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図解 生物の話

內容簡介

內容簡介 從生命的誕生、進化， 到最頂尖的醫學、地球環境，以及未來， 用生物學解開周遭環境的神祕現象。 當你聽到DNA，會想到什麼？ iPS細胞造就器官再生的可能？還可能成為禿頭的救世主？ 生物學發展之快，讓我們不禁覺得那些科幻電影中的虛構情節該不會真的都要實現了吧！ 讓我們一邊認識生物學， 一邊解答生活中引起熱議的話題： ●為什麼動物就算偏食也很健康呢？●鴨嘴獸明明是哺乳類，為何還會產卵？●蜥蜴的尾巴不管斷幾次都能再生嗎？●人類可以活到300歲？●蚊子除了人血外，也會吸食花蜜？●聽說悔恨的淚水特別鹹，這是真的嗎？ ◎一邊回答平時可能會突然想到的疑問，一邊解說生物學！只要掌握生物學的精髓，無論是日常生活中引起熱議的話題，或是每個人都在意的疾病問題，說不定都能因此體會到另一種不同的感受，一起用生物學解開周遭環境的神祕現象。 ◎從生命的誕生與進化、細胞的構造與作用、到生物、植物、人類，甚至是整個生態系，提出有趣的問題並以簡單明瞭的圖片文字解說，生物學包羅萬象，本書絕對是你的入門書首選！

作者介紹

作者介紹 ■作者簡介廣澤瑞子出生於日本橫濱。畢業於日本東京大學農學部農藝化學科。１９９６年日本東京大學研究所農學生命科學研究科應用動物科學專攻博士課程修畢。曾任日本學術振興會特別研究員、美國伊利諾大學芝加哥分校及德國馬克斯．普朗克生物物理化學研究所的博士研究員，現於日本東京大學研究所農學生命科學研究科應用動物科學專攻細胞生化學研究室擔任助教。所著書籍有《理科複習 生物篇》（自由國民社出版）。■譯者簡介林姿妘台中人，畢業於東海大學日本語言文化學系，業餘筆譯。因喜歡日本動漫畫而接觸日文，亦喜歡透過語言將不同國家人們串連起來的當下。譯有《繪圖解說 用圖了解生態》、《40歲開始預防失智症》。

產品目錄

產品目錄 序 1章 生命的誕生與進化為什麼生命是在海洋中誕生的呢？ 氧氣一開始對生物而言是有毒的！？ 所謂的臭氧層是什麼時候形成的，又為什麼會形成呢？ 所謂的寒武紀大爆發究竟是什麼東西爆發了？ 地球史上第一個出現的陸上生物究竟是什麼呢？ 鴨嘴獸明明是哺乳類，為何還會產卵呢？ 蛇為什麼會失去足部呢？ 人類為什麼會失去體毛呢？ 專欄：企鵝變得無法飛行也是進化嗎？2章 細胞的構造與作用人類的身體是由多少個細胞組成的呢？無論是大象還是螞蟻，細胞的大小都一樣？有所謂肉眼可以看得見的細胞嗎？真的有撞擊頭部後喪失記憶這回事嗎？被稱作「萬能細胞」的ES細胞究竟是什麼？iPS細胞將成為有毛髮稀疏困擾者的救世主？聽說有只要一笑就會增生的細胞，這是真的嗎？人體中存在著會自殺的細胞！？人類可以活到300歲？專欄：吃眼蟲對身體很好嗎？3章 生物的發育與生殖壽司食材中的海膽竟然是生殖腺嗎？不會開花的植物是如何繁殖的呢？昆蟲的身體裡沒有血液嗎？動物的細胞所遵循的「預定命運」究竟是什麼？蜥蜴的尾巴不管斷幾次都能夠再生嗎？為什麼頭部再生後的渦蟲還是存有記憶呢？櫻花的代名詞「染井吉野櫻」全部都是無性繁殖？複製技術是為了什麼目的而發展的呢？三花貓為什麼都是母貓呢？專欄：即使是動物，帥哥也是很吃香的？4章 植物的結構在陽台放植物就能讓環境變涼爽？蓮藕的孔穴是為何而存在的呢？蚊子除了人的血以外，也會吸食花蜜？食蟲植物以外的植物也會吃蟲子！？難道世界上真的沒有黑色的花嗎！？為什麼香蕉裡面沒有種子呢！？美麗的花朵果然都是有毒的？仙人掌為什麼可以在沙漠中生存呢？從樹木的年輪中也可以得知很久以前的天候狀況！？為什麼秋天葉子就會變紅！？專欄：植物性蛋白質對身體很好？5章 人類的身體結構與不可思議人類是如何利用氧氣的呢？血型占卜的根據與可信度瞬間的迴避危險行為是什麼樣的機制？聽說悔恨的淚水特別鹹，這是真的嗎？比用飢餓感來判斷時間還要準確！生理時鐘的機制神祕的「搔癢」感花粉症再也不可怕了？不管是大人還是小孩，「能睡的人都長得好！」將來總有一天可以治得好癌症？專欄：人類過世時體重會減少21克？6章 生態系的結構與生物的未來在地球上居住著多少種生物呢？全世界都討厭裙帶菜！？生物就算沒有氧氣也活得下去嗎？人體內擁有的細菌超過1000兆個以上！？大量出現17年生命週期的「質數蟬」之謎動物們的偏食為何不會影響到健康呢！？無論是鰻魚還是鮪魚，都應該向「吃到飽」說NO！為了復育自然的樸實對策全球暖化帶給人類的影響是？一年之中有4萬種生物滅亡！？

商品規格

試閱文字

自序 : 在稍早以前，經常可以聽到「血緣是不會騙人的呢！」這種說法。但是，在現在這個時代，就連我那讀國小的兒子，都會對著自己不幸長得跟我很像的塌鼻子感嘆道「誰叫DNA就是這樣呢！」每當閒聊之餘聽到「DNA」一詞，或是看到DNA的二重螺旋構造的設計時，都會覺得DNA已經廣為人知了，彷彿早就完全取得了市民權一樣。只是，在這樣想的同時，長年以DNA為研究對象的我偶爾也會不經意地想到，到底DNA是何方神聖呢？究竟社會大眾對DNA是如何理解的，理解程度有多少呢？
2003年，科學家高聲宣布人類的設計圖，也就是人類DNA全鹼基序列的解讀已經結束了。也就是說，人類基因組計畫完成了。在那之後，過了大約15年，現在的生物學研究已經如預期的一樣，進展到了編輯DNA的階段中。山中教授研發出了iPS細胞製造技術，並在諾貝爾獎中大放異彩，而以這個技術為契機，人類已經朝器官再生的領域邁進了一步，生物學更成了現在發展最快速的領域之一，快得甚至讓人覺得科幻電影中虛構的情節該不會要真的實現了吧？然而，正因為這是關乎到生命領域的研究，特別是在倫理層面上，所以更需要整個社會來一起討論。因此我強烈認為，有必要讓全體社會稍微多關注一下生物學，並一起監視生物學研究的進行方向。再加上近年來，孩子們疏遠理科的現象也變成了一個問題，所以，我深切地覺得，首先無論如何，最重要的就是廣泛地促進大眾對生物學的興趣。
我深受生物學吸引，因此長年來一直投入這個領域的研究中。在過去，每當我試圖向生活在遠離生物學環境中的各位傳達生物學的有趣之處時，所感受到的那種困難度都會讓我覺得相當焦躁。因此，關於這次可以成功發行此書，我真的覺得相當慶幸。這本書是以一邊回答平時可能會突然想到的疑問，一邊解說生物學領域的形式所撰寫而成。只要掌握了生物學的精髓，無論是日常生活中引起熱議的話題也好，或是不管是誰都會在意的疾病話題也好，說不定都能因此體會到另一種不同的感受。如果可以因為這本書，讓人們對生物學多少產生一點興趣的話，實在是沒有什麼比這還要幸福的事了。
在監修這本書時，受到了邀請我監修此書的日本文藝社編輯部的坂將志先生，以及擔任本書編輯的美術、供應人員丸山美紀小姐相當多的照顧，特別是我給丸山美紀小姐添了非常多的麻煩，真的是非常感謝你們。此外，在此也向負責幫我設計編排此書的人員，以及其他與此書出版相關的人們致上謝意。
最後，也要感謝家人們在這些日子裡不吝給我協助。特別是如果沒有兒子力的厲聲督促與鼓勵，這本書就沒有辦法完成了。所以，在此我想要對我的兒子，力，獻上由衷的感謝。

廣澤瑞子

試閱文字

內文 : １章 生命的誕生與進化

為什麼生命是在海洋中誕生的呢？
～化學進化與生命的誕生～

地球的誕生大約是在46億年前。在那之後，地表約有一段時間都是被熔岩所覆蓋。大約到了40億年前，冷卻後的熔岩變成了陸地，而熔岩冷卻時所產生的水蒸氣便形成了海洋。在那種狀態的地球上最終孕育出了生命。而這個孕育出生命的地方就是海洋。那麼，為什麼生命不是在陸地上，而是在海洋中誕生的呢？
那是因為在原始的海洋中溶解了大量的「有機物」的緣故。所謂的有機物，指的是胺基酸、醣類、核鹼基等含有碳元素的化合物。是構成生命的重要要素。關於在原始地球中的有機物之生成，根據著名的米勒－尤里實驗顯示，有可能是因為大氣中的無機物受到紫外線或雷的強烈能量影響所產生而來的。另外，也有一種說法是有機物是由撞擊到地球的小天體（隕石）所帶來的。
這些有機物隨著雨水傾瀉而下，蓄積入海洋之中。胺基酸、醣類、核鹼基等低分子有機物具有容易互相連結的性質。在海底火山所提供的熱能源作用下，這些低分子有機物開始相互結合，轉變成蛋白質、碳水化合物、以及核酸等複雜的高分子有機物。而在這個過程中，堆積在海底的金屬化合物因為會吸住有機物，所以扮演了觸媒的角色，促進了低分子相互連結的化學反應。
在地表上交錯亂飛的紫外線和帶電粒子＜※＞對高分子有機物具有很強的破壞力，甚至能將這些高分子拆得破破爛爛。但大海阻擋了紫外線和帶電粒子的破壞，溫柔地將高分子有機物包覆於海洋中，所以大海簡直就是生命的搖籃。就這樣，地球上的生命便如此誕生了。

※ 指的是離子化的原子或帶電荷的基本粒子。

氧氣一開始對生物而言是有毒的！？
～原始生物與當時的地球環境～

植物藉由光合作用產生氧氣，而正因為環境中存在著氧氣，所以動物才得以生生不息。如果從這個常識來看，那氧氣對生物而言應該稱作是娃娃臉（好人）般的存在；然而，有時候狀況也會突然翻轉，出現氧氣豹變成徹底的卑鄙小人（壞人）的情況，這時的氧氣稱為毒素也不為過吧。而之所以會這樣，是因為氧氣就化學上具有「相當高的反應性」的緣故。
氧氣具有無論對任何東西都容易起反應的性質（氧化力）。而所謂氧氣所具備的氧化力，舉例來說，想像一下鐵與氧氣結合後會變成氧化鐵（生鏽）應該就很好理解了吧。
近年來，特別受到矚目的，便是稱作「活性含氧物」的一種氧氣。這類氧氣是從一般氧氣中衍生出來的一種反應性特別高的氧氣。有時候，活性含氧物會利用這樣的反應性，幫忙摧毀入侵到人體內的病毒等外來物，但是另一方面，正因為這樣的高反應性，有時也會不小心傷到自己體內的組織。
目前知道活性含氧物是造成老化的原因之一，並會引起各式各樣的疾病＜※＞。此外，據說美容界對於去除活性含氧物一事也相當關注。如果肌膚被氧化得亂七八糟，就像鐵生鏽後變得破破爛爛的話，是令人無法忍受的事情。
像這樣，具有高氧化力的氧氣在生命剛誕生時，對生命可以說是具致命性的有毒氣體。生命原本在有氧氣的環境下是無法存活的，但在這樣的環境中，最終出現了可以反過來利用氧氣的高氧化力、並將其做有效利用的生物。這些生物獲得了利用氧氣產生能量的系統，並持續進化下去。

※ 也有說法是一旦因為飲食習慣的混亂、壓力、抽菸等，導致體內的活性含氧物和抗氧化物質失去平衡時，就會變成引起疾病的原因。

所謂的臭氧層是什麼時候形成的，又為什麼會形成呢？
～氧氣的產生與生物的進化～

地球上的生命大約是在距今40億年前誕生的。最初的生物是以海水中富含的有機物作為養分（請參照第8頁）。剛出現生命的大海就像樂園，有機物要多少有多少，然而，有機物最終還是被吞食殆盡，生物因此陷入了飢餓狀態。而在這些陷入飢餓狀態的生物中，出現了可以從無機物中製造出有機物的生物。
大約在27億年前出現的藍綠藻也是其中一種可以製造出有機物的生物，藍綠藻具有葉綠素（Chlorophyll），可以利用陽光進行光合作用，並藉由光合作用合成出有機物，保障自身在生命活動上所需的能量。而在光合作用的過程中釋放出來的氧氣，就這麼慢慢地將地球包覆了起來。
光合自營性生物的數量增加愈多，釋放出來的氧氣也就愈多，結果對地球環境帶來了劇大的改變。大約在20億年前，海洋中飽和的氧氣被釋放到大氣中，這些被釋放出來的氧氣與紫外線的能量結合在一起，因而產生出了臭氧。這些產生出來的臭氧不斷聚積，最後便形成了臭氧層。而在臭氧形成初期，臭氧層並不是位於平流層＜※＞中。當時的環境中因為氧氣很少，紫外線可以到達地表附近，所以一開始的臭氧層是位於地表附近的。
據說最後隨著氧氣濃度上升的同時，紫外線可到達地表的高度界限也跟著上升，而臭氧層的高度也就隨之逐漸升高。到了大約４億年前左右，平流層中便形成了與現在差不多的臭氧層。
臭氧層保護生命免於紫外線傷害，就這樣，生物從海中登上陸地的準備便就此完成了。

※ 在中緯度地區，平流層高度位於離地表11~50公里處。

所謂的寒武紀大爆發究竟是什麼東西爆發了？
～寒武紀的生物多樣化～

所謂的寒武紀大爆發，指的是在5億4200萬年前到5億3000萬年前的古生代寒武紀中，生物物種「爆炸性地增加」的現象。然而不管怎樣，就算說是爆炸性地增加，但生物種類直到寒武紀前就只有數十種，為何在進入這個時期後，突然間就增加了１萬種以上呢？在過去，這件事情長年以來都是個巨大的謎題。因為達爾文的進化論說生物的進化是慢慢地累積，但寒武紀大爆發的現象卻彷彿要推翻這個理論似的，所以令人費解。
關於寒武紀大爆發的原因，有好幾種有力的學說，其中一種便是有眼生物的誕生。在這個時代中誕生出了具有眼睛的生物「三葉蟲」。從捕食的觀點來看，擁有眼睛是相當有利的一件事情。在激烈的生存競爭中，眼睛的優劣決定了生物的生死，就在這樣的競爭中，生物出現了各式各樣的眼睛，最後，生物種類也因此爆炸性地增加了。
另外，也有一說提倡寒武紀大爆發與雪團地球＜※＞以及雪團地球的終結有關。距今約8億年前到6億年前間，地球曾經被冰給覆蓋起來過。而早在10億年前就誕生的多細胞生物便靠著躲在海底一些特定場所，例如躲在靠近熱源附近的地方度過了這場冰河期，最後總算存活了下來，保存了生物的多樣性。此外，地理上的隔離也會促進生物的多樣化，就像加拉巴哥群島的例子一樣。像這樣，生物的種類不斷地多樣化，在這些生物中，有些生物更獲得了便於捕食的胚孔構造，使得生存競爭變得更加激烈了。再加上，雪團地球的終結使得地球漸漸暖化，生物為了適應這樣的環境只好進化，如此便引發了寒武紀大爆發。據說因為寒武紀大爆發，今天我們所看到的動物的門（生物的其中一種分類層級。請參照第109頁。）才得以齊全。

※ 指的是地球整體都被凍結的狀態。據說在這個時期中生物出現大量的滅絕。也有一說表示過去地球曾有3次進入冰河期的狀態。

地球史上第一個出現的陸上生物究竟是什麼呢？
～生物登上陸地～

由於臭氧層隔絕了紫外線，進而促使生物登上陸地。第一個登上陸地的生物是由綠藻類進化而來的青苔類以及蕨類植物。而這個時期大概是距今4億5000萬年前左右。這兩類植物的構造從以前到現在都沒有變過，可以直接看出以前的樣貌，在繁殖上也不是利用種子，而是採用胞子繁殖的方式進行（請參照第48頁）。
蕨類植物為了適應陸上的生活而產生出了維管束。所謂的維管束，主要是用來將水或礦物質、或是光合作用所產生的有機物運送到植物的各個部位，可以說就像是管線一樣。另外，蕨類植物也具有根、莖、葉等各自具備了不同功用的器官（請參照第69頁）。這些特徵在後來出現的種子植物上也被傳承了下來。
在蕨類植物登陸前，陸地上原本只有滿滿的岩石，看起來充滿肅殺之氣，但在蕨類植物繁茂生長後，便為陸地帶來了綠意。不只如此，蕨類植物枯萎後的莖等部位中所含的纖維素（多醣類）更成了下個世代所需的養分，也為細菌類的繁殖做了不少貢獻。
就在植物登陸後過了一段時間，昆蟲類生物也跟著登上了陸地。這時約莫是距今4億年前左右。昆蟲有一種特性，他們的身上會環繞著稱作氣門（請參照第50頁）的呼吸穴，所以才能更快速地適應陸上的生活，順利吸入氧氣。
而脊椎動物之所以能夠登陸，則是由淡水魚類發端而來的。相較於海洋，河川的深度較淺，而且障礙物也比較多。再加上，有時候在河川裡比起游泳，用爬行的方式還比較好移動，所以淡水魚類必須要讓魚鰭變得像腳一樣發達才行。不只如此，淡水魚類的皮膚和呼吸方式也漸漸地演變成適合在陸地上生活的狀態。大約到了3億5000萬年前左右，在歷經了這些進化過程後，兩棲類就此誕生，開始爬上陸地生活。

最佳賣點

最佳賣點 : 讓我們一邊認識生物學，一邊解答生活中引起熱議的話題

活動

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