生態與演化

人類的痕跡器官(Vestigial organs)-下

2009/08/14
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人類的痕跡器官(Vestigial organs)-下
台北市立第一女子高級中學生物科許一懿老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

有些痕跡則是看不到的分子構造，例如L-古洛糖酸內酯氧化酶 (L-gulonolactone oxidase) 的基因，在許多哺乳類動物體內具有功能，在人類身上卻因為突變而退化了，其基因的痕跡屬於一種偽基因(Pseudogene)。L-古洛糖酸內酯氧化酶基因的產物是負責合成維生素C前驅物的酵素，人類因此無法自行合成維生素C，必須從食物中取得。
演化學者估計，這個基因是在約6千3百萬年前，原始靈長類分支出幹鼻猴亞目(Suborder Haplorrihini)和原猴亞目(Suborder Strepsirrhini)的時候，累積了足夠的突變，因此，現生幹鼻喉亞目的眼鏡猴和類人猿等，已經不能合成維生素C，原猴亞目的懶猴、狐猴等，則保有這個能力。 當然，痕跡器官並非全然無用，甚至可能有新的功能。波士頓麻州綜合醫院(Massachusetts General Hospital; MGH) 的研究者Filip Swirski最近(2009)就發現了脾臟的特殊功能：儲存大量的單核球(Monocyte)，在心臟病發的時候，幫助病人心臟功能的復原。

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人類的痕跡器官(Vestigial organs)-上

2009/08/14
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人類的痕跡器官(Vestigial organs)-上
台北市立第一女子高級中學生物科許一懿老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

人體的痕跡器官是演化過程中保留下來的構造或特性，這些構造目前對於維持人體的生存，似乎沒有用處，例如廣為人知的闌尾(Appendix)和扁桃腺(Tonsil)，如果因為發炎而被切除，並不影響個體的存活，因此痕跡器官被視為退化的象徵；同樣的構造也往往出現在和人類親緣關係較接近的靈長類動物身上，可以做為演化的證據。

蠕蟲狀的闌尾是盲腸前端的痕跡器官，盲腸對人類的草食性祖先而言，是一個重要的器官，其內的共生細菌可以幫助消化纖維素，現生的草食性動物仍然具有大型的盲腸，肉食性動物則無。

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哺乳動物紅血球的演化優勢

2009/08/14
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哺乳動物紅血球的演化優勢 (Erythrocyte)
臺北市立第一女子高級中學生物科胡苓芝老師/國立臺灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

無脊椎動物中有些動物具有攜帶氧氣的蛋白質，如存在於蚯蚓血漿中的血紅素，或是節肢動物血淋巴中的血青素，但它們的載氧能力都遠不如脊椎動物演化出來的紅血球。脊椎動物的紅血球中惟有哺乳動物的紅血球無核，也無粒線體。

這種演化上的特殊性曾在國內2003和2006奧林匹亞複試A卷中，兩度提問「哺乳類特有的雙凹圓盤狀紅血球具有什麼優點？」。故本文擬以紅血球結構的特殊性，解釋其演化上可能具有的優點。

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氮循環 -下

2009/07/28
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氮循環 (Nitrogen Cycle)-下
臺北市忠孝國民中學自然領域張馨文實習老師/國立臺灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

根據劉業經「樹木誌」中的記載，達耶魯族祖先的遺訓：「於墾植三年後，栽植赤楊，再耕時，土壤可變肥沃，節省勞力。」此段話中，即是證明在非豆科植物中也具有肥沃土壤的功用。

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氮循環(Nitrogen Cycle）-上

2009/07/28
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氮循環(Nitrogen Cycle）-上
台北市忠孝國民中學自然領域張馨文實習老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

相對於高等植物本身沒有「固氮」的能力，游離固氮之少數的細菌及藍綠藻具有「固氮」能力，具有雙氮酶 (dinitrogenase) 可將氮分子還原為氨。事實上，植物中少數具有固氮作用的例子也非植物本身具有固氮能力，例如: 滿江紅屬(Azolla)植物和藍綠細菌的魚腥藻屬(Anabaena)共生，或是豆科植物必須與根瘤菌共生。異營性的根瘤菌是土壤中常見的桿狀細菌，它本身並沒有固氮能力，當植物的根部受根瘤菌的感染形成根瘤時，根瘤菌才具有固氮能力。而不同品系的根瘤菌與植物之間具有專一性，不同種類的豆科植物之間，其共生固氮能力也不同。 植物根部的分泌物吸引根瘤菌集中到根部，根瘤菌(rhizobium)附著在表皮及根毛細胞上，經由根毛的傷口進入寄主植物之根部，之後根瘤細菌侵入根細胞，形成感染絲 (infection thread) 並引起豆科植物根部的皮層細胞增生，在根皮層形成根瘤，根瘤菌生長在根瘤組織中，並且特化出具有固氮能力的類菌體（bacteroid），外圍由一層膜(envelope)包圍著，膜中含有豆血紅素（hemoglobin）控制氧氣進出類菌體的量，使得根瘤菌具有能進行固氮作用的能力，如果根瘤內沒有豆血紅素，那麼根瘤的固氮活性也就跟著消失。

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