生物多樣性和進化
基礎地球生物多種多樣，現代分類按系統發生關係分為六界與三域，用雙名法命名、二叉式檢索表辨認；能互相交配並產生有生育能力後代的種群才算同一物種。遺傳變異經自然選擇逐代累積，加上隔離便形成新物種，化石、同源構造和 DNA 序列都是進化證據。
- 現代分類按系統發生關係把生物分為六界（真細菌、古細菌、原生生物、真菌、植物、動物）和三域（細菌、古細菌、真核）。
- 分類階層由界到種逐級收窄；雙名法以屬名加種名為物種定拉丁學名，屬名大寫、種名小寫、全名斜體。
- 二叉式檢索表每步提供一對互斥特徵，二選一逐步追蹤即可辨認物種；物種指能互相交配並產生有生育能力後代的種群。
文體小知識：科學知識說明文——介紹生物分類的六界三域系統、雙名法與二叉式檢索表，再以自然選擇解釋物種形成與進化，並列出進化的三類證據。
§課文原文 Passage
1地球上的生物超過二百萬種，從細菌到巨鯨各有不同，這就是生物多樣性。為了有系統地認識這些生物，科學家建立分類系統。現代分類講求系統發生關係，即按生物的演化親緣把相近的物種歸在一起；隨着新證據出現，分類系統也會修正，可見科學知識是不斷更新的。
2沃斯建議的六界系統把生物分為真細菌界、古細菌界、原生生物界、真菌界、植物界和動物界；在更高的層級上，生物又可分為細菌、古細菌和真核三域。每一界之下再按門、綱、目、科、屬、種逐級細分，層級由大到小，共同特徵則由少到多。
3雙名法為每個物種取一個全球通用的學名，由屬名和種名兩個拉丁字組成，印刷時用斜體，屬名首字母大寫，例如人類是 Homo sapiens。辨認生物時可用二叉式檢索表：每一步列出一對互相排斥的特徵，按標本的實際情況二選一，逐步追蹤便可得出物種名稱。物種的定義是能互相交配並產生有生育能力後代的自然種群。
4物種並非一成不變。種群內本來就有遺傳性變異，當族群被地理障礙隔離，兩邊各自累積不同的變異，最終不能再互相交配，新物種於是形成。進化的核心機制是自然選擇：變異存在、資源有限引致生存鬥爭、適應環境的個體繁殖更多後代，有利性狀逐代累積。達爾文在加拉帕戈斯群島觀察到的地雀，喙形隨食物而異；細菌在抗生素壓力下出現抗藥性，則是進化進行中的實證。
5進化的證據來自多方面：化石紀錄展示了生物由古至今的演變序列，但化石形成困難、紀錄並不完整，須配合其他證據；比較解剖學發現不同生物的同源構造，例如人類手臂、鯨鰭和蝙蝠翼骨骼排列相同，指向共同祖先；分子層面上，親緣越近的生物，DNA 和蛋白質序列越相似。多類證據互相印證，進化論才成為生物學的統一框架。
1重點摘要 Summary
地球生物多種多樣，現代分類按系統發生關係分為六界與三域，用雙名法命名、二叉式檢索表辨認；能互相交配並產生有生育能力後代的種群才算同一物種。遺傳變異經自然選擇逐代累積，加上隔離便形成新物種，化石、同源構造和 DNA 序列都是進化證據。
2生字卡 Vocabulary
地球上物種及其遺傳差異的豐富程度，是生態系穩定的基礎。
按生物的異同與系統發生關係，把生物歸入不同層級類別的科學方法。
以屬名加種名為每個物種命名的系統，學名用拉丁文斜體，如 Homo sapiens。
每步提供一對互斥特徵供二選一的辨認工具，逐步引導至物種名稱。
能互相交配並產生有生育能力後代的自然種群，是分類的基本單位。
種群因遺傳性變異和隔離逐漸分化，最終形成新物種的過程。
在變異和生存鬥爭之中，適應者留下較多後代、有利性狀逐代累積的進化機制。
同種個體之間的差異；可遺傳的變異是自然選擇的前提。
不同生物中來源相同、結構相似但功能各異的器官，是共同祖先的證據。
保存在地層中的古代生物遺骸和痕跡，展示生物隨時間演變的序列。
3逐步講解 Steps
- 第一步：分類的需要與系統發生生物超過二百萬種，若無系統便無從研究。分類把生物按異同歸入層級，方便辨認、命名和交流。現代分類不只看外表相似，更講求系統發生關係，即反映演化親緣：親緣越近的物種放在越近的類別。舉個例子：鯨外形像魚，但按骨骼、呼吸和 DNA 證據，它與哺乳類同類而非魚類——分類隨證據修正，正體現科學知識不斷更新的本質。
- 第二步：六界與三域沃斯建議的六界系統把生物分為真細菌界、古細菌界、原生生物界、真菌界、植物界和動物界；在更高層級又歸併為細菌、古細菌和真核三域。六界各有特徵：真細菌和古細菌是原核生物，原生生物多為單細胞真核生物，真菌以菌絲吸收養分，植物自養，動物攝食。舉個例子：麵包黴屬真菌界而非植物界，因為它沒有葉綠素、以孢子繁殖並吸收現成養分。
- 第三步：分類階層與雙名法分類階層由大到小依次為界、門、綱、目、科、屬、種，層級越小，成員的共同特徵越多。雙名法為每個物種定一個學名：屬名在前、種名在後，用拉丁文，印刷時斜體，屬名首字母大寫。舉個例子：人類是 Homo sapiens，水稻是 Oryza sativa；同一屬的不同種共享屬名，例如豹（Panthera pardus）與獅（Panthera leo），一看便知親緣相近，學名更避免俗名因地而異的混亂。
- 第四步：二叉式檢索表的設計與使用二叉式檢索表是辨認生物的實用工具：每一步列出一對互相排斥的特徵（如葉片對生還是互生），使用者按標本實際情況二選一，按編號追蹤到下一步，直至得出名稱。設計時要選用穩定、易觀察的特徵，避免用顏色等易變性狀。舉個例子：校園植物檢索表第一步可問「葉是針形還是闊葉」，答針形走向松柏一支，答闊葉則進入闊葉樹分支，逐步收窄範圍，數步之內便可鎖定物種。
- 第五步：物種定義與物種形成物種是分類的基本單位，定義為能互相交配並產生有生育能力後代的自然種群。物種形成的關鍵是遺傳性變異加上隔離：種群被山脈、河流或海島分隔後，兩邊各自累積不同的變異，基因交流中斷，最終即使重逢也不能互相交配，新物種便告形成。舉個例子：加拉帕戈斯群島各島的地雀被海峽隔離，各自演化出不同的喙形與鳴聲，正示範隔離怎樣推動物種形成。
- 第六步：自然選擇的機制自然選擇的推理有四步：種群內先有可遺傳的變異；資源有限引致生存鬥爭；適應環境的個體生存並繁殖更多後代，把有利性狀傳給下一代；有利性狀逐代累積，種群朝着適應方向改變。達爾文與華萊士各自提出這一學說。舉個例子：乾旱年份，小而軟的種子減少，喙較深的地雀能咬開大而硬的種子，繁殖更多，旱災後新一代地雀的喙平均增大——環境像篩子，篩出合適的性狀。
- 第七步：進化的證據進化的證據來自多方面。化石紀錄展示生物由古至今的演變序列，例如馬的祖先由多趾演化為單趾；但化石形成條件苛刻、紀錄殘缺，有其局限。比較解剖學發現同源構造：人類手臂、鯨鰭、蝙蝠翼骨骼排列相同而功能各異，指向共同祖先。分子證據方面，親緣越近的生物 DNA 和蛋白質序列越相似。舉個例子：細菌在抗生素使用下數十年內廣泛出現抗藥性，是肉眼可證、正在進行的進化實例，與上一步的選擇原理完全吻合。
4圖解 Diagrams
5例題示範 Example
例題：加拉帕戈斯群島某種地雀的喙深度在個體之間有遺傳差異。一場大旱令小而軟的種子大量減少，只剩大而硬的種子；旱災過後，新一代地雀的喙平均深度較旱災前增大。(1) 用自然選擇的四個要點逐步解釋這一變化；(2) 指出這與細菌出現抗生素抗性有何共通之處。
- 變異：種群內喙深度本來就參差不一，且這差異是可遺傳的，這是選擇能夠發揮作用的前提。
- 生存鬥爭：乾旱令食物短缺，喙淺的個體咬不開大而硬的種子，喙深的個體較易取得食物。
- 適者繁殖：喙深的個體存活並繁殖較多後代，把控制深喙的等位基因傳給下一代。
- 世代累積：經過數代，深喙等位基因的頻率上升，種群的喙平均深度增大；抗生素殺死敏感細菌，帶抗藥基因的個體存活繁殖，抗藥性種群同樣由選擇壓力篩出，兩者機制相同。
- 答案：地雀種群先有可遺傳的喙深變異；乾旱造成生存鬥爭，喙深者取得食物並留下較多後代；有利性狀逐代累積，種群的喙平均深度因而增大。細菌的抗藥性出現遵循同一機制：抗生素是選擇壓力，敏感個體被淘汰，抗藥突變株存活繁殖並迅速成為主流。可見自然選擇不是生物主動改變自己，而是環境對既有隨機變異的篩選，抗生素抗性正是進化正在進行的實證。
6常見錯誤 Mistakes
75 題快測 Quick check
Q1分類階層由大到小依次是哪七級？
Q2Homo sapiens 中 Homo 是什麼？雙名法有哪些書寫規則？
Q3怎樣使用二叉式檢索表辨認一種植物？
Q4按自然選擇學說，解釋之前必須先確認哪兩項前提？
Q5為什麼濫用抗生素會加速抗藥性細菌的出現？
8重點回顧 Recap
- 現代分類按系統發生關係把生物分為六界（真細菌、古細菌、原生生物、真菌、植物、動物）和三域（細菌、古細菌、真核）。
- 分類階層由界到種逐級收窄；雙名法以屬名加種名為物種定拉丁學名，屬名大寫、種名小寫、全名斜體。
- 二叉式檢索表每步提供一對互斥特徵，二選一逐步追蹤即可辨認物種；物種指能互相交配並產生有生育能力後代的種群。
- 自然選擇四步：可遺傳變異、生存鬥爭、適者繁殖、性狀逐代累積；加拉帕戈斯地雀與抗生素抗性都是經典例證。
- 進化證據互相印證：化石紀錄（有局限）、同源構造（共同祖先）、DNA 與蛋白質序列相似度（分子層面）。