‘基因改造’ 多细胞生物的诞生---结合与分工.ppt

生命為什麼變得如此複雜? 周成功 長庚大學生命科學糸 98年5月29日 達爾文告訴了我們生命的歷史面向！ 20世紀生命科學的發展 讓我們認識生命的物理面向。 生命歷史面向的存在反應出生命科學與物理科學基本的不同！ 生命科學是唯一有歷史面向的科學嗎？ 當然不是！ 宇宙論、地質學也都探究宇宙或地質的歷史演變。 那麼，討論生命歷史面向的演變和討論宇宙或地質的歷史演變有什麼不同？ Teleology(目的論) 討論目的是生物學中一亇重要的問題！ 物理科學不討論物理現象的演變有什麼目的！ 我們會討論河床中圓滑卵石怎麼演變來的，但是不會討論這個演變的目的？ 讓它們更容易安逸地躺在河床上!? 對生命的探討有二個不同的層次 . “How?” or “how come?” 特定生命現象背後是遵循什麼樣的物理、化學理論在運作 功能生物學 (Functional Biology) “Why?” or “what for?” 特定生命現象存在的目的，是怎麼演變出來的？ 演化生物學 (Evolution Biology) 侯鳥在秋天“為什麼”要向南飛? How? Why? How? 外在環境如氣温，日照等因素的改變。 內在生理機制如腦中感光 (温) 受體誘發行為的改變。 怎麼作到的(原因)。 生理、生化的機制。 不問這個機制怎麼來的 (的歷史)！ Why? 每隻候鳥都攜帶了一套獨特的“遺傳程式” 這套“遺傳程式”從何而來(遺傳的原因)？ 為什麽猫頭鷹不南飛? 猫頭鷹沒有這套“遺傳程式”! Why? 候鳥吃昆蟲，天寒蟲少，必須演化出一套獨特的“遺傳程式”，讓他們在變天前往南飛才能存活下來 (生態的原因)。 演化的原因：解譯了歷史! 細胞的演化 第一個原核細胞 (prokaryotes) 結構簡單、功能原始 演化的第一步 如何對抗水的滲透壓? 如何從環境中取得食物? 細胞的演化 第一個原核細胞 (prokaryotes) 結構簡單、功能原始 演化的第一步 如何對抗水的滲透壓? 如何從環境中取得食物? 誰為原始生命提供了足夠的食物？ 環境中的有機分子 (葡萄糖)。 其他有機分子構成的生命體。 環境中的食物總有用完的一天 然後呢？ 細胞的演化 第一個原核細胞 (prokaryotes) 細菌 古生菌 2 - 1.5 億年前 一個全新的生命型態 – 真核細胞eukaryotes 細菌對抗細菌 — 抗生素 生物所合成（並分泌），殺死或抑制其他生物的物質。 已知約六千種。 盤尼西林：抑制細胞壁的合成。 如何對抗？ 抽水機 製造分解抗生素的酵素 不要細胞壁如何？ How to live without cell wall? 團藻 (Volvox) 多細胞生物的特質 細胞間的結合 (Association) 黏合蛋白還是堅固的細胞壁 細胞間的分工：分化 (Differentiation) 溝通與協同 消化與輸送 移動與支撐 防禦與保護 生殖 (Reproduction) 體型的發育(Pattern development) Burgess Shale Burgess Shale Fossils Burgess Shale Fossils Burgess Shale Fossils Methanococcus jannaschii 古生菌 嗜熱、耐壓、生產甲烷（methane） 生活在無陽光、無氧氣、無有機物質的深海中 Tree of life(based on rRNA sequences) 演化樹（phylogenetic tree） 最古老的兩「界」（kingdom）觀： 動物 （Animalia） 植物 （Plantae） 改良的五界觀： 動物 （Animalia） 植物 （Plantae；包括藍綠藻 － 原核） 真菌 （Fungi） 原生生物（Protists；單細胞的真核生物） 單原生物（Monera；單細胞的原核生物） 較新的兩個「超級界」觀念：（風行約三十年） 真核生物 （Eukaryotes） 原核生物（Prokaryotes；﹦細菌？） 必威体育精装版的三「領域」（domain）觀念： 真核生物 （Eucarya; eukaryotes） 真細菌 （Bacteria; eubacteria） 古生物（Archaea; archaebacteria古細菌） 從複雜的個体、族群到生態圈是競爭還是合作？ 為什要合作？ 都是基因惹的禍:自私的基因！ Richard Dawkins: The Selfish Gene 基因與個体間的関係 完美的利他主義者 Sterile workers in social insects: give up all reproduction for the benefit of