第七章 生命的延續 學習目標 認識孟德爾的遺傳規律、染色體和遺傳因子 介紹遺傳工程的發展及對人類的影響 演化的發生及演化的動力 7 - 1 第七章 生命的延續 7 - 2 7 - 3 學習目標 7 - 4 認識孟德爾的遺傳規律、染色體和遺傳因子 介紹遺傳工程的發展及對人類的影響 演化的發生及演化的動力 如何享受健康快樂的生活 7 - 5 7 - 6

遺傳規律 當一個新的生命脫離娘胎與人見面，他的親人和鄰居除了讚美孩子健康可愛外，最常說的是：「這孩子像誰？像他爸？像他媽？」。不僅是人，任何有性生殖的生物的許多性質和形狀（性狀），都有從某一個世代傳到次一個世代的現象，叫做遺傳。

基本規律 控制生物遺傳的因素叫做基因（gene），每一基因控制一種性狀。基因有兩種，一為顯性，一為隱性。個體內控制某一個性狀的基因是兩兩成對存在的，叫做對偶基因，此一對基因可能同為顯性，同為隱性，或一為顯性一為隱性。

分離規律 生物形成配子，此對偶基因即相互分離至配子中。進行有性生殖時，雌配子的基因和雄配子的基因即組合在一起。

當顯性基因與顯性基因或顯性基因與隱性基因相遇，只有顯性基因控制的性狀表現出來；隱性基因仍會傳給子代，只有在孫代或更後代遇到相同的隱性對偶基因才會表現出來。

獨立支配規律 又名自由組合規律。形成配子時，一對偶基因的分離不受另外一對偶基因的影響；形成配子時，非對偶基因會相互組合而至同一配子中。組合的機率為各個獨立之事件發生機率的相乘積。

孟德爾作了很多實驗來證明他的論述。 用豚鼠作實驗。以 BB 代表純品黑色豚鼠性狀的基因，以 bb 代表純品白色豚鼠性狀的基因。兩種豚鼠作親代交配，子代豚鼠的基因應為 Bb，但是子代豚鼠只有黑色而無白色。

用子代的豚鼠交配，獲得的第二子代豚鼠有3/4 為黑色，1/4 為白色，這個兩子代的基因Bb 與 Bb 分離成 B，b 及 B，b 重新組合而有 BB，Bb，bB，bb 等四種可能，前三種皆為黑色，後一種為白色。可見 BB 黑色為豚鼠的顯性性狀，bb 白色為豚鼠的隱性性狀。

用黑色短毛和白色 長毛豚鼠作雙性狀 雜交

同樣的方法，用純品的短毛豚鼠 (基因為SS)與純品長毛豚鼠 （基因為ss）雜交，得第一子代皆為短毛，第二子代中有 ¾ 的短毛及 ¼ 的長毛，基因為 SS，Ss，sS，ss，可見 SS 短毛為豚鼠的顯性性狀， ss 長毛為豚鼠的隱性性狀。

如果用黑色短毛豚鼠和白色長毛豚鼠交配，所得第一子代豚鼠皆為黑色短毛。第二子代豚鼠中有

( ─ 黑色 + ─ 白色） ＝ ─ 黑色短毛 + ─ 黑色長毛 + ─ 白色短毛 + ─ 白色長毛 ×（─ 短毛 + ─ 長毛 ） 3 1 ×（─ 短毛 + ─ 長毛 ） ＝ ─ 黑色短毛 + ─ 黑色長毛 + ─ 白色短毛 + ─ 白色長毛 3 1 4 4 3 1 4 4 9 3 16 16 3 1 16 16

計算值與實驗值符合。人類有許多性狀介入遺傳過程，茲列舉常見者如下： 例如一群有酒渦雙眼瞼的人和一群沒有酒渦單眼瞼的人結婚，他們的下一代都是有酒渦雙眼瞼的人。第二子代中有酒渦雙眼瞼、無酒渦雙眼瞼、有酒渦單眼瞼、和無酒渦單眼瞼四種人的比例為 9：3：3：1。

影響人類身高的遺傳基因超過十對，矮為顯性，高為隱性。顯性基因越多的人，個子愈矮。下圖為調查一族群中身高人數的分布曲線，中等身材者最多，為一常態分布曲線。

調查某族群的身高 人數分布

染色體和遺傳 基因無疑地是遺傳過程中關鍵角色。「基因在那裡？基因是什麼長像？」十九世紀沒有人注重孟德爾論文發表，當然也沒有提出疑問或後續發展。直到二十世紀，顯微鏡的倍率逐漸提高，甚至於有電子顯微鏡問世，生物學家觀察細胞結構與動態更清晰。

細胞學家洒吞和巴夫來確定遺傳的基因位於染色體上，因為染色體的行動和遺傳基因的表現亟為相同。染色體是細胞核中的一種絲狀物，亟易被鹼性染料著色易於觀察而得名，其結構是由一連串的DNA分子繞曲而成。

細胞、染色體和 DNA。

DNA 的全名是去氧核醣核酸，是一個含有數百萬原子的巨型分子，其形狀像一具螺旋梯，兩旁梯桿由去氧核醣（S）和磷酸（P）重複排列而成核苷酸鏈，中間各梯階由四種含氮鹽基，腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、鳥糞嘌呤（G）、胞嘧啶（C），配對組成。

A 與 T 配成一階，G 與 C 配成一階。每個DNA 中的梯階順序不同，相鄰的三個含鹽基組合成一個遺傳密碼，其內容因生物個體而異。

DNA的結構

細胞分裂時，每個 DNA 分子中的梯階斷開，在 DNA 聚合幫助下形成一對互補的複製品，新生成兩個 DNA 分子中，各含有一條舊鏈和一條新鏈，因而親代的密碼藉細胞分裂而傳到子代。

DNA的複製

含氮鹽基有四種，每次取三種組成一密碼，因而有 種不同的密碼，一個密碼決定一個特定的胺基酸，胺基酸的連接構成了蛋白質，蛋白質是構成細胞的成分，所以不同的密碼就製造了不同的蛋白質和不同的細胞。

人類細胞中的 DNA 儲存 5 到 10 萬基因，每個基因都含有遺傳密碼，可指示細胞如何製造特定的蛋白質。基因是遺傳的基本單位，它不會再分割成更小的單位傳至下一代。每個人的 DNA 藍圖不同，是人的身份最有力的法律證據。

每種生物細胞中的染色體數目有一定。豌豆植株有 14 個，狗有 28 個，人有 46 個。在人的 46 個染色體中，女人有一對 X 染色體，男人只有一個 X 染色體及一個較小的 Y染色體，此兩個染色體的組合決定人的性別，叫做性染色體。

行減數分裂時，有含 X 染色體的精子，也有含 Y 染色體的精子，但只有含 X 染色體的卵子。如果卵子和有 X 染色體的精子相配，則配子染色體為 XX，故發育為女性。如卵子與含有 Y 染色體的精子相配，則配子細胞中染色體為 XY，將發育為男性。由下圖得知，人類男女的出生機率應約略相等。

生男育女的機率

人類其他 44 個染色體與性別無關，稱為普通染色體，決定人類性質以外的其他性狀。

遺傳工程 同一對父母所生的子女也會有不同的性狀表現，稱為變異。受環境影響的變異不會遺傳到下一代；因為基因突變造成生物體的變異，會遺傳到下一代，是生物演化的重要因素。

基因的突變包括核苷酸的取代、缺失或插入，因而對合成蛋白質發生影響，進而影響了細胞的成長。突變對生物可能有利，有害，或沒有影響。

突變的好處是提供成功的生殖率，產生適應環境的機能，此為生物進化的源泉。突變的害處是使某一蛋白質功用為零，若此蛋白質對生物活動過程中所不可缺少，此生物將遭受病害甚至於死亡。

目前生物學家在致力於將各種來源的DNA片斷與細菌的DNA分子結合在一起，製造出新的蛋白質，已有若干成就，所得的產物在臨床醫療已廣泛應用，例如：

胰島素，治糖尿病；生長激素，幫助侏儒發育；紅血球生成素，治貧血症；第Ⅷ因子，治血友症；腫瘤壞死細胞，治癌症；心房利尿因子，治高血壓；特殊單株抗體，治某種傳染病。

這種人為的操縱基因，好像工廠的工程師一樣，把某些原料用物理或化學的方法組合，以製造出所需要的產品，稱為遺傳工程。茲以抗癌基因的研究來作一說明。談癌變色，科學家對癌的研究卻不遺餘力。目前對癌的研究發展是多方面的。

癌是惡性腫瘤，其形成是要經過一連串的基因突變、失落、轉移，或擴增等過程，醫學界治療癌發展的方向就是從基因治療著手，要設法補強免疫細胞的機能，幫助掃除癌細胞。

遺傳工程的發展可說是方興未艾，英國愛丁堡羅斯林研究所宣布，用母羊乳腺的一個細胞複製出的小羊「桃莉」已存活了三年之久。

早在一九七一年，發現DNA雙螺旋鏈的諾貝爾獎得主華生即預言，高等動物可經人工方法進行無性生殖，嗣後有複製青蛙和兔子問世，而以羊的複製技術層級最高，複製猴是靈長類，也就是最接近人類的複製品。

用人造染色體移植到罹患有遺傳疾病的人體上，使他們在成長過程中隨健康細胞分裂而正常成長，這真是許多先天疾病患者一大福音。

(a) 從大腸桿菌分離出質體。 (b) 用特殊的雷射截出一段或數段。 (c) 用同樣的方式來處理外來的DNA。 (d) 將截斷的質體與外來的DNA片斷相混合。

(e)以 DNA 接合使二者彌合。 (f)重組的質體導入新鮮的大腸桿菌，有一部分細菌會吸收而保有該質體。 (g)這些重製的細菌會與一般細菌一樣不斷地繁殖，更新了大腸桿菌的性質。例如原來不會生產某種蛋白質的大腸桿菌，受新的DNA指令，而會產生某種蛋白質了。

演化 根據化石的研究，地球的生物隨著時間而緩慢變化，變化的特徵要經過許多代才看得出來，這種過程稱為演化。

天擇 生物經由生殖所產生的新個體往往較親代多，經過若干代的繁殖，生物個體的數目將超過食物所能供給或環境所能容納的程度，過度繁殖將引起生物為生存而競爭。

競爭的結果，適於生存者就有較多生存與繁衍子代的機會，不適於生存者就有被淘汰的可能。天擇就是大自然將生物中適應環境的優秀個體挑選出來擔任傳宗接代的任務。

隔離 兩億年以前，地球上各大陸是連在一塊的，稱為盤古大陸，以後因板塊運動造成現在的分離大陸。澳洲與其他各大陸分離後孤懸海中，較少受到自然與人為的侵害，較古老的動物品種如袋鼠、無尾熊、魔鬼獸等，得以保存繁衍。

基因改變 基因隨遺傳作用而在生物界中繁衍；如果沒有基因的改變，同一種族中個體間的性狀就不會有差異，當遭受地球環境改變時，這一種族不能適應就有滅種的可能。實際上，這一種族能夠繼續繁衍下去，在基因必作若干修正。

基因突變，導因於 DNA 的化學變化及染色體構造的改變，由產生新的對偶基因遺傳下去，發生的頻率雖低，但都是一些壞的基因。自然的選擇將攜帶有害基因的個體淘汰，使具備有益基因的個體更適於生存。

淺談幾則令人困擾的疾病 高血壓 血液由心臟注入動脈，動脈將缺氧的血送往肺臟，因呼吸使血液得以補充氧氣而傳送到身體各部分。血壓是指血液作用在血管壁的壓力，它是血液從心臟流到全身微血管的主要驅動力。

一般量血壓是在手臂大動脈處測量，收縮壓是心室收縮時產生，正常值為 120 毫米汞柱（也就是血的壓力可使水銀柱上升 120 毫米），收縮壓超過 140 毫米就是高血壓的症候。舒張壓是心臟運行週期將結束時血液再次要被擠出心臟的血壓，正常值為 80 毫米汞柱，二者的差值為 40 毫米汞柱，稱為脈搏壓。

高血壓幾乎是人體內部器官是否健康的一個明顯指標。高血壓會引起腦中風、心臟病、動脈硬化、手腳麻木、視覺模糊、糖尿病、腎臟病等各種疾病。高血壓有遺傳性，得了高血壓症狀真是「禍延子孫」。

已經有了高血壓病症，那就要常找醫生諮詢，定時服藥，常做輕微規律的運動，最重要的是要「忌嘴」，抽菸和酗酒要戒絕，飲食要清淡、避免攝取過多的鹽分、熱量和膽固醇。忌嘴和運動也是預防高血壓的不二法門。高血壓並不是肥胖人或老人的專利，是人人應該注意防範的「隱性殺手」。

吸菸害己害人 菸草中含有大量焦油、尼古丁、黏附在人體內纖細的支氣管，會引起慢性支氣管炎、哮喘、肺水腫、肺癌、心臟不規律等疾病。

吸菸者吐出的煙霧含毒素更濃，導致周圍的親友、胎兒受害嚴重。根治之法，唯有戒菸和拒吸二手菸。油炸和燻烤食物，也會產生大量的焦化油脂，誘發消化系統的癌細胞生成。

洗腎可以延長生命 我們在臺灣許多大小醫院都掛起「洗腎中心」的招牌，為什麼要洗腎？如何洗腎？五千萬美國人中有一千三百萬人的腎臟有問題，臺灣呢？

俗稱為「腰子」的腎，擔任人體血液的清除工作，它含有一百多萬個細長管子的腎元，能把血液中含氮廢物及多餘的水分製成尿液經膀胱尿道等器官排除體外。

當腎臟功能衰退到百分之九十以上，不能有效排除體內代謝含氮廢物，造成尿毒素滯留及水份、電解質、酸鹼平衡失調時，即俗稱「尿毒症」的光臨，也是慢性腎病的末期，如不洗腎或換腎，性命即將朝不保夕。

下圖為俗稱人工腎臟的血液透析術機件安排。病患接受洗腎治療時，一隻細管插入病人前臂動脈，另一條則插入靜脈，用唧筒（血液泵）將血液抽至人造透析膜多孔長管裡，管子盤繞在充滿透析液的容器中。

血液內有毒物質會擴散通過膜而進入容器，濾清的血液，如果缺少的某些礦物質，葡萄糖和氨基酸等，也可由透析液經透析膜注入補充後，再經靜脈回到體內。

一般病患每週約需 12 小時的洗腎，分三次完成。接受洗腎後病人的健康幾乎和正常人一樣，如處理得當，飲食生活控制良好，生命可延長到十年以上。些病患也可用自己的腹腔內膜當作透析膜，再加上血液泵等機件，病人就可自行處理洗腎而不必跑醫院了。

當然最徹底的醫療方法是換腎，那要等到意外死亡的人志願捐腎，還要看適不適合呢！臺灣地區尿毒症最主要的原因是慢性腎臟炎、糖尿病腎病變、高血壓及慢性腎盂炎。多注意飲食、血壓和生活習慣，對任何病症，預防永遠重於治療。

癌症和愛死病 人體內任何細胞只要有突變發生，就有致癌細胞產生的可能，其誘因有病毒侵襲、化學物和輻射線干擾等。一旦癌細胞產生，它就會無限制地瘋狂分裂，破壞了周圍的正常細胞和組織。

初期癌症可用手術切除癌細胞。如果癌細胞已開始蔓延，就要用藥物或放射線治療；會殺死癌細胞，同時也會破壞正常細胞。目前的研究是設法從其他動物身上萃取單株抗體，此單株抗體可使癌細胞顯形，以導引藥物附著到癌細胞而執行殺癌工作，且不致於危害到正常細胞。

人體有一套免疫系統，由巨噬細胞、T細胞、B細胞、和漿細胞等分別擔任對病毒細胞的偵察、標識、攻擊、記憶等工作，為人類抵抗了許多微生物到人體寄住和侵犯，避免引發疾病。

有兩種病毒 HIV-1 及 HIV-2 若成功地侵入人體，會減弱免疫系統的能力，使病者死於細菌感染或癌症。目前尚未研製完全的藥物和方式來阻遏 HIV-1 及 HIV-2 兩種病毒的侵犯，得了此種病症的人，只有死路一條。這種病叫做後天免疫不全症候群，又稱為愛死病（AIDS）。

HIV 病毒侵入或傳染，必須藉帶原（病）者的體液傳至另一個人的組織。經研究，男同性戀者被傳染的機會最大，其次是共用針頭注射靜脈藥物者。經由異性性交，AIDS 也會傳染給婦女及小孩。

一旦被傳染，初期病徵並不明顯，漸漸體重減輕，發燒、疲勞、淋巴結腫大，夜汗濕被等。如果上述症狀持續超過三個月而不能歸究於某種疾病，大概可以診斷為 AIDS。這種世紀絕症，有人說是上帝對吸毒者或任意搞性關係者一種亟嚴厲的懲罰。