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

華德福九年級-01(秋學季)

《九年級生物課》－從空間談起

秋學季的生物課，我是這樣開始的。


生物學可以從空間上的內跟外談起。從內部談起，可以從代謝、排泄、循環、呼吸、內分泌，這些生理現象。從外部談起，就是講生物與環境、同種或異種的生物體與生物體之間、族群與族群之間的關係，這是生態學的範圍。



我們地球有自轉公轉，自轉軸的傾斜，在一年之中，會讓陽光照射的角度變化，因此有冷有熱有了季節。我拿起地球儀問同學，如果地球的自轉軸跟公轉面是垂直的，也就是直直地轉，我們會有怎樣的天氣？同一個緯度，太陽光照射的角度就一模一樣，日出的方位都一直在那個位置。這時候沒有季節，也許有候鳥，他們會尋找涼爽的環境當育兒之地，尋找溫暖的環境當成長之地。但是遷徙的時間沒有一定要什麼時候，每天都可以。想像一下，如果地球是像海王星那樣，躺著轉呢？北極對著太陽時，北半球永晝，熱個半死，南半球永夜，冷個半死。南極對這太陽時就倒過來。一年下來氣候變化劇烈，為了尋找適當的溫度，大家都在遷徙。



生物的特徵之一，是我們對於溫度的耐受度有一定的範圍，而且範圍還蠻小的，大概是0-40，也不能在兩端的溫度待太久。所以，氣候變化劇烈的星球，是很難孕育像地球這樣的生態環境的。



地軸的傾斜角度，是會影響整個星球氣候的。

《九年級生物課》－時間軸

生物學在空間上，分為內外。『內』就是代謝、呼吸、內分泌、循環、神經系統。代謝裡的進食與排泄、呼吸、神經系統等有跟外部連結。『外』指的是生態學，生物與環境的關係、生物與生物的關係。



在時間軸上，對個體而言，可以從出生、成長、（老化）、死亡。對物種而言，在成長的轉變之後，繁衍出下一代，繼續這個出生到死亡的過程。



老化為什麼加了括弧，因為不是所有物種都有『老化』的過程，有些生物在繁衍之後，就很快地死亡，像是雄性的鮭魚。像是公螳螂，他們甚至沒有老就死了。我們校門口每年七月中會出現的獨角仙，他們在地面上只活一個月，這過程中有變老嗎？我們人類有漫長地老化過程，大象據說也是有。



一代一代之間，親代跟子代長得有點像，又不完全一樣，怎麼像、怎麼不一樣，這是屬於遺傳學的領域。



物種隨時間，一代又一代地經歷這過程，可能在外表上有變化，可能在內部也有變化。研究這些變化的，是屬於演化領域。隨著時間，物種的族群大小，也可能隨著時間變大、變小，甚至滅絕；物種跟物種的互動關聯也會隨著時間有所變化，這也算在演化領域，還屬於更專門的領域叫做族群遺傳學。



在時間軸上的生物學，有個體的成長老化、有代代之間的遺傳、有物種的演化。



透露一下，接下來要講遺傳，我請同學帶銅板、骰子等等那些可以產生抽籤效果的道具來。

 

祝 喜樂平安

潘瑋