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首頁> 人文社科館>人文科普>科學百科> 有趣到睡不著的生物學:螞蟻和人工智慧有關?

有趣到睡不著的生物學:螞蟻和人工智慧有關?

面白くて眠れなくなる生物学

出版品牌:快樂文化

作者:長谷川英祐

譯者:陳朕疆

ISBN:9789869953221

出版日期:2020-11-11

定價:NT$  360

優惠價:79NT$284

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內容簡介 |

日本中小學生經典科普課外讀物,系列作品銷量突破七十萬本!

皮卡丘的「進化」其實是「變態」!?

大腦運作模式和螞蟻的行為很像?

為了繁衍後代,雌雄之間費盡心機!


))))千萬別把它當作睡前讀物,因為你一翻開就停不下來!((((

【誰適合閱讀本書】

◆曾經認為生物就是要背誦一堆知識,讀起來很痛苦的人

◆現正學習生物,需要輔助理解課本原理的人

◆除了學生之外,其他所有具備好奇心的人!

 

【32個有趣主題,認識生物學原來如此!】

生物學背後的道理,說穿了就是物理、化學、演化的基本原則,本書帶領讀者認識生命世界中的各種現象,不用死記硬背,自然而然就能體會,一切都超有道理的!

作者特別希望這本書能夠幫到那些正在學生物,卻覺得很難、學到想哭的學生們;他以前就是因為了解到背後的原理,才充分享受到學生物的快樂。這項樂趣要分享給大家~~對生物好奇有興趣的人閱讀後也能加深理解,生命的一切必有原因,生物學超有趣啊!

 

【精彩主題搶先看】

●DNA是生物的生命設計圖:DNA由兩條長鏈連結而成,扭成像螺旋梯一樣的形狀,兩條長鏈上有互補的基因密碼。讀取基因時,只需要其中一條長鏈上的遺傳訊息。另一條長鏈平時可以做為保護蓋,而且假如有一條鏈的基因受損了,就可以用另一條的互補資訊來恢復基因密碼。而分子結構為什麼像螺旋梯呢?因為長鏈結構連接時會有一個角度,整條長鏈累積下來,直直的梯子就會扭成螺旋狀。

 

雄性和雌性繁衍戰略大不同:生物中雄性的戰略為「亂槍打鳥」,不大會選擇對象,因為精子可以一直補充;但雌性需投資很多資源在製造卵上,要是卵無法受精,就會浪費許多成本,所以雌性會仔細判斷雄性,合格之後才會交配繁衍。因此雄性動物發展出展示華麗羽毛或是送禮物的行為。像「蚊蠍蛉」這種昆蟲,捕不到獵物而無法送禮的雄蟲,會假裝自己是雌蟲,騙取比較會狩獵的雄蟲的獵物,再把這些獵物當成自己的,送給雌蟲,獲得交配權。令人心有戚戚焉!

 

●大腦運作跟螞蟻行為很像大腦是由無數個神經細胞組成的結構。神經細胞的末端只會做出On或Off這種單純的輸出,不過集合成大腦後卻能夠在複雜情況下做出適當判斷。昆蟲中的蟻群或蜂群也是如此,兩者的末端都只能做出簡單判斷,但整體的決策能力遠勝個別單位。我們將多部電腦以同樣的架構機制彼此連接,便能製作出決策能力遠勝個體的網路了。這就是人工智慧。

 

【封面設計說明】
有趣內容我們從封面設計開始,本系列書籍我們將問題設計於封面插畫上,詳細的解答就等你一起翻開本書。

Q對於螞蟻和蜂來說,若在養育小孩和養育妹妹中擇一,哪個選擇能保留較多與自己相同的基因呢?


【清晰明瞭的圖表解說】

說明圖幫助讀者認識生物分子的構造,表格系統化的呈現資訊,容易理解知識。

可愛的小超人插圖,適時在篇章末尾出現陪伴讀者,發出感嘆對白和有趣的註解,讓讀者一起共鳴:「DNA螺旋好厲害啊!」「生物教科書的內容很難背耶……」

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有趣到睡不著─系列介紹】

日本中小學生經典科普課外讀物,系列作品銷量突破七十萬本!

108課綱培養「科學素養」「閱讀力」最佳讀物

 

熱情推廣科學的專家作者群
本系列能長期受到讀者肯定,主因是這群致力推廣科學的作者們,各科學領域的專家多年來從事科普傳播工作,並出版過多部科普暢銷作品。

符合108課綱科學素養,中小學生的最佳讀物

─科學素養讀本:科學素養是人們看待自然現象時保持好奇心,從中思考問題、進而設法解決問題的一種涵養。閱讀有趣的課外科學書籍,並呼應學校上課內容,培養孩子的科學素養。

─增加閱讀力:書中每個小主題的篇幅適中,讀來毫不費力,平易近人的內容,使人不知不覺一直看下去,也促進中小學生的長篇文章閱讀力。

系列主題─

《有趣到睡不著的自然科學》/《有趣到睡不著的化學》

《有趣到睡不著的生物學》/《有趣到睡不著的植物學》

《有趣到睡不著的天文學》/《有趣到睡不著的地球科學》

《一定要知道的傳染病》

作者簡介 |

長谷川英祐(EISUKE  HASEGAWA

演化生物學者。北海道大學農學研究所副教授,隸屬動物生態學研究室。1961年出生於東京。小時候便夢想成為昆蟲學者。大學時開始進行社會性昆蟲的研究。畢業後在民間企業工作五年,之後在東京都立大學研究所學習生態學。

主要研究領域包括社會性演化、動物族群的行為等。其中又以「不工作的工蟻」的研究最受矚目。興趣包括電影、汽車、釣魚、讀書、漫畫等。著作包括暢銷書《不工作的工蟻也有存在的意義》、《如何在逐漸萎縮的世界中活下去?》(皆由Media Factory新書出版)。

譯者簡介 |

陳朕疆

現為自由譯者。清華大學生命科學學士、政大財務管理碩士,曾於京都大學農學部交換一年。曾在中研院生醫所擔任研究助理。

目錄 |

前言

 

Part 1 生物皆有規則:讀懂生物課

生命的誕生為僅此一次的奇蹟

保留下來的是能夠傳承的東西

生物遵循一定的規則

為什麼DNA扭成螺旋狀?

DNA的故事(1)——遺傳資訊的雙重保護

DNA的故事(2)——像階梯一般

DNA的故事(3)——為什麼會形成A—T、G—C的組合

為什麼遺傳物質是DNA?

厲害的酵素——蛋白質的作用

細胞的誕生——自然形成的細胞膜

細胞的結合——葉綠體與粒線體

基因體之戰

製造能量(1)——為什麼酵素需在水中進行反應?

製造能量(2)——為什麼電子傳遞鏈需固定在膜上?

 

Part 2 想說給別人聽的生物故事

植物為什麼是綠的?

細胞會互相合作

為什麼蜜蜂會互相合作?

器官的分工有道理

你想當哪個器官呢?

超個體的誕生——有效率的集團

沒有智慧的細胞為何能形成組織

 

Part 3 有趣到睡不著的生物學

頭腦簡單的螞蟻能做出最好的選擇?

腦的運作和螞蟻很像

人和蜜蜂都會感到憂鬱

遺傳——機率與偶然的生物學

什麼是分離比

「性」在生物學中的奧祕

為什麼生物分成雄性與雌性呢?

世代交替的學問

盡力獲取最大利益的雌雄之戰

雌雄不同種的生物

要戰鬥?還是要逃跑?

 

結語

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書摘 |

前言

生命的一切都有原因

許多人可能有在中學時學過生物,生物教科書會從細胞開始談起,陸續講到生殖與發育、遺傳、刺激與動物反應、體內環境與恆定性、環境與植物反應等主題。書中常可看到「細胞內有許多小小的胞器,每個胞器都有各自特定的功能」之類的細節說明。

乍看之下,每個主題之間似乎沒什麼關聯。考試中會出現「粒線體是細胞內的胞器,請問以下哪個選項是粒線體的功能?」或者是「檸檬酸循環中,會生成多少個氫原子?生成多少個ATP分子?」之類的細節問題。對大多數人來說,若想在考試中得高分,就必須把教科書中的所有內容鉅細靡遺的背下來才行。

和其他自然科(物理、化學、地球科學)相比,生物教科書特別厚,常讓許多人覺得「要記的東西太多」而不喜歡生物。某些原本喜歡生物的人,看到如此繁重的課程內容後,反而開始感到痛苦,進而討厭起了生物。實在是可惜可惜可惜可惜可惜可惜了!(編註:日本動漫JOJO式吶喊)

確實,生物的行為與現象既多樣又複雜。生命活動是根據物理、化學的基本規則而進行的,能夠獨立生存的生物,會與周圍環境產生各種交互作用,形成高度複雜的生態現象,這些都屬於生物學的範疇。為了將各種現象都納入討論,使教科書變得相當厚重。

地球上的第一個生命約在三十八億年前誕生,經過漫長的演化後,才形成了現在多彩多姿的生物圈。所謂的演化,是依循某種規則進行的過程,因此,現在地球上令人眼花撩亂的生物多樣性,其實可以透過物理、化學所遵循的單純原則以及演化的規則來理解。

了解生物演化的原則,並用物理、化學的原理和生命的現象互相連結,如此一來,生物圈多彩多姿的現象就會變得好懂許多。人們通常不擅長死背,而歷史是常與生物並列的背誦科目,讀歷史的時候,我們常需要記下某事件發生在哪個年份,這時候如果用數字的諧音來記憶年份的話,就會變得好記許多。譬如我們可以用「鎌倉幕府要創造好國家(一一九二)」這個口訣,來記住鎌倉幕府的建立時間是一一九二年。(譯註:日語的「好國家」音同「一一九二」)

許多日本學生會用「水兵リーベ僕の船……」這段有情境的句子,來背誦化學元素週期表,這段話的發音與日語的「氫氦鋰鈹硼碳氮氧氟氖」相近,可以幫助記憶,因為人們記住有意義的句子相對容易許多。也就是說,只要明白生物學有什麼意義,要記住這些內容就簡單許多了。

目前日本的生物Ⅰ、Ⅱ教科書中,大多是在介紹生物「如何表現生命現象(How)」,卻沒有說明、整理各個章節之間的關聯,僅將各個項目逐一列出。這樣的話,學生就不曉得該如何理解這些生物知識,只能把書中內容一字不漏的背誦下來。

How的問題是支撐科學的兩大支柱之一。近代生物學起源於顯微鏡的發明者──羅伯特.虎克觀察到植物細胞。在這之後,大部分的生物學都在研究生物如何表現出生命現象(How)。因此,生物教科書也以「生物發生了什麼現象」為主軸。

但生物學中還有另一個疑問,那就是「為什麼生物會如此呢(Why)」。也就是說,除了研究各種生命現象如何(How)發生之外,還可以從另一個角度,研究這些現象為什麼(Why)會發生。查爾斯.達爾文的「演化論」,就是嘗試從Why的觀點來理解生物。

自古以來,人們就知道生物所擁有的性質,可以讓它們適應所生存的環境。但在達爾文提出「天擇說」之前,沒有人想過為什麼會這樣。達爾文認為,同種生物的個體之間存在微小的差異,能夠適應環境的個體才能生存下來,並留下許多後代。隨著時間經過,這種生物的個體會陸續汰換成能適應當時生存環境的個體。

能適應環境的生物會自然而然的被篩選出來,於是達爾文這種機制被命名為「天擇」或「自然選擇」。簡單來說,就是「比較能適應環境的優勢個體能夠生存並留下後代子孫,所以未來逐漸只有具備這類特性的生物存在」。這種機制說明了生物為什麼(Why)演化成能夠適應環境的特性,而這也是歷史上第一個不以神的存在來解釋的說法。

後來的許多研究中,也證實了現實中的生物會在天擇之下逐漸演化,適應環境。這表示,看似複雜多樣的生物與各種生命現象,都是在「天擇」這個原理下演化出來的。因此,從Why的觀點看來,各個生物主題彼此間的關係,以及「為什麼某個生物有某種生命現象」等問題,都有其特定理由。

了解到這些理由之後,便可將各種生命現象,以及生命現象產生的結果,整理成容易記憶的形式。

另外,現在的人類屬於多細胞生物,擁有各種複雜器官以及調控這些器官的機制,但最早的生命並非如此,最早的生命體結構應比現今的細胞還要單純。生命體的結構在演化過程中會逐漸變得複雜、多樣化,使生物內部的系統愈來愈精密,形成現在多彩多姿的生物族群。

生物會利用原有的系統,發展出新的性質,因此後來可能會有更合理的發展方法,但實際上不是,因為演化的發展是隨機的。因此,如果想要理解目前的生物,最好要了解過去生物的演化史。

由以上觀點來整理生物學,讀生物時就不是單純的「背誦」,而是能夠「理解」背後的邏輯。用口訣背誦知識時,有意義的口訣比較容易記住。同樣的,當我們了解到為什麼(Why)會有這些生命現象後,便能比從前更加明白多樣的生物學知識。

簡而言之,現在的生物教科書大多是將一個個生命現象表列出來而已,不大會細談「演化」這個貫串生物界的概念。用這種教科書來學習,自然就沒辦法「理解」到生命現象的理論基礎。

所謂的做學問,是由觀察到的現象建立出一個有系統的理論,進而理解。由此看來,目前的生物教科書雖然提到了許多與生物有關的資訊,卻不能稱做生物「學」。實在令人惋惜。

本書以物理、化學、演化的基本原則為基礎,帶領讀者「理解」生物界中的各種現象。設定的讀者包括了曾認為生物很難、要背誦一堆知識的人,以及現在正在學習生物,覺得內容過於繁雜而苦惱的人。

生物學並非只是一堆必須死記的內容。

它是以物理、化學、演化等原則為基礎,形成的統一現象。因此,理解這些原則,知道為什麼,就能將這些生物學知識深深印在腦海中。

這本書有許多功能,就我而言,特別希望能夠幫到那些正在學習生物學,卻學到想哭的學生們。我以前就是因為體會到如本書所寫的生命現象的原理,才享受到學習生物的快樂。

除了這些學生之外,只要是對生物有興趣的人們,看過本書後一定也能加深對生物學的理解。

 

 

【摘文】

你想成為身體的哪個部分?


假設有人召集了一群人,並對他們說「接下來要請各位融合成一個男人,各位分別想成為身體的哪個部分呢?」實際上我曾問過別人這個問題,常見的回答是「腦」、「眼睛」、「手」等。

你的答案又是什麼呢?

我並不想成為那些器官。我想成為的身體部位就只有一個,那就是「睪丸」。抱歉這聽起來好像不太得體,但我一定會選「睪丸」,為什麼呢?

試想人類繁衍下一代時,細胞發生了什麼事。卵子與精子會融合成受精卵,接著再發育成新的個體,所以只有生殖細胞能把自己的基因傳給下一代。這些細胞分別是男性睪丸的精母細胞,以及女性卵巢的卵母細胞。

不論腦細胞能夠想出多驚人的點子,不論眼睛能夠看到多美妙的景色,不論手能創作出多棒的作品,這些器官的細胞都沒辦法留下後代,可能性完全是零。

 

人和蜜蜂都會感到憂鬱

應該沒有人會懷疑「人類擁有多種情感」這點,不過卻不大明白為何人有這些情感。恐懼的心情或許是為了讓自己遠離或避開危險的事物,有著演化上的意義。不過喜悅、悲傷、滿足感等心情存在的理由就沒那麼容易說明清楚了。觀察狗、猴子等動物時會發現,不只人類,動物也具有各種情感。為什麼呢?

(節錄)……關於意識與情感,也就是心理的運作,目前人類還有許多不明白的地方。其中最奇妙的就是「憂鬱」的存在。人類在憂鬱時,情感表現上會變得比較遲鈍,不會感到喜悅、快樂,也會失去動力,對於任何事都感到悲觀,相當痛苦。

生理學上認為,人在憂鬱狀態時,腦會減少神經傳導物的分泌,使用某些化學物質改善這點,就可以緩和憂鬱狀況(使用抗憂鬱藥物)。一般認為,當人們持續承受著強大壓力時,會導致憂鬱症發作,但目前我們還不曉得憂鬱症在演化上有什麼意義。

不過,如果和人類構造差別很大的動物也有憂鬱情況的話,就表示這可能是有腦動物的共通現象。在長時間的演化過程中,如果生物身上一直都保有憂鬱的感受,就表示憂鬱可能有某種「演化上的意義」。如果憂鬱只會帶來不利的話,在漫長的生命歷史中應該早就被淘汰了才對。

 

 

生物由「小小的房間」建構而成

一般認為,最初的生命誕生在水中,這種生命具有自己的遺傳物質,並可以進行代謝、自我複製。不過,在近乎無限寬廣的水中,那些能產生化學反應的物質即使暫時集中在一起,要是單單放著的話很快也會分解或擴散開來,無法維持生命活動。

如果要維持生命活動,就必須將遺傳物質關在一個很小的空間範圍內進行代謝反應。

現在所有的生物(除了病毒之外)都是由許多小小的「房間」(細胞)所構成,而每個房間外圍被細胞膜所包圍。細胞膜是區隔生物體內與外界的界線,所以最初的生命應該就已經具備這種構造才對。究竟這是什麼樣的結構呢?這種結構又要如何自然形成呢?

(節錄)……實際上,細胞膜的結構能夠自然而然形成。如果把大量磷脂質放入水中並攪拌,磷脂質會分散成一個個分子,而因為磷脂分子的尾巴部分有疏水性,所以容易親近其他磷脂分子的尾巴,隨時間經過,磷脂分子會逐漸聚集起來,尾巴彼此相向排列成雙層,這就是細胞膜的基本結構。

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詳細資料 |

書籍代號:1RDF0004

商品條碼EAN:9789869953221

ISBN:9789869953221

印刷:套色

頁數:216

裝訂:平裝

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