生態與演化

「生殖隔離」（Reproductive isolation）：以白頭翁與烏頭翁的母鳥擇偶偏好為例

2014/08/14
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「生殖隔離」（Reproductive isolation）：以白頭翁與烏頭翁的母鳥擇偶偏好為例
國立臺灣大學生命科學系碩士班(原動物學研究所)2012級 方慧詩

子曰：「食色，性也。」，孟子曰：「不孝有三，無後為大。」從這兩句話可了解到古人教導我們生命中最重要的事就是繁殖。不過「找到對象很重要，找到對的人更重要」！事實上，「找到對的人」也是演化學上相當重要的觀念，因為生物選擇配偶時傾向選擇與自己同種的個體進行交配，並拒絕與非同種的交配，這樣的機制就是一種生殖隔離（reproductive isolation）機制。

以交配時機為考量，生殖隔離可分為交配前生殖隔離與交配後生殖隔離。交配前生殖隔離是一種辨認我族的能力或是因繁殖季節不同造成時間上的隔離；交配後生殖隔離則會因雌雄生殖器官無法配合、配子（gamete）無法接合形成合子（zygote）等，或合子形成後雜交子代無法存活或無生殖能力，或其適應力（fitness）比純種子代弱。當生殖隔離發生在兩個相近的生物族群裡而且不斷強化（reinforcement），這兩個族群就會逐漸分離，最後產生新的物種（speciation），這是演化學上緩慢但重要的過程。

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鏡像神經元

2014/08/04
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鏡像神經元 (Mirror neuron)
國立臺灣大學生態學與演化生物學研究所98級林明慶

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圖中紫色區塊為猴子大腦的F5腦區，科學家由該腦區的活化反應得知鏡像神經元的存在（陳羿蓁繪圖）

動物在執行或是觀察到其它個體動作時，大腦中有某些神經元的活性會增加，在腦中模仿、重現該動作或情緒，使動物產生感同身受的認知，這些神經元被稱為鏡像神經元（Mirror neuron）。

鏡像神經元最初是VittorioGallese和Giacomo Rizzolatti等人於1996年時，觀察到獼猴在看到研究人員伸手拿取一件物品並放到嘴邊時，大腦額葉前運動區一處控制手與口動作，稱為F5區域的神經元會放電發出訊號，就如同自己拿取該物品時的活化情況，然而僅觀看靜止的該物品則無活化現象。這表示猴子很可能是在自己的腦中 “鏡像反映”，複習了其他人的動作。

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蟲癭（Insect Gall）

2014/07/20
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蟲癭（Insect Gall）
中央研究院生物多樣性研究中心黃盟元博士後研究

癭（gall）是因為外來生物刺激，引起植物產生不正常生長及分化的組織，造成癭產生的生物包括病毒、細菌、真菌、植物、原生動物、線蟲、蟎蜱與昆蟲，而昆蟲為主要的造癭生物類群。昆蟲所刺激產生的癭稱為蟲癭，它是自然界中擴展表型（extendedphenotypes）現象中非常特殊的例子，雖然癭靠寄主植物組織而構成，但是調控機制卻受到昆蟲的影響。

寄主植物產生蟲癭的器官，從莖、葉、葉柄、芽、花、果等部位皆有發現，有些種類的蟲癭會同時發生於不同器官上，但接近百分之九十的蟲癭顯現有造癭部位專一（specific）的傾向，且超過65%是發生在葉片；而臺灣出現蟲癭的寄主植物已記錄多種，其中樟科植物無論蟲癭種類或寄主植物種類均佔最大比例。

昆蟲刺激植物產生蟲癭的調控機制目前並不十分清楚，研究中發現可能受到包含胺基酸、蛋白質、酚酸化合物、植物生長激素等的誘導，或是植物組織內基因受到昆蟲的調控改變。造癭昆蟲對其寄主植物組織造成的影響，包括組織中化學組成的改變，例如葉綠素、丹寧酸、花青素、類黃酮類化合物、酚類化合物、醣類、氨基酸和蛋白質等；水解酵素的表現，例如蛋白酶的表現；色素蛋白複合體的缺失，例如蟲癭葉綠體類囊膜上光系統的蛋白質產生缺失現象；光合作用機制的損傷，例如光合酵素含量產生變化；引起植物的過敏反應；及植物的防禦機制受到改變。

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寄生植物（Parasitic plant）

2014/05/11
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寄生植物（Parasitic plant）
國立臺灣師範大學生命科學系何懿洲碩士

寄生是指一種生物生活於另一種生物的體內或體表，並從後者攝取養分以維持生活的現象。前者稱寄生物，後者稱宿主。這些寄生的關係可發生在動物與動物之間，或者是動物與植物之間，也可以發生在植物與植物之間。

臺灣的寄生植物主要有三科：即蛇菰科、桑寄生科及列當科；另外樟科、旋花科的部分成員也屬於寄生植物；而某些鹿蹄草科植物（如水晶蘭）及蘭科植物（如腐生蘭）有些學者認為係腐生，有些學者則認為是間接寄生。

蛇菰科植物為寄生草本植物，一年生或多年生，肉質，外形類似真菌，沒有葉綠素和氣孔，一般寄生在樹木的根上；地下莖塊狀，和寄主的根連接，地上莖直立；葉退化成鱗片狀，互生；花小，單性，雌雄異株或同株，密集成花序，雄花無花被或有3－8裂，雌花無花被；果實為核果或堅果。本科有名的植物為穗花蛇菰Balanophora spicata別名為蛇菰，山狗鞭，台灣蛇菰、玉山蛇菰。臺灣民間用以清熱、醒酒、解毒、退熱及強壯。

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易受害物種（Vulnerable species）

2014/05/02
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易受害物種（Vulnerable species）
國立臺灣師範大學生命科學系碩士生 蔡翠菱

世界自然保育聯盟（IUCN）所頒布的世界自然保育聯盟瀕危物種紅皮書中，根據其瀕危程度將物種分別列入九個級別：絕滅（EX，extinct），野外絕滅（EW，extinct in the wild），極危（CR，critically endangered），瀕危（EN，endangered），易危（VU，vulnerable），近危（NT，near threatened），無危（LC，least concern），數據缺乏（DD，data deficient），未評估（NE，not evaluated）。而其中又將極危（CR）、瀕危（EN）及易危（VU）此三大類列為受威脅（threatened）的種類。

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庇護物種（Umbrella species）

2014/05/01
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庇護物種（Umbrella species）
國立臺灣師範大學生命科學系 蔡翠菱

13_umbrella近年越來越受到關注的「庇護物種」（umbrella species）概念，提供給維持生物多樣性的保育工作一個計畫依據。當你去保育庇護物種的生存環境後，連帶的將保護這個棲地範圍內的其他物種。

  • 何謂「庇護物種」？

庇護物種指的是單一個物種，此物種的特色通常是在群集中廣泛分布的一個物種，而且可以表現出部分或全部物種的需求。也就是說，此一物種對於棲地的需求與其他生存在此群集中的他種生物相似。而且通常會選擇對於特定棲地環境品質要求較高或較敏感的物種，當環境變動或棲地惡化時，一般最早消失的物種。也是說，當確保這些族群可以存活後，在同一棲地中的其他物種的存活應該也可以維持穩定。

庇護物種大多為大型哺乳類和鳥類，例如北美洲西部森林的西點林鴞就曾被作為庇護物種以保育演替後期的森林群集；目前也漸漸有一些無脊椎動物被列在庇護物種清單中，例如將受威脅的蝴蝶列入庇護物種，保護此庇護物種進一步去保護其賴以維生且已受到威脅的草原生態系。

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粒線體分子時鐘（Mitochondrial Clock）

2014/01/17
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粒線體分子時鐘（Mitochondrial Clock）
國立臺灣大學醫學系呂明軒、臺北市立建國高中劉翠華教師

如果我們能從考古挖掘出土的猿人身上取得 DNA，並和現代人的 DNA 序列進行比較，是不是能推測猿人的生存年代呢？分子時鐘就是假設 DNA 序列突變的速度大致不變，則演化時間越長，突變累積越多；換言之，從兩 DNA 序列的差異往回推算，即可估計那段演化所經過的時間。

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生命週期評估技術（Life Cycle Assessment）

2013/10/28
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生命週期評估技術（Life Cycle Assessment）
國立臺灣師範大學生命科學系黃盟元博士

隨著環保意識的增強，社會已經形成一股關心自然資源枯竭和環境惡化問題的風潮，許多企業已對這種意識作出回應，公司行號需要評估他們的活動對環境有何影響，企業提供“綠色”產品和“綠色”生產過程，產品和生產過程的環境績效已成為一個關鍵的問題，以盡量減少其對環境的負面影響。許多公司都發現，它有利於找出超越符合使用污染防治策略和環境管理體系的方法，以提高他們環保性能，生命週期評估技術就是這樣一種工具，這一個概念是將一個產品的整個生命週期都考慮進去。

生命週期評估是用一種“從搖籃到墳墓”的方法來評估工業系統，“從搖籃到墳墓”是指從地球上開始收集原料打造產品到所有產品材料都回歸地球。用生命週期評估的觀點來評估一個產品時，代表了產品生命週期的每一個階段都將影響未來的各個階段，所有產品的生產和處理過程都是相互依存的，在生命週期評估中能估計產品生命週期的各個階段對環境產生的累積影響，這些往往都是在傳統的分析方式中無法評估到的觀點，例如: 原料取得、材料運輸、產品的最終處理方式等等，生命週期評估對整個產品生命週期的影響提供了一個全面的看法，包括產品或過程對環境的尊重，以及能更準確地反應產品和其生產過程的選擇中對環境真正的權衡。

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擬寄生生物（Parasitoid）

2013/10/27
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擬寄生生物（Parasitoid）
國立臺灣師範大學生命科學系楊詠靜碩士

有一類群生物，將其一生的大多數時間居住在宿主或寄主（host）中，並在其體內的或附著於體外以獲取維持其生存、發育或者繁殖所需的營養或者庇護，同時，造成寄主的危害，泛稱為寄生生物。

在寄生過程中，依寄主最終的宿命不同可區分出兩大類：寄生生物（parasite）與擬寄生生物（parasitoid）。其中，寄生生物從寄生身上得到營養或庇護的同時，並不直接讓寄主喪命，而是希望寄主能夠活得長久，這樣一來，寄主才能有長期穩定供應營養或庇護讓寄生生物繼續使用。

擬寄生生物大多見於昆蟲，擬寄生生物會在昆蟲宿主身上或體內產卵，作為卵孵化的場所。其幼蟲孵化後並吸取寄主體液或組織作為營養來源，等到幼蟲形成成蟲時，宿主通常也走到生命的盡頭，其中，大家耳熟詳的冬蟲夏草及寄生蜂就是典型的例子。

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紅皇后假說

2013/08/14
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紅皇后假說 (Red Queen Hypothesis)
國立臺灣師範大學生命科學系研究助理胡琬琳

紅皇后假說一詞由Leigh Van Valen於1973年提出，是在演化生物學相當有名的假說；但用假說來稱呼其實不大適當，其較像是演化的一種模式。

紅皇后與愛莉絲(圖片來源：flickr用戶Jurgen Appelo)

紅皇后一詞源自於愛莉絲夢遊仙境（Alice’s adventures in wonderland）的姊妹作──鏡中奇緣（Through the Looking Glass）。在故事中，愛莉絲進入一個鏡子中的房屋，屋內所有物品亦如鏡象一般左右顛倒，她踏出小屋想順著屋外的小徑爬上山坡的花園時卻發現怎麼走都只是走回小屋，無法到達山坡頂。此時愛莉絲經過一花壇旁，並和花兒說了些話；花兒說紅皇后也常經過這裡，愛莉絲便決定要去找紅皇后。愛莉絲看見皇后就朝她走去，走了半天卻發現又回到了小屋門前；此時愛莉絲想起花兒告訴她的話並調頭往反方向走，沒想到馬上就走到了皇后身邊。

皇后一邊帶領愛莉絲走向山坡頂，也同時說明這個鏡中的世界看起來彎的路其實是直的、要前往一個地方其實要往反方向走、山坡會變成山谷……。走上山丘之後，俯瞰下去發現田野被樹籬和小溪切割成棋盤的樣子；「我可以參加田野上的西洋棋賽嗎?」愛莉絲興奮的問，「當然，你可以當白卒，而且走到第八格時就可以變為皇后了（西洋棋的規則）。」皇后回答。剎那間，皇后沒來由地跑了起來，並且愈跑愈快；為了跟上皇后的腳步，愛莉絲也不得不加快速度。詭異的是，不論他們跑的多快，周遭的景物沒有改變，他們仍停留在原來的地方。最後終於停了下來，「為什麼我們跑了這麼久仍在同一個地方？」愛莉絲喘著氣，眉頭皺著露出疑惑的表情。皇后嘴角露出淺淺微笑然後說「在這個國度中，全力奔跑不過是為了維持在原地而已。（In this world, constant running is needed in order to remain in the same place.）」

自然界中，獵物與授獵者的互動產生一股將演化過程趨於複雜的力量；演化過程中，狩獵者會不斷提高發現和捕獲獵物的效率，發展出更好的攻擊方式。

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