生物多样性和进化
基础地球生物多种多样，现代分类按系统发生关系分为六界与三域，用双名法命名、二叉式检索表辨认；能互相交配并产生有生育能力后代的种群才算同一物种。遗传变异经自然选择逐代累积，加上隔离便形成新物种，化石、同源构造和 DNA 序列都是进化证据。
- 现代分类按系统发生关系把生物分为六界（真细菌、古细菌、原生生物、真菌、植物、动物）和三域（细菌、古细菌、真核）。
- 分类阶层由界到种逐级收窄；双名法以属名加种名为物种定拉丁学名，属名大写、种名小写、全名斜体。
- 二叉式检索表每步提供一对互斥特征，二选一逐步追踪即可辨认物种；物种指能互相交配并产生有生育能力后代的种群。
文体小知识：科学知识说明文——介绍生物分类的六界三域系统、双名法与二叉式检索表，再以自然选择解释物种形成与进化，并列出进化的三类证据。
§课文原文 Passage
1地球上的生物超过二百万种，从细菌到巨鲸各有不同，这就是生物多样性。为了有系统地认识这些生物，科学家建立分类系统。现代分类讲求系统发生关系，即按生物的演化亲缘把相近的物种归在一起；随着新证据出现，分类系统也会修正，可见科学知识是不断更新的。
2沃斯建议的六界系统把生物分为真细菌界、古细菌界、原生生物界、真菌界、植物界和动物界；在更高的层级上，生物又可分为细菌、古细菌和真核三域。每一界之下再按门、纲、目、科、属、种逐级细分，层级由大到小，共同特征则由少到多。
3双名法为每个物种取一个全球通用的学名，由属名和种名两个拉丁字组成，印刷时用斜体，属名首字母大写，例如人类是 Homo sapiens。辨认生物时可用二叉式检索表：每一步列出一对互相排斥的特征，按标本的实际情况二选一，逐步追踪便可得出物种名称。物种的定义是能互相交配并产生有生育能力后代的自然种群。
4物种并非一成不变。种群内本来就有遗传性变异，当族群被地理障碍隔离，两边各自累积不同的变异，最终不能再互相交配，新物种于是形成。进化的核心机制是自然选择：变异存在、资源有限引致生存斗争、适应环境的个体繁殖更多后代，有利性状逐代累积。达尔文在加拉帕戈斯群岛观察到的地雀，喙形随食物而异；细菌在抗生素压力下出现抗药性，则是进化进行中的实证。
5进化的证据来自多方面：化石纪录展示了生物由古至今的演变序列，但化石形成困难、纪录并不完整，须配合其他证据；比较解剖学发现不同生物的同源构造，例如人类手臂、鲸鳍和蝙蝠翼骨骼排列相同，指向共同祖先；分子层面上，亲缘越近的生物，DNA 和蛋白质序列越相似。多类证据互相印证，进化论才成为生物学的统一框架。
1重点摘要 Summary
地球生物多种多样，现代分类按系统发生关系分为六界与三域，用双名法命名、二叉式检索表辨认；能互相交配并产生有生育能力后代的种群才算同一物种。遗传变异经自然选择逐代累积，加上隔离便形成新物种，化石、同源构造和 DNA 序列都是进化证据。
2生字卡 Vocabulary
地球上物种及其遗传差异的丰富程度，是生态系稳定的基础。
按生物的异同与系统发生关系，把生物归入不同层级类别的科学方法。
以属名加种名为每个物种命名的系统，学名用拉丁文斜体，如 Homo sapiens。
每步提供一对互斥特征供二选一的辨认工具，逐步引导至物种名称。
能互相交配并产生有生育能力后代的自然种群，是分类的基本单位。
种群因遗传性变异和隔离逐渐分化，最终形成新物种的过程。
在变异和生存斗争之中，适应者留下较多后代、有利性状逐代累积的进化机制。
同种个体之间的差异；可遗传的变异是自然选择的前提。
不同生物中来源相同、结构相似但功能各异的器官，是共同祖先的证据。
保存在地层中的古代生物遗骸和痕迹，展示生物随时间演变的序列。
3逐步讲解 Steps
- 第一步：分类的需要与系统发生生物超过二百万种，若无系统便无从研究。分类把生物按异同归入层级，方便辨认、命名和交流。现代分类不只看外表相似，更讲求系统发生关系，即反映演化亲缘：亲缘越近的物种放在越近的类别。举个例子：鲸外形像鱼，但按骨骼、呼吸和 DNA 证据，它与哺乳类同类而非鱼类——分类随证据修正，正体现科学知识不断更新的本质。
- 第二步：六界与三域沃斯建议的六界系统把生物分为真细菌界、古细菌界、原生生物界、真菌界、植物界和动物界；在更高层级又归并为细菌、古细菌和真核三域。六界各有特征：真细菌和古细菌是原核生物，原生生物多为单细胞真核生物，真菌以菌丝吸收养分，植物自养，动物摄食。举个例子：面包霉属真菌界而非植物界，因为它没有叶绿素、以孢子繁殖并吸收现成养分。
- 第三步：分类阶层与双名法分类阶层由大到小依次为界、门、纲、目、科、属、种，层级越小，成员的共同特征越多。双名法为每个物种定一个学名：属名在前、种名在后，用拉丁文，印刷时斜体，属名首字母大写。举个例子：人类是 Homo sapiens，水稻是 Oryza sativa；同一属的不同种共享属名，例如豹（Panthera pardus）与狮（Panthera leo），一看便知亲缘相近，学名更避免俗名因地而异的混乱。
- 第四步：二叉式检索表的设计与使用二叉式检索表是辨认生物的实用工具：每一步列出一对互相排斥的特征（如叶片对生还是互生），使用者按标本实际情况二选一，按编号追踪到下一步，直至得出名称。设计时要选用稳定、易观察的特征，避免用颜色等易变性状。举个例子：校园植物检索表第一步可问「叶是针形还是阔叶」，答针形走向松柏一支，答阔叶则进入阔叶树分支，逐步收窄范围，数步之内便可锁定物种。
- 第五步：物种定义与物种形成物种是分类的基本单位，定义为能互相交配并产生有生育能力后代的自然种群。物种形成的关键是遗传性变异加上隔离：种群被山脉、河流或海岛分隔后，两边各自累积不同的变异，基因交流中断，最终即使重逢也不能互相交配，新物种便告形成。举个例子：加拉帕戈斯群岛各岛的地雀被海峡隔离，各自演化出不同的喙形与鸣声，正示范隔离怎样推动物种形成。
- 第六步：自然选择的机制自然选择的推理有四步：种群内先有可遗传的变异；资源有限引致生存斗争；适应环境的个体生存并繁殖更多后代，把有利性状传给下一代；有利性状逐代累积，种群朝着适应方向改变。达尔文与华莱士各自提出这一学说。举个例子：干旱年份，小而软的种子减少，喙较深的地雀能咬开大而硬的种子，繁殖更多，旱灾后新一代地雀的喙平均增大——环境像筛子，筛出合适的性状。
- 第七步：进化的证据进化的证据来自多方面。化石纪录展示生物由古至今的演变序列，例如马的祖先由多趾演化为单趾；但化石形成条件苛刻、纪录残缺，有其局限。比较解剖学发现同源构造：人类手臂、鲸鳍、蝙蝠翼骨骼排列相同而功能各异，指向共同祖先。分子证据方面，亲缘越近的生物 DNA 和蛋白质序列越相似。举个例子：细菌在抗生素使用下数十年内广泛出现抗药性，是肉眼可证、正在进行的进化实例，与上一步的选择原理完全吻合。
4图解 Diagrams
5例题示范 Example
例题：加拉帕戈斯群岛某种地雀的喙深度在个体之间有遗传差异。一场大旱令小而软的种子大量减少，只剩大而硬的种子；旱灾过后，新一代地雀的喙平均深度较旱灾前增大。(1) 用自然选择的四个要点逐步解释这一变化；(2) 指出这与细菌出现抗生素抗性有何共通之处。
- 变异：种群内喙深度本来就参差不一，且这差异是可遗传的，这是选择能够发挥作用的前提。
- 生存斗争：干旱令食物短缺，喙浅的个体咬不开大而硬的种子，喙深的个体较易取得食物。
- 适者繁殖：喙深的个体存活并繁殖较多后代，把控制深喙的等位基因传给下一代。
- 世代累积：经过数代，深喙等位基因的频率上升，种群的喙平均深度增大；抗生素杀死敏感细菌，带抗药基因的个体存活繁殖，抗药性种群同样由选择压力筛出，两者机制相同。
- 答案：地雀种群先有可遗传的喙深变异；干旱造成生存斗争，喙深者取得食物并留下较多后代；有利性状逐代累积，种群的喙平均深度因而增大。细菌的抗药性出现遵循同一机制：抗生素是选择压力，敏感个体被淘汰，抗药突变株存活繁殖并迅速成为主流。可见自然选择不是生物主动改变自己，而是环境对既有随机变异的筛选，抗生素抗性正是进化正在进行的实证。
6常见错误 Mistakes
75 题快测 Quick check
Q1分类阶层由大到小依次是哪七级？
Q2Homo sapiens 中 Homo 是什么？双名法有哪些书写规则？
Q3怎样使用二叉式检索表辨认一种植物？
Q4按自然选择学说，解释之前必须先确认哪两项前提？
Q5为什么滥用抗生素会加速抗药性细菌的出现？
8重点回顾 Recap
- 现代分类按系统发生关系把生物分为六界（真细菌、古细菌、原生生物、真菌、植物、动物）和三域（细菌、古细菌、真核）。
- 分类阶层由界到种逐级收窄；双名法以属名加种名为物种定拉丁学名，属名大写、种名小写、全名斜体。
- 二叉式检索表每步提供一对互斥特征，二选一逐步追踪即可辨认物种；物种指能互相交配并产生有生育能力后代的种群。
- 自然选择四步：可遗传变异、生存斗争、适者繁殖、性状逐代累积；加拉帕戈斯地雀与抗生素抗性都是经典例证。
- 进化证据互相印证：化石纪录（有局限）、同源构造（共同祖先）、DNA 与蛋白质序列相似度（分子层面）。