一代又一代地傳下來,不會生了幾代之後,獅子就變成狗的樣子。第二、這物質要含有足夠的資訊,像是計畫書那樣,整個個體的建造計劃全部寫在裡面。而且這計劃還能修改,所以子代跟親代很像,但是不一樣。這點很重要,長得這也要再等個十幾年才確認這個遺傳物質。

把遺傳物質傳給下一代的過程,就是繁衍。繁衍的方式有分成無性生殖跟有性生殖。我們都聽過蚯蚓切成兩半,可以個別再長成完整的蚯蚓。問題是,有人真的看過那個尾部長出頭、或是頭部長出尾嗎?大家都搖頭,我也沒等到尾部長出頭。這是無性生殖。另外也有出芽生殖的,像是竹子長竹筍。人類顯然不是用這招,不然就會看到大人的背上長一坨肉,然後他會請產假,因為背部那個小孩要誕生了(大笑)。其他哺乳動物也不是這樣。

至於遺傳物質是什麼,等到我們講完生殖再仔細談。

《九年級生物學》-Size does matter

再講生殖之前,要講生殖細胞,講生殖細胞,就要講細胞的概念。
生物有單細胞生物跟多細胞生物,你看得到的動植物,大部分是多細胞生物。人類是、昆蟲是、大象也是。如果用建築物來比喻,細胞可以當成是構成生物體的磚塊。大象體型比人類大很多倍,組成大象的細胞,不會比人類大到哪裡去。就跟三層樓的磚造房子用的磚塊,不會是一層樓房子的三倍大。

接著還有個問題,為什麼昆蟲不會像人這麼大?龍蝦、蜘蛛蟹也不會大的跟人一樣。為什麼呢?
身體的各個部分都需要吃進營養、排出廢物、還要有氣體交換。單細胞生物的身體就能那個細胞,養分、廢物、氣體,就只能靠擴散,太大的話,中間的部分不是缺營養、就是廢物排不出去,不然就是缺氧。這也是為什麼個體大小差很多,組成身體的細胞大小差不多(卵黃另章討論)。

人類社會也是這樣,人類聚集生活的地方就變為城市,城市裡需要交通路線、需要自來水管道、需要排水管道、配電系統等等。在生物體,這就是循環系統。像我們這種有心臟血管的動物,叫做閉鎖循環系統,管路明確清楚,運送養分廢物氣體,像是兩棲類、爬蟲類、鳥類、哺乳類等等,都有閉鎖循環系統。另外有一類像是昆蟲,他們有一條血管跟像是心臟功能的壓縮點,可以把血液送出去,但是沒有完整的血管把血液送回來,身體的細胞就泡在血液裡面。這類生物對於養分廢物與氣體的運輸,以擴散為主。這類生物的體型,自然不能太大,不然中心的細胞可能就沒有養分而壞死。

所以細胞大小有限,昆蟲的體型大小有限。因為擴散的速率有限啊!

大家想像一下,如果蟑螂像人類這麼大隻呢?這有科幻驚悚電影叫《秘密客》,就是講被人類基改的蟑螂擬態成人類的驚悚故事。

《九年級生物學》-細胞分裂、星際移民、還有複製人

生殖有分無性生殖跟有性生殖。所謂無性生殖,就是一個個體就可以生出下一代。有性生殖的生物分為兩種性別,有叫公母、雌雄、男女,需要兩個結合才能產生下一代。無性生殖像是細胞分裂,一個變成兩個,第一代的那一個就變成後來那兩個。有性生殖不是,你的父母不會消失變成你,媽媽生下你之後,他們還好好的。這裡講了許多沒看過父母的物種,像是鮭魚,沒看過老爹的螳螂、躄魚。

一個變兩個的細胞分裂,要產生兩個跟自己一樣的後代,所以要有個『倍增』的過程-把需要的東西變成兩個,最主要是那份計畫書。有了計畫書,就可以重建。這跟遠距傳輸是同樣的道理:實體的運送有困難,但是根據藍圖再蓋一個比較簡單。這裡又有科幻驚悚片可以參考,這次叫做《異種》,人類如何拓展到外星去,或是倒過來,外星人如何到地球上來。駕駛太空船經過幾百代時間的星際旅行是個可行的辦法,但是那要整個太空船隊一起旅行,要有足夠的人跟糧食,到達外星之後,還有適應的問題。還有一種辦法,就是將人類藍圖送到宇宙各方去,外星人收到訊息之後,在他們那裡用他們的生命材料建構『新人類』,這種就沒有適應的問題,當然,可能長出不一樣的『新人類』,因為適用當地的生命材料,所以不會有氧氣成分不對、溫度不對的問題。

細胞分裂怎麼進行的呢?我們沒有顯微鏡,所以就來看人家拍攝的顯微影片。重點有兩個,第一是前面講的『倍增』,然後是『均分』。而且原來的那一個變成兩個,本身就消失了。我們身上的細胞,在成長的過程中,時常在分裂。但是很有趣的是,全身上下的細胞都說好了,大家一起長,一起減緩,一起停下來。你很少看到肌肉停止生長,骨骼繼續長,然後向金剛狼那樣伸出骨頭當武器。你也很少看到頭殼停止生長,腦袋繼續成長。在青春期過後,身體成長停止了,細胞分裂不用來成長,但是可以用來修補損傷。可是,身體的某些細胞如果又重新啟動分裂機制,拼命成長,那就是腫瘤、癌症了。

雖然這樣講,醫學還是希望可以在器官損傷的時候,啟動細胞分裂來修補。例如肝臟壞了,要啟動肝臟細胞的分裂。壞過頭了,就只好器官移植。用別人的器官,會有排斥的問題,就是身體的免疫系統把移植進來的器官當敵人來攻擊。最不會排斥的,就是自己的器官,為了避免排斥,就用自己的肝移植給自己。咦?不就是器官損壞過頭才需要移植,自己的已經壞了,怎麼移植給自己呢?所以,要在年輕的時候,就培養自己的器官。既然都養肝了,不如也養心、養腎,那就全部一起養吧!這就是複製人了。複製人就有道德的問題,那個複製人有意識,自然有人權,那麼本尊可以摘取器官來用嗎?取走器官,複製人就死了,這樣怎麼辦呢?所以有人就建議,複製人不要複製腦,因為腦的移植會出問題。有詩這樣說:

煢煢白兔,東走西顧,肝不如新,腦不如故。(原文是:衣不如新,人不如故。)

肝是新的好,腦是舊的好。你移植了新腦,記憶會不會忘光光呢?甚至連走路吃飯講話都歸零要重新學。好了,養了一個沒有腦袋的複製人,無腦就無意識,摘取器官不會有道德問題。但是,養這個無腦複製人,本身就有道德問題。各位可以看《絕地再生》(有歐比王、黑寡婦主演),講的就是這個問題。

祝 喜樂平安

潘瑋

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