SCIENCE STUDY MONTHLY 學 研 習 No.50-12 總 召 集 人 的 話 虎 父 無 犬 子 這 句 日 常 生 活 中 偶 而 會 聽 到 的 話, 從 遺 傳 的 角 度 來 看, 確 實 是 有 其 道 理 的 因 為 遺 傳 的 關 係, 讓 我 們 繼 承 了 父 母 親 某 些 基 因, 這 些 基 因 不 只 決 定 我 們 的 特 徵, 也 影 響 我 們 的 生 理 功 能 與 表 現 本 期 專 題 遺 傳 機 制, 分 別 由 性 狀 如 何 代 代 相 傳? 遺 傳 性 疾 病 及 家 雞 的 遺 傳 三 篇 專 文 來 介 紹 這 方 面 的 議 題 氣 候 變 遷 已 是 人 人 關 心 的 課 題, 學 育 館 和 高 雄 工 館, 台 中 博 館 合 作 舉 辦 颱 風 來 了! 特 展 已 經 開 展, 地 室 配 合 特 展 以 颱 風 預 報 產 品 之 演 進, 介 紹 國 人 不 常 接 觸 的 颱 風 預 報 產 品 ; 颱 風 來 了! 特 展 相 關 活 動 還 有 天 有 不 測 風 雲 系 列 講 座 闖 關 遊 戲 學 DIY 等, 歡 迎 大 家 來 館 的 同 時, 也 到 五 樓 常 設 展 區, 參 觀 最 新 的 物 理 區 展 品, 內 容 精 采 可 期 生 物 室 延 續 上 期 貝 殼 的 神 話 故 事 系 列, 介 紹 來 自 泰 國 的 金 色 響 螺, 當 貝 殼 被 賦 予 神 奇 法 力 時, 鑲 金 戴 銀 後 早 已 不 只 是 生 物 現 象 了 生 活 技 室 機 翼 的 原 理, 不 但 有 趣, 更 值 得 老 師 在 課 堂 上 或 學 研 習 活 動 中 加 以 運 用 學 讀 書 會 單 元, 本 期 介 紹 用 學 方 法 解 決 日 常 生 活 大 大 小 小 的 難 題, 這 本 書 的 內 容 貼 近 你 我 的 生 活, 導 我 們 如 何 注 意 發 掘 日 常 生 活 中 可 能 存 在 的 問 題, 並 且 近 一 步 加 以 探 討 了 解 或 解 決 另 外 學 網 路 介 紹 國 會 的 高 瞻 計 畫, 希 望 藉 此 單 元, 將 各 類 網 路 資 源 與 讀 者 共 享, 使 學 知 識 的 運 用 更 加 廣 泛 ; 本 期 學 家 的 學 路 與 大 師 觀 點 因 稿 擠 暫 停 一 次 今 年 是 中 華 民 國 建 國 一 百 年, 走 過 半 世 紀 的 學 研 習 月 刊, 歷 經 第 五 十 卷 的 改 革, 從 單 純 的 學 期 出 刊, 改 為 每 月 出 刊, 也 完 成 了 今 年 最 後 一 期 的 出 刊 雖 然 每 月 的 稿 量 作 業 激 增 ( 詳 見 本 期 的 第 50 卷 目 錄 彙 編 ), 編 輯 團 隊 仍 勉 力 而 為, 希 望 提 供 相 關 資 料 給 中 小 學 學 師 們 參 考, 由 老 師 們 轉 成 為 可 供 更 多 學 生 閱 讀 的 材 料, 以 落 實 推 廣 大 眾 普 知 識 我 們 會 繼 續 朝 此 方 向 努 力, 最 後 祝 大 家 新 年 快 樂! 總 召 集 編 審 委 員
性 狀 如 何 代 代 相 傳? 孟 德 爾 知 道 與 不 知 道 的 事 文 / 邵 芷 筠 臺 大 動 物 所 博 士 班 研 究 生 本 月 專 題 遺 傳 機 制 生 物 必 須 繁 殖, 將 性 狀 遺 傳 給 下 一 代, 物 種 才 得 以 繁 衍 存 續 生 物 的 遺 傳 物 質 是 去 氧 核 醣 核 酸, 英 文 縮 寫 為 DNA, 是 今 日 大 家 耳 熟 能 詳 的 名 詞, 但 遺 傳 的 機 制 究 竟 如 何, 則 是 直 到 十 九 世 紀 中 葉, 遺 傳 學 之 父 孟 德 爾 的 豌 豆 實 驗 之 後, 才 顯 露 出 一 點 眉 目 孟 德 爾 遺 傳 法 則 在 孟 德 爾 之 前, 遺 傳 的 概 念 以 混 合 說 (Blending Theory) 為 主 流, 用 以 解 釋 為 何 子 女 可 以 遺 傳 父 母 雙 方 的 特 徵 好 比 一 杯 熱 巧 克 力 與 一 杯 牛 奶 倒 在 一 起, 就 成 了 巧 克 力 牛 奶 一 般 ; 這 個 假 說 認 為 子 女 遺 傳 到 的 特 徵, 混 合 了 父 母 雙 方 的 特 徵 此 理 論 當 時 雖 屬 主 流 學 說, 但 現 在 我 們 已 知 其 與 事 實 頗 有 差 距 今 日 我 們 我 所 指 稱 的 基 因 (gene), 也 就 是 當 初 所 稱 的 遺 傳 因 子 觀 念, 是 由 孟 德 爾 首 先 提 出 的 捷 克 的 修 道 士 孟 德 爾, 在 擔 任 物 理 學 與 植 物 學 代 理 師 期 間, 選 用 了 容 易 人 為 操 作 繁 殖 的 豌 豆 作 為 材 料, 針 對 七 個 不 同 性 狀 設 計 遺 傳 實 驗, 包 括 種 子 形 狀 顏 色 花 色 開 花 位 置 豆 莢 形 狀 顏 色 植 株 高 矮 等 這 七 個 性 狀 分 別 都 有 兩 種 模 式, 例 如 種 子 子 葉 有 黃 綠 兩 色 花 有 白 紫 兩 色, 以 高 度 來 看 則 分 為 高 莖 矮 莖 02
SCIENCE STUDY MONTHLY 學 研 習 No.50-12 孟 德 爾 將 純 品 系 的 高 莖 和 矮 莖 豌 豆 雜 交, 發 現 得 到 的 所 有 後 代 都 是 高 莖 的 豌 豆 由 此 他 提 出 顯 性 原 則, 認 為 遺 傳 因 子 是 兩 兩 成 對 的, 而 且 各 有 兩 種 模 式 : 顯 性 或 隱 性 以 高 莖 矮 莖 為 例, 高 莖 為 T, 矮 莖 為 t 當 一 個 個 體 的 遺 傳 組 成 為 同 型 合 子 TT 或 tt 時, 會 表 現 各 自 的 性 狀 (TT 個 體 表 現 的 性 狀 為 高 莖, tt 個 體 表 現 的 性 狀 為 矮 莖 ), 但 這 兩 個 純 品 系 雜 交 所 得 的 後 代 則 為 Tt, 所 表 現 的 性 狀 高 莖 即 稱 為 顯 性 性 狀 相 對 地, 矮 莖 性 狀 被 稱 為 隱 性 性 狀 接 著 孟 德 爾 經 由 數 學 統 計 方 法, 計 算 各 種 雜 交 實 驗 的 後 代 性 狀 比 例, 最 後 孟 德 爾 的 研 究 成 果 被 學 術 界 歸 納 為 兩 個 知 名 的 遺 傳 法 則 : 分 離 律 與 自 由 分 配 律 分 離 律 指 出 影 響 同 一 性 狀 的 一 對 遺 傳 因 子, 會 在 減 數 分 裂 時 被 拆 開 形 成 不 同 配 子, 以 Tt 高 莖 豌 豆 為 例, 此 個 體 會 形 成 T 和 t 兩 種 配 子, 隨 機 交 配 產 生 下 一 代, 以 棋 盤 法 來 看, 可 以 觀 察 到 後 代 中 高 莖 矮 莖 的 比 例 符 合 3:1 自 由 分 配 律 則 是 論 及 影 響 兩 個 不 同 性 狀 的 遺 傳 因 子 之 間 的 關 係 一 株 豌 豆 是 高 是 矮, 與 其 花 色 是 白 是 紫, 是 完 全 獨 立 不 相 關 的 事 件 換 句 話 說, 高 莖 白 花 豌 豆 與 矮 莖 紫 花 豌 豆 雜 交 後, 其 後 代 中 高 莖 白 花 高 莖 紫 花 矮 莖 白 花 矮 莖 紫 花 四 者 的 比 例, 完 全 可 以 由 數 學 方 式 計 算 推 得, 也 就 是 9:3:3:1 的 比 例 孟 德 爾 所 提 出 的 顯 性 原 則 分 離 律 與 自 由 分 配 律, 開 啟 了 遺 傳 學 的 時 代 他 的 這 三 項 劃 時 代 觀 念 與 發 現, 讓 人 們 開 始 理 解 生 命 的 遺 傳 機 制, 例 如 過 去 所 謂 隔 代 遺 傳, 其 實 也 只 不 過 是 因 為 隱 性 性 狀 暫 時 被 藏 起 來 了 現 代 遺 傳 學 中, 我 們 將 孟 德 爾 所 指 稱 的 遺 傳 因 子 稱 為 基 因, 並 且 經 由 T. Boveri 和 W. Sutton 對 染 色 體 的 觀 察 研 究, 推 論 得 知 基 因 是 位 在 染 色 體 上 的 至 於 所 謂 成 對 的 遺 傳 因 子, 則 稱 之 為 對 偶 基 因 或 等 位 基 因 (alleles), 例 如 高 莖 T 與 矮 莖 t 以 上 只 是 簡 略 介 紹 這 位 遺 傳 學 之 父 的 理 論, 但 若 說 他 的 研 究 與 發 現 已 然 是 完 美 的 真 理, 卻 不 盡 然 生 物 學 中 幾 乎 所 有 的 法 則, 皆 難 免 有 例 外 ; 而 且 當 案 例 越 積 越 多 時, 才 發 現 其 實 另 有 創 新 理 論 在 更 多 學 家 投 入 研 究 後, 才 將 這 些 延 伸 的 發 現, 了 解 得 更 加 詳 盡 透 徹, 進 而 發 現 新 的 典 範, 現 代 遺 傳 學 理 論 基 礎 之 創 建 也 是 依 循 這 樣 的 軌 跡 孟 德 爾 式 遺 傳 的 延 伸 ( 一 ) 顯 隱 性 關 係 最 簡 單 的 孟 德 爾 式 遺 傳, 就 是 指 某 一 個 性 狀 由 單 一 基 因 控 制, 而 且 此 基 因 只 有 兩 種 可 能 形 式 ( 也 就 是 不 同 的 等 位 基 因 ): 顯 性 或 隱 性 例 如 人 類 手 指 數 目 這 個 性 狀, 由 隱 性 的 五 指 等 位 基 因 與 顯 性 的 多 指 等 位 基 因 決 本 月 專 題 性 狀 如 何 代 代 相 傳 03
本 月 專 題 遺 傳 機 制 定 得 到 兩 個 隱 性 等 位 基 因 者, 一 手 會 有 五 隻 手 指, 而 得 到 一 個 或 兩 個 顯 性 等 位 基 因 者, 就 會 有 六 隻 或 六 隻 以 上 的 手 指 ( 圖 1) 顯 隱 性 之 間 的 關 係, 一 旦 有 顯 性 等 位 基 因 存 在 時, 隱 性 性 狀 就 不 會 出 現 然 而, 後 繼 遺 傳 研 究 者 發 現, 生 物 遺 傳 性 狀 之 表 現 並 非 總 是 如 此 單 純, 顯 隱 性 之 間 有 時 是 有 灰 色 地 帶 的, 至 少 分 為 不 完 全 顯 性 (incomplete dominance) 等 顯 性 (codominance) 與 超 顯 性 (overdominance) 這 三 種 情 形 不 完 全 顯 性 : 又 稱 為 半 顯 性 或 中 間 型 遺 傳 以 花 色 性 狀 為 例, 假 設 顯 性 等 位 基 因 為 紅 色 R, 隱 性 等 位 基 因 為 白 色 r, 那 麼 異 型 合 子 Rr 所 表 現 的 花 色 即 為 介 於 紅 白 之 間 的 粉 紅 色, 這 就 是 所 謂 的 中 間 型 這 種 遺 傳 表 現 通 常 與 等 位 基 因 R 所 編 碼 的 色 素 產 物 量 有 關,rr 不 會 產 生 色 素, 而 RR 所 產 生 的 色 素 濃 度 恰 為 Rr 的 兩 倍 等 顯 性 : 最 常 見 的 例 子 就 是 人 類 的 ABO 血 型, 取 決 於 血 球 表 面 的 抗 原 種 類 血 型 的 等 位 基 因 共 有 三 種, 顯 性 的 圖 1 多 指 症 Polydactyly( 圖 片 來 源 : 維 基 百 ) I A,I B 和 隱 性 的 i, 而 I A,I B 之 間 就 是 等 顯 性 的 關 係 不 論 一 個 性 狀 可 能 有 幾 種 等 位 基 因, 一 個 人 只 會 從 父 母 各 遺 傳 到 一 個, 亦 即 總 共 兩 個 等 位 基 因 如 果 這 兩 個 等 位 基 因 都 是 隱 性 的, 就 會 表 現 隱 性 性 狀, 在 此 例 中 就 是 不 帶 抗 原 的 O 型 血 如 果 得 到 一 個 顯 性 (I A 或 I B ) 和 一 個 隱 性 (i) 等 位 基 因, 就 會 表 現 顯 性 性 狀, 也 就 是 帶 A 型 抗 原 的 A 型 血 或 帶 B 型 抗 原 的 B 型 血 然 而, 若 是 恰 好 得 到 I A 和 I B 兩 個 顯 性 等 位 基 因, 那 麼 此 人 就 既 帶 有 A 型 抗 原 又 帶 有 B 型 抗 原, 既 是 A 型 血, 也 是 B 型 血, 兩 個 顯 性 性 狀 都 有 表 現, 即 為 AB 型 超 顯 性 : 這 又 稱 為 異 型 合 子 優 勢 這 種 情 形 下, 當 一 個 性 狀 由 A 1 A 2 兩 種 等 位 基 因 決 定 時, 相 較 於 A 1 A 1 和 A 2 A 2 的 這 兩 種 個 體,A 1 A 2 是 最 具 有 適 應 優 勢 的 拿 個 誇 張 點 的 例 子 來 說, 這 就 好 比 是 相 對 於 有 兩 隻 左 手 或 兩 隻 右 手 的 人 而 言, 有 一 隻 左 手 和 一 隻 右 手 的 人, 生 存 適 應 力 才 最 強 ( 二 ) 性 聯 遺 傳 與 性 聯 性 狀 討 論 至 此, 我 們 針 對 性 別 在 遺 傳 上 扮 演 的 角 色 略 作 討 論 許 多 物 種 是 行 有 性 生 殖 的, 其 兩 性 分 別 由 不 同 的 性 染 色 體 組 成 以 果 蠅 為 例, 雄 性 為 XY, 雌 性 為 XX, 由 於 Y 染 色 體 較 為 短 小, 所 以 同 源 染 色 體 配 對 時,X 染 色 體 有 很 大 一 段 會 落 單, 這 一 大 段 染 色 體 上 的 基 因, 其 遺 傳 模 式 被 稱 為 性 聯 遺 傳 04
SCIENCE STUDY MONTHLY 學 研 習 No.50-12 摩 根 在 西 元 1910 年 首 先 發 現 這 樣 的 遺 傳 特 性 果 蠅 具 有 一 對 大 大 的 紅 色 複 眼, 但 摩 根 在 他 飼 育 的 果 蠅 中 找 到 一 隻 具 有 白 眼 的 突 變 個 體, 而 且 這 隻 白 眼 果 蠅 是 雄 性 的 於 是 他 將 這 隻 白 眼 雄 果 蠅 與 紅 眼 雌 果 蠅 交 配, 發 現 所 得 到 第 一 代 子 代 (F1) 全 部 都 是 紅 眼 的 再 取 這 一 代 中 的 紅 眼 雌 雄 果 蠅 交 配, 所 得 到 的 第 二 代 子 代 (F2) 中 數 千 隻 紅 眼 果 蠅 中, 有 雄 性 也 有 雌 性, 但 是 782 隻 白 眼 果 蠅, 全 部 都 是 雄 性 的 ( 表 1) 摩 根 將 這 個 基 因 命 名 為 白 眼 (white), 而 影 響 眼 色 的 等 位 基 因, 則 分 別 為 顯 性 的 紅 眼 等 位 基 因 w+ 與 隱 性 的 白 眼 等 位 基 因 w- 這 個 基 因 位 在 X 染 色 體 上 而 且 落 單,Y 染 色 體 上 沒 有, 因 此 在 雌 性 個 體 中, 眼 色 性 狀 符 合 一 般 顯 隱 性 規 則, 有 顯 性 等 位 基 因 即 表 現 紅 眼 性 狀, 有 兩 個 隱 性 等 位 基 因 即 表 現 白 眼 性 狀, 但 是 在 雄 性 個 體 中, 直 接 由 X 染 色 體 上 單 獨 的 一 個 等 位 基 因 決 定 性 狀 表 1 果 蠅 交 配 後 子 代 分 配 表 卵 精 子 X w- Y X w+ X w+ X w- X w+ Y X w+ X w+ X w- X w+ Y (F1 全 為 紅 眼 ) 卵 精 子 X w+ Y X w+ X w+ X w+ X w+ Y X w- X w+ X w- X w- Y (F2 白 眼 全 為 雄 性 ) 另 一 種 情 況 下, 性 別 也 會 影 響 性 狀 的 遺 傳 有 些 基 因, 即 使 是 同 樣 的 基 因 型, 在 兩 性 的 表 現 是 不 同 的 最 明 顯 的 例 子 就 是 早 禿 基 因, 這 個 基 因 在 人 類 女 性 中 也 是 存 在 的, 但 是 往 往 不 會 表 現, 但 若 是 男 性 帶 有 這 個 早 禿 等 位 基 因, 那 麼 遲 早 會 面 臨 嚴 重 的 落 髮 危 機 談 過 單 一 基 因 的 多 個 等 位 基 因 之 間 的 關 係, 接 下 來 要 看 一 看 基 因 和 基 因 之 間 的 交 互 關 聯 ( 三 ) 聯 鎖 與 互 換 孟 德 爾 發 現 自 由 分 配 律, 部 份 原 因 可 能 來 自 於 他 的 好 運 氣 豌 豆 有 七 對 染 色 體, 而 他 選 了 七 個 豌 豆 性 狀 來 觀 察, 這 七 個 性 狀 要 不 是 坐 落 在 不 同 染 色 體 上, 就 是 位 在 同 一 條 染 色 體 上 而 隔 得 很 遠 於 是 孟 德 爾 的 觀 察 結 果 讓 他 得 到 一 個 結 論 不 同 基 因 之 間 的 表 現 是 獨 立 不 相 關 的, 不 會 互 相 影 響 但 是 當 大 家 知 道 基 因 位 在 染 色 體 上 之 後, 一 個 明 顯 的 問 題 就 浮 現 出 來 : 非 常 鄰 近 的 兩 個 基 因 之 間, 還 是 彼 此 獨 立 不 受 影 響 嗎? 現 在 我 們 已 經 知 道, 答 案 是 否 定 的 人 類 的 基 因 數 以 萬 計, 卻 只 有 23 對 染 色 體, 也 就 是 每 條 染 色 體 上 佈 滿 了 成 百 上 千 個 基 因 而 位 在 同 一 條 染 色 體 上 的 眾 多 基 因, 就 統 稱 為 一 個 聯 鎖 群 (linkage group), 在 減 數 分 裂 時, 這 些 基 因 可 說 是 命 運 共 同 體 舉 例 而 言, 若 A,B 兩 基 因 都 位 在 人 類 的 第 本 月 專 題 性 狀 如 何 代 代 相 傳 05
三 對 染 色 體 上, 而 某 人 帶 有 的 基 因 型 為 AaBb, 其 中 AB 在 同 一 條 染 色 體,ab 在 另 一 條 那 麼 減 數 分 裂 後, 四 個 配 子 裡 仍 會 呈 現 AB 聯 鎖 ab 聯 鎖 的 情 形, 有 A 就 有 B, 有 b 就 有 a( 圖 2a) 不 過, 有 某 種 現 象 可 以 打 破 這 樣 的 聯 鎖 關 係, 稱 為 互 換 (crossing over), 發 生 在 減 數 分 裂 的 染 色 體 複 製 階 段, 好 似 兩 條 姊 妹 染 色 體 趁 聯 會 時 打 了 個 叉, 把 其 中 的 兩 個 等 位 基 因 掉 換 了 位 置, 於 是 A 又 有 機 會 與 b 分 到 了 一 起, B 又 有 機 會 與 a 搭 配 在 一 塊 兒 ( 圖 2b) 通 常 距 離 越 遠 的 基 因, 越 容 易 因 為 互 換 而 失 去 聯 鎖 關 係, 所 以 藉 由 計 算 互 換 率, 也 可 用 來 推 估 基 因 之 間 的 距 離 ( 四 ) 基 因 交 互 作 用 有 些 性 狀, 並 不 是 靠 單 一 一 個 基 因 決 定 的, 稱 為 多 基 因 遺 傳 或 多 基 因 性 狀 較 單 純 的 例 子 如 人 類 的 身 高, 屬 加 成 性 的 表 現 形 式, 由 多 對 等 位 基 因 中, 顯 性 等 位 基 因 的 總 數, 可 以 決 定 一 個 人 的 身 高 之 高 矮 ; 譬 如 每 多 一 個 顯 性 等 位 基 因, 身 高 就 會 高 上 數 公 分 當 然, 此 處 我 們 要 強 調, 包 括 營 養 等 環 境 因 素 仍 會 影 響 一 個 人 的 身 高, 只 是 遺 傳 方 面 是 以 多 基 因 累 加 形 式 的 遺 傳 機 制 控 制 而 另 一 種 較 複 雜 的 基 因 表 現 情 形 本 月 專 題 遺 傳 機 制 圖 2 基 因 的 聯 鎖 與 互 換 如 圖 左,A B 兩 基 因 位 在 同 一 條 染 色 體 上, 其 等 位 基 因 A B 位 在 其 中 一 條 同 源 染 色 體 上, 等 位 基 因 a b 在 另 一 條 那 麼 減 數 分 裂 後, 四 個 配 子 裡 仍 會 呈 現 AB 聯 鎖 ab 聯 鎖 的 關 係 而 右 圖 中, 染 色 體 若 發 生 互 換, 則 會 解 除 聯 鎖 的 關 係,Ab 或 者 ab 可 能 被 分 到 同 一 配 子 06
SCIENCE STUDY MONTHLY 學 研 習 No.50-12 稱 為 上 位 作 用 (epistasis) 或 上 位 效 應, 顧 名 思 義, 雖 然 這 種 性 狀 是 由 多 個 基 因 共 同 決 定, 但 這 些 基 因 的 表 現 程 度 中, 是 有 分 主 配 角 的, 有 上 下 游 的 關 係 這 裡 舉 一 個 植 物 經 典 案 例 麝 香 豌 豆 (Lathyrus odoratus) 會 開 紫 白 兩 種 顏 色 的 花, 紫 色 為 顯 性, 白 色 為 隱 性 花 色 性 狀 牽 涉 到 C 基 因 與 P 基 因, 這 兩 個 基 因 的 蛋 白 質 產 物 (C 酵 素 與 P 酵 素 ) 則 與 紫 色 素 的 生 成 有 關 當 這 兩 個 基 因 都 至 少 帶 有 一 個 顯 性 等 位 基 因 的 時 候 (CcPp), 紫 色 素 就 會 順 利 生 成, 於 是 開 出 紫 花, 但 若 其 中 一 個 基 因 的 兩 個 等 位 基 因 都 是 隱 性 的 話 (ccpp 或 CCpp), 那 就 無 論 如 何 無 法 產 生 紫 色 素 了, 即 使 另 一 個 基 因 帶 有 顯 性 等 位 基 因 都 沒 有 用 結 語 顯 性 等 位 基 因 C 顯 性 等 位 基 因 P 色 素 前 驅 物 (C 酵 素 ) 中 間 產 物 (P 酵 素 ) 紫 色 素 隱 性 等 位 基 因 c 無 法 產 生 C 酵 素 隱 性 等 位 基 因 p 無 法 產 生 P 酵 素 生 物 的 遺 傳 機 制 看 似 簡 單, 但 人 類 對 遺 傳 學 也 不 過 才 開 啟 百 多 年 的 探 索 歷 史 本 文 概 略 整 理 典 型 的 遺 傳 法 則, 然 而 遺 傳 學 其 實 包 含 更 廣 泛 的 內 容, 例 如 外 遺 傳 學 (epigenesis, 又 譯 為 表 觀 遺 傳 ) 即 是 探 討 DNA 分 子 的 甲 基 化 對 於 基 因 表 現 的 影 響, 是 近 年 越 來 越 受 矚 目 的 遺 傳 研 究 領 域 而 利 用 遺 傳 工 程 技 術 進 行 生 命 學 研 究, 發 展 醫 學 與 農 業 領 域 之 成 就, 更 可 能 持 續 提 供 更 大 公 眾 福 祉 ; 未 來 遺 傳 學 會 有 什 麼 樣 的 突 破 與 進 展, 值 得 我 們 拭 目 以 待! All purple (CcPp) 本 月 專 題 性 狀 如 何 代 代 相 傳 White variety (ccpp) White variety #1 (CCpp) 圖 3 麝 香 豌 豆 的 基 因 交 互 作 用 07
遺 傳 性 疾 病 文 / 余 坤 興 台 大 醫 院 實 習 醫 師 本 月 專 題 遺 傳 機 制 前 言 您 有 沒 有 想 過, 為 什 麼 自 己 長 得 和 父 母 兄 弟 姐 妹 總 有 幾 分 相 似, 和 朋 友 朋 友 的 父 母 則 有 較 大 的 差 別 呢? 那 是 因 為 人 的 高 矮 胖 瘦 眉 目 臉 孔 等 形 態 特 徵, 部 分 是 由 父 母 親 遺 傳 給 我 們 的 基 因 所 控 制 的 基 因 不 只 決 定 我 們 的 特 徵, 也 決 定 了 許 多 人 體 生 理 功 能 與 表 現 不 幸 的 是, 有 些 異 常 的 基 因 會 使 人 體 的 正 常 生 理 功 能 無 法 發 揮, 產 生 疾 病, 而 這 些 致 病 基 因 也 像 決 定 高 矮 胖 瘦 的 基 因 一 般, 會 遺 傳 給 下 一 代 學 家 經 過 長 時 間 的 研 究, 終 於 發 現 許 多 造 成 遺 傳 疾 病 的 異 常 基 因, 不 同 的 異 常 基 因 可 能 具 有 不 同 的 遺 傳 方 式, 以 下 將 介 紹 幾 種 簡 單 而 較 常 見 的 遺 傳 模 式 體 染 色 體 顯 性 遺 傳 人 類 有 23 對 染 色 體, 其 中 第 23 對 染 色 體 為 性 染 色 體, 決 定 我 們 是 男 是 女 ; 其 他 22 對 染 色 體 則 稱 為 體 染 色 體, 意 指 這 些 染 色 體 決 定 了 許 多 身 體 特 徵 我 們 的 每 一 對 染 色 體, 一 條 來 自 父 親 一 條 來 自 母 親, 又 因 為 基 因 位 於 染 色 體 上, 所 以 我 們 可 在 任 何 一 對 體 染 色 體 上 找 到 來 自 父 親 及 母 親 的 基 因, 相 對 應 的 基 因 則 位 於 相 對 應 的 位 置 讓 我 們 看 看 某 一 對 染 色 體 上 某 個 基 因 的 位 置 ( 圖 1) 由 於 許 多 基 因 都 有 顯 性 和 隱 性 之 分, 我 們 通 常 使 用 英 文 字 母 的 大 寫 A 或 小 寫 a 代 表 一 條 染 色 體 上 的 基 因 型, A 代 表 顯 性 基 因 ; a 則 代 表 隱 08
SCIENCE STUDY MONTHLY 學 研 習 No.50-12 圖 1 體 染 色 體 顯 性 遺 傳 以 A 代 表 顯 性 基 因, a 代 表 隱 性 基 因 由 於 美 人 尖 是 由 顯 性 基 因 所 決 定, 該 基 因 型 為 AA 或 Aa 者, 額 頭 上 即 有 美 人 尖 ; 若 該 對 染 色 體 的 對 應 位 置 均 為 隱 性 基 因 aa, 額 頭 上 就 不 會 看 到 美 人 尖 性 基 因 依 據 排 列 組 合 的 原 理, 我 們 可 以 知 道 一 對 染 色 體 即 有 AA Aa aa 與 aa 四 種 基 因 型 的 排 列 方 式 除 了 特 殊 的 情 形 外, aa Aa 兩 種 基 因 型 代 表 的 意 義 相 同, 均 可 記 為 Aa 顯 性 基 因 代 表 的 是, 只 要 從 父 親 或 母 親 任 何 一 方 得 到 顯 性 基 因 A, 即 會 表 現 該 基 因 代 表 的 特 徵 例 如 額 頭 有 美 人 尖 是 由 顯 性 基 因 決 定 的, 若 在 某 人 的 細 胞 中, 決 定 美 人 尖 的 基 因 型 為 AA 或 Aa, 則 他 的 額 頭 上 即 有 美 人 尖 特 徵 表 現 ; 相 對 的, 若 某 人 該 對 染 色 體 的 對 應 位 置 均 為 隱 性 基 因 aa, 在 他 的 額 頭 上 就 不 會 看 到 美 人 尖 讓 我 們 看 看 第 17 對 染 色 體 中 的 某 個 特 別 的 基 因 位 置 圖 2, 這 個 位 置 決 定 了 是 否 罹 患 第 一 型 神 經 纖 維 瘤 (neurofibromatosis type I) 典 型 的 第 一 型 神 經 纖 維 瘤 患 者 周 邊 神 經 會 長 出 突 起 的 腫 瘤 皮 膚 上 有 咖 啡 牛 奶 色 斑 視 神 經 也 會 受 到 影 響 由 於 神 經 纖 維 瘤 是 顯 性 遺 傳, 若 我 們 假 設 A 為 罹 病 基 因 a 為 正 常 基 因, 則 帶 有 AA 或 Aa 基 因 型 的 人 均 為 罹 病 患 者, 身 上 有 上 述 異 常 特 徵 ; 只 有 該 基 因 型 為 aa 者 才 是 未 罹 患 神 經 纖 維 瘤 的 健 康 人 假 設 在 某 個 女 孩 的 染 色 體 中, 她 的 父 親 傳 給 她 編 號 為 A 的 基 因, 而 她 的 母 親 則 傳 給 她 編 號 為 a 的 基 因, 則 這 位 女 孩 的 基 因 型 為 Aa, 即 患 有 神 經 纖 維 瘤 相 對 而 言, 若 她 的 妹 妹 此 處 的 基 因 型 為 aa, 則 幸 運 地 未 遺 傳 顯 性 基 因 未 罹 患 該 病 本 月 專 題 遺 傳 性 疾 病 09
本 月 專 題 遺 傳 機 制 圖 2 第 17 對 染 色 體 的 某 個 基 因 位 置, 決 定 了 是 否 罹 患 第 一 型 神 經 纖 維 瘤 第 一 型 神 經 纖 維 瘤 是 顯 性 遺 傳, 可 假 設 A 為 罹 病 基 因 a 為 正 常 基 因 假 設 在 某 個 女 孩 的 染 色 體 中, 她 的 父 親 傳 給 她 編 號 為 A 的 基 因, 而 她 的 母 親 則 傳 給 她 編 號 為 a 的 基 因, 則 這 位 女 孩 的 基 因 型 為 Aa, 即 患 有 神 經 纖 維 瘤 相 對 而 言, 若 她 的 妹 妹 此 處 的 基 因 型 為 aa, 則 幸 運 地 未 遺 傳 顯 性 基 因 未 罹 患 該 病 圖 3 體 染 色 體 隱 性 遺 傳 假 設 鐮 刀 型 貧 血 的 罹 病 基 因 為 b 正 常 的 對 應 基 因 為 B, 則 基 因 型 為 bb 者 患 有 鐮 刀 型 貧 血 症, 而 基 因 型 為 BB 或 Bb 者 則 為 正 常 人 其 中 基 因 型 Bb 的 個 體 稱 為 帶 因 者, 本 身 雖 然 沒 有 發 病, 卻 可 能 生 下 患 病 的 寶 寶 10
SCIENCE STUDY MONTHLY 學 研 習 No.50-12 體 染 色 體 隱 性 遺 傳 相 對 的, 也 有 某 些 遺 傳 性 疾 病 是 由 體 染 色 體 上 的 隱 性 基 因 所 遺 傳 為 了 避 免 混 淆, 我 們 暫 且 以 英 文 字 母 的 大 寫 B 與 小 寫 b 表 示 此 基 因 ( 圖 3) 唯 有 基 因 型 為 bb 者, 也 就 是 從 父 親 和 母 親 雙 方 均 得 到 隱 性 基 因 b, 才 會 表 現 隱 性 基 因 所 決 定 的 特 徵 ; 若 從 父 母 親 的 任 何 一 方 得 到 顯 性 基 因, 不 管 其 基 因 型 是 BB 或 Bb, 即 表 現 顯 性 基 因 的 性 質, 而 不 會 觀 察 到 隱 性 基 因 代 表 的 形 態, 故 稱 為 隱 性 基 因 鐮 刀 型 貧 血 症 ( s i c k l e c e l l anemia) 是 最 著 名 的 體 染 色 體 隱 性 遺 傳 疾 病 之 一 這 種 疾 病 常 見 於 非 裔 黑 人, 患 者 因 血 紅 素 結 構 與 正 常 人 不 同, 使 得 部 分 紅 血 球 呈 現 鐮 刀 狀, 而 非 正 常 的 雙 凹 圓 盤 狀, 影 響 紅 血 球 的 彈 性, 可 能 造 成 血 管 阻 塞, 使 器 官 無 法 得 到 充 足 的 氧 氣 與 養 分 ; 患 者 常 於 四 五 十 歲 即 過 世 鐮 刀 型 貧 血 症 的 問 題 基 因 在 第 11 對 染 色 體 上, 若 我 們 假 設 罹 病 的 基 因 為 b 正 常 的 對 應 基 因 為 B, 則 基 因 型 為 bb 者 患 有 鐮 刀 型 貧 血 症, 而 基 因 型 為 BB 或 Bb 者 則 為 正 常 人 值 得 注 意 的 是, 乍 看 沒 有 異 狀 的 夫 妻 若 基 因 型 均 為 Bb, 仍 有 可 能 生 出 罹 患 鐮 刀 型 貧 血 症 的 孩 子 ( 基 因 型 bb ) 因 此 在 體 染 色 體 隱 性 遺 傳 的 疾 病 中, 我 們 特 別 將 基 因 型 Bb 的 個 體 稱 為 帶 因 者, 表 示 他 們 本 身 雖 然 沒 有 發 病, 但 卻 帶 有 罹 病 基 因, 可 能 生 下 患 病 的 寶 寶 醫 生 於 婚 前 健 康 諮 詢 時, 尤 須 向 諮 詢 民 眾 詳 加 說 明 這 一 點 性 聯 遺 傳 前 面 描 述 的 都 是 人 類 22 對 體 染 色 體 的 相 關 遺 傳 疾 病, 事 實 上, 也 有 許 多 遺 傳 疾 病 是 導 因 於 性 染 色 體 上 的 基 因 異 常 正 常 男 女 的 22 對 體 染 色 體 外 觀 並 沒 有 太 大 的 差 異, 但 性 染 色 體 在 顯 微 鏡 下 卻 可 發 現 明 顯 的 不 同 : 學 家 在 細 胞 分 裂 時 觀 察 性 染 色 體 的 外 觀, 發 現 圖 4 性 染 色 體 男 性 的 性 染 色 體 為 一 長 一 短, 可 記 為 XY 女 性 的 性 染 色 體 則 為 兩 個 貌 似 相 同 的 X 型 染 色 體, 故 記 為 XX 本 月 專 題 遺 傳 性 疾 病 11
本 月 專 題 遺 傳 機 制 男 性 的 性 染 色 體 為 一 長 一 短, 長 的 狀 似 英 文 字 母 的 X, 故 稱 為 X 染 色 體, 短 的 則 比 X 染 色 體 更 短 更 粗, 學 家 命 名 為 Y 染 色 體, 因 此 男 性 的 性 染 色 體 可 標 記 為 XY 相 對 的, 女 性 的 性 染 色 體 則 為 兩 個 貌 似 相 同 的 X 型 染 色 體, 故 記 為 XX ( 圖 4) 性 染 色 體 不 只 決 定 人 類 的 性 別, 上 面 的 異 常 基 因 也 和 某 些 遺 傳 疾 病 有 關, 和 性 染 色 體 有 關 的 遺 傳 疾 病 特 稱 為 性 聯 遺 傳 疾 病 X 染 色 體 上 面 帶 有 部 份 與 正 常 生 理 功 能 有 關 的 基 因, 而 Y 染 色 體 較 短 較 小, 上 面 只 帶 有 少 數 的 基 因 由 於 男 性 只 有 一 個 X 染 色 體, 若 此 X 染 色 體 上 的 基 因 若 不 正 常 即 會 罹 病 ; 相 對 的, 由 於 女 性 有 兩 個 X 染 色 體, 若 罹 病 基 因 為 隱 性, 根 據 隱 性 遺 傳 法 則, 唯 有 兩 個 X 染 色 體 上 的 同 一 基 因 都 有 問 題 才 會 罹 病, 因 此 性 聯 隱 性 遺 傳 的 疾 病 較 常 在 男 性 身 上 發 現 我 們 可 將 正 常 的 X 染 色 體 簡 記 為 X, 帶 有 異 常 基 因 的 X 染 色 體 記 為 X', 則 正 常 男 性 為 XY, 罹 病 男 性 為 X'Y ; 正 常 女 性 為 XX, 罹 病 女 性 為 X'X' X'X 的 女 性 則 本 身 雖 未 發 病, 卻 可 能 將 異 常 基 因 傳 給 下 一 代, 也 稱 為 帶 因 者 ( 圖 5 ) 亦 有 性 聯 顯 性 遺 傳 的 疾 病, 但 並 不 常 見 性 聯 遺 傳 最 著 名 的 例 子 莫 過 於 血 友 病 了 正 常 人 因 外 傷 出 血 時, 血 小 板 會 聚 集 在 不 平 整 的 傷 口 幫 助 止 血, 血 中 許 多 凝 血 因 子 也 會 參 與 凝 血 機 制, 最 後 一 起 形 成 血 餅, 阻 止 血 液 繼 續 滲 出, 避 免 失 血 過 多 血 友 病 有 許 多 種, 究 其 原 因 圖 5 性 聯 隱 性 遺 傳 疾 病 正 常 的 X 染 色 體 簡 記 為 X, 帶 有 異 常 基 因 的 X 染 色 體 記 為 X', 則 正 常 男 性 為 XY, 罹 病 男 性 為 X'Y ; 正 常 女 性 為 XX, 罹 病 女 性 為 X'X' X'X 的 女 性 本 身 雖 未 發 病, 卻 可 能 將 異 常 基 因 傳 給 下 一 代, 也 稱 為 帶 因 者 12
SCIENCE STUDY MONTHLY 學 研 習 No.50-12 不 外 乎 患 者 的 凝 血 因 子 異 常, 出 血 時 不 易 止 血, 因 此 只 要 遭 受 些 微 創 傷, 就 有 可 能 導 致 出 血 不 止 而 死 亡 英 國 維 多 利 亞 女 王 ( Q u e e n Victoria) 為 血 友 病 的 帶 因 者 (X'X), 本 身 未 覺 不 適, 但 她 的 兒 子 利 奧 波 德 (Leopold) 遺 傳 到 血 友 病 的 基 因 (X'Y),30 歲 即 因 關 節 內 出 血 疼 痛, 不 慎 服 藥 過 量 而 死 當 時 歐 洲 皇 族 流 行 相 互 通 婚, 維 多 利 亞 女 王 的 兩 個 女 兒 愛 麗 斯 (Alice) 與 碧 兒 翠 絲 (Beatrice) 也 都 是 血 友 病 帶 因 者 ( 圖 6), 分 別 嫁 本 月 專 題 遺 傳 性 疾 病 圖 6 維 多 利 亞 女 王 與 血 友 病 英 國 維 多 利 亞 女 王 為 血 友 病 帶 因 者 (X'X), 本 身 未 覺 不 適, 但 她 的 兒 子 利 奧 波 德 (Leopold) 遺 傳 到 血 友 病 的 基 因 (X'Y),30 歲 即 因 關 節 內 出 血 疼 痛, 不 慎 服 藥 過 量 而 死 維 多 利 亞 女 王 的 兩 個 女 兒 愛 麗 斯 (Alice) 與 碧 兒 翠 絲 (Beatrice) 都 是 血 友 病 帶 因 者, 分 別 嫁 給 德 意 志 帝 國 的 兩 位 皇 室 成 員, 他 們 的 子 女 再 經 通 婚, 又 將 血 友 病 傳 到 西 班 牙 與 俄 羅 斯 皇 室 13
本 月 專 題 遺 傳 機 制 給 德 意 志 帝 國 的 兩 位 皇 室 成 員, 他 們 的 子 女 再 經 通 婚, 又 將 血 友 病 傳 到 西 班 牙 與 俄 羅 斯 皇 室, 造 成 歐 洲 各 國 許 多 男 性 皇 室 成 員 早 夭 因 此 血 友 病 曾 一 度 被 稱 為 皇 家 的 疾 病 (the royal disease), 足 見 遺 傳 疾 病 影 響 深 遠 其 它 遺 傳 疾 病 模 式 除 了 上 述 幾 種 由 單 一 致 病 基 因 造 成 的 疾 病 之 外, 學 家 尚 發 現 許 多 複 雜 的 疾 病 遺 傳 模 式 : 某 些 疾 病 與 人 體 的 23 對 染 色 體 無 關, 而 是 因 細 胞 中 的 粒 腺 體 (mitochondria) 帶 有 異 常 基 因 所 致 ; 來 自 父 親 的 第 15 條 染 色 體 若 發 生 特 定 基 因 缺 失, 會 導 致 小 胖 威 利 症 (Prader- Willi Syndrome), 若 是 來 自 母 親 的 同 一 染 色 體 同 一 位 置 基 因 缺 失 則 造 成 症 狀 有 所 不 同 的 安 琪 曼 氏 症 (Angelman Syndrome); 更 多 的 疾 病 與 許 許 多 多 的 基 因 共 同 作 用 有 關, 因 此 難 以 明 確 定 出 所 有 異 常 基 因 的 位 置 ; 還 有 許 多 常 見 疾 病 如 高 血 壓 糖 尿 病 等, 雖 具 有 遺 傳 的 因 素, 日 常 生 活 習 慣 與 環 境 也 會 影 響 疾 病 的 發 生 結 語 綜 上 所 述, 許 多 嚴 重 的 遺 傳 疾 病 不 僅 造 成 個 人 生 活 不 便, 也 可 能 延 及 子 孫, 影 響 人 類 健 康 甚 鉅 學 家 致 力 研 究, 終 於 解 開 許 多 常 見 疾 病 的 遺 傳 模 式, 醫 師 也 能 依 據 準 夫 妻 們 的 婚 前 健 康 檢 查 結 果, 提 供 諮 詢 與 建 議, 讓 高 危 險 群 了 解 子 女 罹 患 遺 傳 疾 病 的 風 險, 並 在 決 定 孕 育 下 一 代 時, 接 受 定 期 檢 查, 有 效 預 防 遺 傳 性 疾 病 參 考 資 料 1. Dan Longo, Anthony Fauci, Dennis Kasper, Stephen Hauser, J. Jameson, Joseph Loscalzo. Harrison's Principles of Internal Medicine, 18th ed. New York: McGraw-Hill, c2012. 2. Peter D Turnpenny. Emery's elements of medical genetics. 14th ed. Philadelphia, PA: Elsevier/Churchill Livingstone, c2012. 14
SCIENCE STUDY MONTHLY 學 研 習 No.50-12 家 雞 的 遺 傳 文 / 黃 貞 祥 中 研 院 基 因 體 中 心 博 士 後 研 究 員 家 雞 的 馴 養, 發 生 在 大 約 八 千 年 前, 其 祖 先 是 生 活 在 東 南 亞 森 林 的 野 生 紅 色 叢 林 雞 家 雞 在 馴 養 後, 產 生 了 許 許 多 多 五 花 八 門 的 突 變, 在 世 界 各 地 讓 人 類 給 選 拔 和 培 育 出 千 奇 百 怪 的 品 系 演 化 遺 傳 學 的 分 析 發 現, 家 雞 最 早 可 能 是 在 泰 國 或 印 度 被 馴 養 ; 而 考 古 學 的 證 據 則 顯 示, 早 在 八 千 年 前 的 中 國 人 就 開 始 養 雞 了 家 雞 在 人 類 的 文 化 中, 扮 演 著 重 要 的 角 色, 中 國 人 尤 其 還 把 雞 當 作 十 二 生 肖 之 一, 也 創 造 出 和 雞 相 關 的 許 多 成 語 比 起 不 起 眼 但 傳 統 上 廣 為 遺 傳 學 家 給 使 用 的 果 蠅 線 蟲 和 老 鼠, 利 用 家 雞 作 為 例 子, 其 實 更 加 能 夠 增 進 學 生 對 遺 傳 基 因 的 瞭 解, 因 為 家 雞 的 各 種 性 狀 不 僅 顯 而 易 見, 而 且 也 相 當 有 趣, 更 何 況 雞 是 我 們 生 活 中 更 容 易 見 到 的 動 物 而 事 實 上, 在 一 百 多 年 前, 家 雞 是 遺 傳 學 的 主 流 模 式 生 物 之 一 在 遺 傳 學 史 上, 遺 傳 學 的 重 要 觀 念, 例 如 等 位 基 因 (allele) 遺 傳 連 鎖 (genetic linkage) 和 上 位 作 用 (epistasis) 等, 就 是 透 過 研 究 家 雞 的 遺 傳 學 而 認 識 到 的 利 用 家 雞 的 胚 胎 發 育 學 研 究, 已 有 百 年 的 歷 史, 雞 胚 現 在 仍 是 胚 胎 學 實 驗 最 常 用 的 實 驗 材 料 家 雞 除 了 是 第 一 種 馴 養 的 鳥 類, 雞 也 是 第 一 個 完 成 全 基 因 體 定 序 的 畜 牧 動 物 雞 的 全 基 因 體 定 序 成 果 發 表 於 2004 年, 使 用 的 是 來 自 馬 來 西 亞 的 紅 色 叢 林 雞 UCD 001 雞 的 體 細 胞 總 共 有 7 8 條 染 色 體 (chromosomes), 雞 是 雙 倍 體 動 物, 本 月 專 題 家 雞 的 遺 傳 15
本 月 專 題 遺 傳 機 制 所 以 其 體 細 胞 的 染 色 體 是 為 39 對 同 源 染 色 體 (homologous chromosomes), 同 源 染 色 體 分 別 遺 傳 自 父 親 和 母 親 和 人 類 老 鼠 和 果 蠅 的 雄 性 的 性 染 色 體 為 XY, 而 雌 性 為 XX 所 不 同 的, 公 雞 的 性 染 色 體 對 為 ZZ, 而 母 雞 的 則 為 ZW 雞 的 染 色 體 上 帶 有 控 制 其 外 觀 性 狀 的 基 因, 在 各 別 的 基 因 座 上 會 有 一 對 等 位 基 因, 例 如 控 制 毛 色 的 基 因 薰 衣 草 色 Lav, 當 此 基 因 發 生 突 變 時, 就 產 生 了 兩 個 等 位 基 因, 其 中 一 個 等 位 基 因 會 讓 羽 色 變 淡 其 中 未 發 生 突 變 的, 稱 為 野 生 型 (wild-type), 其 等 位 基 因 的 代 號 會 加 上 +, 例 如 Lav +,, 而 其 發 生 突 變 的 等 位 基 因 的 代 號 則 為 lav, 顯 性 的 等 位 基 因 英 文 代 號 是 為 大 寫, 而 隱 性 的 英 文 代 號 則 為 小 寫 因 此 在 同 源 染 色 體 上 就 可 能 有 四 種 組 合 的 基 因 型 :Lav + / Lav + Lav + /lav lav/lav 在 一 些 情 況 下, 一 個 基 因 座 也 可 能 有 超 過 兩 個 等 位 基 因, 例 如 羽 毛 黑 色 素 擴 大 基 因 座 E, 就 可 能 有 E ER ER- Fay ewh e+ eb es ebc ey eq 等 等 位 基 因 不 過 當 然 由 於 雞 是 雙 倍 體 動 物, 一 隻 雞 只 會 同 時 帶 有 E 等 位 基 因 系 列 的 其 中 兩 個, 例 如 ER/e+ E/ER 或 eb/e 等 和 體 染 色 體 不 同 的, 性 染 色 體 在 公 雞 中 帶 有 兩 個 Z 染 色 體 (ZZ), 而 母 雞 則 是 ZW 例 如 控 制 毛 色 的 基 因, 銀 羽 基 因 S 或 橫 斑 羽 毛 基 因 B, 在 公 雞 就 可 能 是 純 合 子 (homozygote)-s/ S 或 s + /s + B/B 或 b + /b +, 或 者 是 雜 合 子 (heterozygote)-s/s + B/b +, 可 是 母 雞 則 只 會 帶 有 其 中 一 個 等 位 基 因 (S/- 或 s+/- B/- 或 b+/-), 因 為 W 染 色 體 基 本 上 不 帶 有 那 些 等 位 基 因, 因 此 稱 作 半 合 子 (hemizygote) 16
SCIENCE STUDY MONTHLY 學 研 習 No.50-12 對 於 家 雞 而 言, 遺 傳 學 家 是 如 何 決 定 那 些 等 位 基 因 是 野 生 型 的 呢? 家 雞 已 知 是 從 東 南 亞 的 野 生 紅 色 叢 林 雞 (red jungle fowl) 馴 養 而 來 的 紅 色 叢 林 雞 廣 泛 分 佈 於 印 度 東 北 部 緬 甸 泰 國 柬 埔 寨 寮 國 馬 來 西 亞 菲 律 賓 印 尼 和 中 國 南 部, 腳 脛 為 青 石 色, 雄 雞 頭 頂 上 有 一 個 鮮 紅 色 的 肉 冠, 喉 下 有 兩 個 磚 紅 色 的 肉 垂, 雌 雞 的 肉 冠 和 肉 垂 均 不 明 顯 棲 息 於 海 拔 1,000 公 尺 以 下 的 熱 帶 森 林 次 生 竹 林 中, 喜 歡 結 群 生 活, 大 多 結 成 七 八 隻 以 上 的 群 體 雜 食 性, 食 物 包 括 各 種 植 物 的 花 嫩 葉 嫩 枝 等, 也 吃 昆 蟲 白 蟻 及 卵 蚯 蚓 因 此, 紅 色 叢 林 雞 的 性 狀 就 被 遺 傳 學 家 當 作 標 準, 只 要 和 紅 色 叢 林 雞 不 同 的 性 狀, 都 是 在 馴 養 的 過 程 中 發 生 突 變, 加 上 人 工 選 拔 而 來 的 舉 個 例 子 來 說, 在 紅 色 叢 林 雞 身 上, 可 以 觀 察 到 兩 種 顏 色 的 羽 毛, 其 中 黑 色 的 羽 毛, 帶 有 真 黑 色 素 (eumelanin), 而 頸 上 的 褐 紅 色 羽 毛, 則 帶 有 褐 黑 色 素 (pheomelanin) 和 真 黑 色 素 或 褐 色 黑 素 有 關 的 突 變, 就 有 以 下 幾 種 狀 況 : 本 月 專 題 家 雞 的 遺 傳 接 下 來, 讓 我 們 利 用 龐 氏 表 (Punnett square) 來 認 識 遺 傳 基 因 的 顯 隱 性, 以 及 性 聯 遺 傳 的 性 狀 這 種 圖 表 以 發 明 者 瑞 吉 納 龐 尼 特 (Reginald 17
C. Punnett) 的 姓 名 來 命 名, 並 被 生 物 學 家 用 於 確 定 後 代 中 擁 有 特 定 基 因 型 (genotype) 的 機 率 龐 氏 表 是 雜 交 中 研 究 的 每 個 基 因 的 母 系 等 位 基 因 和 父 系 等 位 基 因 的 每 一 種 可 能 組 合 的 匯 總 當 我 們 把 薰 衣 草 色 羽 雞 lav 的 純 合 子 和 一 隻 黑 羽 雞 做 配 對, 其 第 一 子 代 (F1) 會 出 現 的 基 因 型, 利 用 龐 氏 表 來 表 示 : 在 完 全 顯 性 的 例 子 中, 第 二 子 代 的 黑 羽 雞, 有 相 當 大 的 比 例 是 雜 合 子, 可 是 其 基 因 型 無 法 用 外 觀 來 判 斷 在 一 些 不 完 全 顯 性 的 例 子 中, 雜 合 子 和 純 合 子 的 表 現 型 (phenotype) 卻 有 所 不 同 例 如 藍 色 基 因 (Bl), 其 純 合 子 (bl + / bl + ) 的 真 黑 色 素 為 棒 狀, 可 是 其 雜 合 子 (Bl/bl + ) 中, 其 真 黑 色 素 則 為 顆 粒 狀, 因 此 呈 現 出 藍 羽 色, 至 於 純 合 子 (Bl/Bl) 的 雞, 其 白 色 羽 會 有 些 許 藍 色 或 黑 色 斑 點 如 果 以 黑 羽 雞 (bl + /bl + ) 和 藍 羽 雞 (Bl/bl + ) 做 配 種, 其 第 一 子 代 和 第 二 子 代 的 基 因 型 利 用 龐 氏 表 表 示 : 本 月 專 題 遺 傳 機 制 由 於 第 一 子 代 的 毛 色 全 都 是 黑 色 的, 而 牠 們 也 會 都 只 有 一 種 基 因 型 (lav/lav + ), 所 以 我 們 得 知 黑 色 的 等 位 基 因 (Lav + ) 是 完 全 顯 性 的 把 第 一 子 代 的 雞 互 相 交 配, 根 據 孟 德 爾 分 離 律 (Mendel's Law of Segregation), 在 第 二 子 代 (F1) 中 的 基 因 型 會 有 Lav + / Lav + Lav + /lav 和 lav/lav, 而 其 比 例 則 為 Lav + /Lav + :Lav + /lav:lav/lav 為 1:2:1, 但 由 於 Lav + 為 顯 性 等 位 基 因, 因 此 純 合 子 (Lav + /Lav + ) 和 雜 合 子 (Lav + /lav) 皆 為 黑 羽, 所 以 黑 羽 雞 和 薰 衣 草 色 羽 雞 的 比 例 則 為 3:1 其 第 一 子 代 的 羽 色 全 都 為 和 親 代 不 同 的 藍 灰 色, 而 其 第 二 子 代 中 則 有 一 半 為 藍 灰 色, 另 外 黑 色 和 藍 色 各 為 四 分 之 一 雞 的 性 聯 遺 傳 基 因 分 佈 在 Z 染 色 體 上, 公 雞 有 兩 個 Z 染 色 體, 而 母 雞 則 有 一 個 Z 染 色 體, 再 加 上 一 個 小 的 W 染 色 體 由 於 母 雞 只 有 一 個 Z 染 色 體, 所 以 不 管 其 等 位 基 因 是 顯 性 或 隱 性, 其 性 狀 18
SCIENCE STUDY MONTHLY 學 研 習 No.50-12 都 會 表 現 出 來 例 如 銀 色 基 因 (S) 是 性 聯 基 因, 其 等 位 基 因 (s + ) 會 讓 羽 色 變 金 紅 色 如 果 性 聯 的 隱 性 等 位 基 因 在 雄 性 中 是 同 型 合 子, 而 母 雞 帶 有 顯 性 等 位 基 因, 則 其 牠 們 的 所 有 雄 性 子 代, 都 會 遺 傳 到 母 雞 的 性 聯 顯 性 基 因, 而 所 有 雌 性 後 代 都 會 從 公 雞 遺 傳 到 性 聯 隱 性 基 因 因 此, 牠 們 的 雌 性 後 代 的 羽 色 會 長 得 像 父 親, 雄 性 後 代 的 羽 色 會 長 得 像 母 親 利 用 龐 氏 表 來 表 示 : 過 的 薰 衣 草 色 基 因 Lav 和 碎 石 紋 基 因 Mo 為 例 把 黑 羽 雞 (Lav + /Lav + Mo + /Mo + ) 和 碎 石 紋 薰 色 草 羽 (lav/lav mo/mo) 的 雞 配 對, 其 第 一 子 代 全 都 為 黑 羽 雞 (Lav + /lav Mo + /mo), 把 第 一 子 代 配 對, 利 用 龐 氏 表 表 示 : 在 第 二 子 代 中, 會 有 四 種 基 因 型 S/ S S/- s + /S s + /-, 其 比 例 為 1:1:1:1 而 表 現 型 會 有 三 種 : 銀 羽 母 雞 銀 羽 公 雞 和 金 紅 羽 母 雞, 其 比 例 為 1:2:1 就 羽 色 而 言, 就 只 有 兩 種, 即 銀 羽 和 金 紅 羽, 比 例 則 為 1:3 當 要 研 究 的 基 因 超 過 一 個 時, 情 況 就 有 可 能 比 較 複 雜, 如 果 該 兩 個 基 因 沒 有 出 現 在 同 一 條 染 色 體 上, 則 基 因 型 的 分 離 和 重 組, 會 符 合 孟 德 爾 第 二 定 律 - 獨 立 分 配 律 (Mendel's Law of Independent Assortment) 讓 我 們 拿 提 其 第 二 子 代 會 出 現 四 種 羽 色, 黑 羽 碎 石 紋 黑 羽 薰 衣 草 色 碎 石 紋 薰 衣 草 色, 其 比 例 為 9:3:3:1 可 是, 雞 只 有 39 對 染 色 體, 其 基 因 體 中 卻 總 共 有 約 兩 萬 多 個 基 因 可 想 而 知, 有 許 多 基 因 是 分 佈 在 同 一 條 染 色 體 上 的, 因 此 在 遺 傳 上, 無 法 自 由 獨 立 分 配, 這 樣 的 情 況 就 稱 作 為 遺 傳 連 鎖, 例 如 豆 冠 基 因 P 和 青 殼 蛋 基 因 O, 是 分 佈 在 同 一 條 染 色 體 上, 因 此 在 遺 傳 上 是 相 連 鎖 的 把 豆 冠 青 殼 蛋 的 雞 (P-O P - O ) 和 單 冠 非 青 殼 蛋 的 雞 ( p + - o + p + -o + ) 作 配 對, 其 所 有 第 一 子 代 皆 為 豆 冠 青 殼 蛋 (P-O p + -o + ), 其 第 二 子 代 的 基 因 型, 利 用 龐 氏 表 表 示 : 本 月 專 題 家 雞 的 遺 傳 19
本 月 專 題 遺 傳 機 制 咦, 怎 麼 在 子 代 中 會 出 現 有 少 數 的 P-o + 和 p + -O 組 合? 原 因 是 因 為 同 源 染 色 體 在 配 子 形 成 時 的 減 數 分 裂 時, 會 因 為 染 色 體 互 換 而 出 現 了 重 組 的 情 況, 而 重 組 的 機 率 與 兩 個 基 因 的 距 離 成 反 比, 也 就 是 愈 近 的 基 因 之 間, 互 換 機 率 愈 小 ; 反 之 距 離 越 遠 的 基 因, 互 換 機 率 就 越 高 於 是, 遺 傳 學 家 就 巧 妙 利 用 兩 個 連 鎖 基 因 的 互 換 機 率, 來 測 量 基 因 之 間 的 相 對 距 離, 並 且 用 美 國 果 蠅 遺 傳 學 之 父 摩 根 (Thomas Hunt Morgan, 1866 1945) 來 為 其 單 位 命 名 (centimorgan, 簡 稱 cm) 而 cm 的 數 值 就 是 基 因 互 換 的 機 率, 以 上 述 例 子 來 說, 其 互 換 機 率 是 百 分 之 五 (2.5% + 2.5%), 所 以 P 和 O 的 遺 傳 距 離 大 約 為 5 cm 同 樣 影 響 雞 的 羽 色 的 基 因 五 花 八 門, 基 因 的 交 互 作 用 也 有 很 多 種 對 於 同 一 基 因 座 的 等 位 基 因 之 間 交 互 作 用, 一 般 常 見 的 顯 性 作 用 (dominance) 等 位 基 因 之 間 的 顯 隱 性, 其 交 互 作 用 的 基 因 是 位 於 同 一 基 因 座, 而 上 位 作 用 (epistasis) 則 是 兩 交 互 作 用 的 基 因 分 別 位 於 不 同 的 基 因 座 上 上 位 作 用 是 某 一 基 因 座 上 的 基 因 表 現 型 受 另 一 個 或 多 個 基 因 座 上 的 基 因 影 響, 也 就 是 兩 個 獨 立 的 遺 傳 基 因 對 同 一 性 狀 發 生 作 用 因 此, 控 制 同 一 性 狀 的 基 因 之 效 應, 在 上 位 作 用 中 可 能 會 讓 另 一 基 因 給 蓋 掉 例 如 Co 基 因 決 定 了 羽 毛 的 單 層 鑲 邊, 可 是 Co 在 黑 色 素 擴 大 基 因 E 和 ER 的 存 在 下, 其 性 狀 無 法 表 現 不 過 Co 在 e Wh e + e b e y 等 等 位 基 因 的 存 在 下, 卻 還 是 能 表 現 出 其 性 狀 羽 色 基 因 之 間 的 顯 隱 性 和 上 位 作 用 的, 造 就 了 家 雞 羽 毛 豐 富 的 顏 色 與 花 樣 : 延 伸 閱 讀 : 1. 陳 志 峰 編 譯,2006 雞 隻 外 貌 的 遺 傳 多 樣 性 藝 軒 圖 書 出 版 社, 台 北 市, 183 頁 2. 黃 貞 祥 陳 志 峰, 家 雞 的 起 源, 學 人 2010 年 9 月 號 20
SCIENCE STUDY MONTHLY 學 研 習 No.50-12 日 月 潭 四 季 之 美 文 / 陳 正 改 中 央 氣 象 局 退 休 組 長 宋 聰 助 中 央 氣 象 局 日 月 潭 氣 象 站 主 任 日 月 潭 的 地 理 位 置 及 自 然 環 境 日 月 潭 舊 稱 水 沙 蓮, 是 個 詩 情 畫 意 的 好 地 方 它 位 於 台 灣 中 部, 隸 屬 南 投 縣 魚 池 鄉, 是 台 灣 最 大 的 淡 水 湖 泊, 也 是 最 美 麗 的 高 山 湖 泊 潭 面 以 拉 魯 島 ( 即 原 來 的 光 華 島 ) 為 界, 東 側 形 如 日 輪, 西 側 狀 如 月 鉤, 故 名 日 月 潭 日 月 潭 的 美 是 由 山 與 水 所 共 同 交 融 創 造 出 來 ; 其 海 拔 高 度 為 748 公 尺, 造 就 日 月 潭 宛 如 山 水 圖 畫 水 氣 及 層 次 分 明 的 山 景 變 化, 一 景 一 物 皆 渾 然 天 成, 詩 畫 般 的 意 境, 足 以 讓 人 流 連 忘 返 日 月 潭 的 美, 從 早 晨 到 黃 昏, 從 春 夏 到 秋 冬, 無 論 風 和 日 麗 或 煙 雨 迷 濛, 都 迴 盪 著 綺 麗 的 風 姿, 令 人 百 看 不 厭 讚 嘆 不 絕! 其 潭 面 清 澈 碧 綠, 群 山 環 抱, 山 水 輝 映, 風 光 旖 旎, 更 擁 有 獨 特 的 人 文 資 源, 為 台 灣 地 區 最 負 盛 名 且 最 具 發 展 潛 力 的 國 家 風 景 區, 在 國 內 外 皆 享 有 盛 名 ; 近 年 來 更 是 大 陸 觀 光 客 指 定 必 遊 的 台 灣 風 景 區 之 一 清 晨 時 分, 潭 面 披 上 一 層 薄 紗, 蕩 漾 著 朦 朧 的 美 ; 當 旭 日 從 山 巒 升 起, 原 本 朦 朧 的 潭 影, 慢 慢 顯 出 輪 廓, 潭 面 倒 映 著 山 形 樹 影, 蟲 鳴 鳥 叫 相 映 成 趣 ; 黃 昏 時 刻, 落 日 餘 暉, 湖 水 被 夕 陽 染 成 閃 耀 金 光, 彷 彿 琉 璃 仙 境 ; 當 夜 幕 低 垂, 地 室 日 月 潭 四 季 之 美 21
地 室 日 月 潭 四 季 之 美 燈 光 倒 影 隨 著 潭 面 水 波 晃 動 搖 曳, 沁 涼 近 的 地 形 主 要 是 受 到 褶 曲 斷 層 及 河 川 晚 風 拂 來, 宛 如 精 靈 灑 下 浪 漫 香 氛, 真 侵 蝕 等 之 作 用, 以 致 境 內 山 丘 遍 布, 並 是 讓 人 迷 醉! 有 13 個 大 小 懸 殊 的 盆 地 ( 屬 埔 里 盆 地 群 的 主 要 分 布 區 ), 及 眾 多 的 急 陡 斜 坡 和 崩 塌 地 日 月 潭 頭 社 魚 池 及 埔 里 等 地, 原 來 均 為 湖 泊 ; 此 地 區 同 屬 第 三 紀 粘 板 岩 層 的 隱 沒 帶, 也 就 是 粘 板 岩 層 的 斷 層 帶 由 於 地 殼 的 變 動, 受 到 不 斷 的 褶 曲 及 隱 沒 作 用 後, 而 形 成 大 小 的 盆 地, 經 由 蓄 水, 便 形 成 了 山 間 的 湖 沼 若 干 年 代 後, 復 經 填 充 或 決 堤 作 用 而 乾 涸, 終 於 形 成 現 今 的 頭 社 魚 池 埔 里 等 肥 圖 1 日 月 潭 的 落 日 餘 暉 ( 圖 片 提 供 : 宋 聰 助 ) 沃 的 盆 地 平 原 然 日 月 潭 被 遺 留 在 較 高 的 位 置, 受 到 盆 地 之 切 割 作 用, 但 河 川 想 一 探 日 月 潭 的 多 樣 風 貌, 可 以 侵 蝕 最 遲 又 最 少, 故 仍 能 蓄 存 相 當 多 的 漫 步 在 美 麗 湖 邊, 享 受 日 與 月 的 洗 禮, 水 量, 而 不 致 乾 涸, 同 時 又 無 外 來 的 沙 體 驗 最 真 實 最 美 好 的 感 動 ; 也 可 以 踩 礫 填 充, 況 且 又 有 豐 沛 的 降 雨 量, 流 出 著 腳 踏 車, 沿 著 環 湖 公 路, 感 受 那 份 靜 謐 安 詳 與 自 然 的 美 感 ; 或 是 乘 著 遊 艇, 迎 風 逐 浪, 山 光 水 色 盡 收 眼 底 ; 也 可 自 行 操 槳, 划 著 小 舟, 漫 遊 湖 光 山 色 日 月 潭 位 於 中 央 山 脈 的 西 麓 地 帶, 處 在 山 地 與 西 部 平 原 之 間, 亦 即 潭 西 為 平 地, 潭 東 則 是 高 山 重 疊 的 山 地 日 月 潭 附 圖 2 埔 里 盆 地 群 縱 斷 面 圖 ( 圖 片 來 源 : 日 月 潭 風 景 區 管 理 處 網 頁 ) 22
SCIENCE STUDY MONTHLY 學 研 習 No.50-12 之 水 量 又 少, 自 然 保 存 了 日 月 潭 的 湖 水 日 月 潭 中 有 一 島 嶼, 是 邵 族 人 的 舊 聚 落, 亦 是 邵 族 人 最 高 祖 靈 的 居 處, 邵 語 稱 為 lalu; 清 代 稱 為 珠 嶼 珠 山 珠 潭 浮 嶼 等, 日 治 時 期 則 稱 玉 島 水 中 島, 台 灣 光 復 後 稱 為 光 華 島 民 國 88 年 921 大 地 震 過 後, 南 投 縣 政 府 將 光 華 島 正 名 為 拉 魯 島 (Lalu), 以 表 達 對 邵 族 人 的 尊 重 ; 並 由 觀 光 局 日 月 潭 國 家 風 景 區 管 理 處 規 劃 為 邵 族 的 祖 靈 島, 於 民 國 89 年 10 月 12 日, 藉 由 千 人 植 樹 千 人 護 樹 活 動, 由 邵 族 人 種 上 茄 苳 樹 日 月 潭 與 魚 池 頭 社 埔 里 等 地 舊 稱 水 沙 蓮 邵 族 自 古 便 聚 居 於 此, 清 嘉 慶 道 光 年 間, 大 批 漢 人 與 平 埔 族 群 陸 續 移 入 墾 殖, 形 成 水 沙 蓮 地 區 為 多 種 族 群 的 人 文 特 色 日 治 時 期, 日 本 人 為 了 興 建 發 電 廠, 引 濁 水 溪 上 游 的 溪 水 注 入 日 月 潭, 而 形 成 現 今 之 ) 大 湖 ; 當 時 為 了 興 建 電 廠 所 修 築 的 道 路, 使 日 月 潭 一 帶 的 交 通 大 為 便 捷, 連 帶 促 成 了 日 月 潭 觀 光 的 蓬 勃 以 及 鄰 近 地 區 的 發 展 台 灣 光 復 後, 日 月 潭 附 近 的 玄 光 寺 玄 奘 寺 慈 恩 塔 與 文 武 廟 等 陸 續 興 建 或 整 修 完 成, 吸 引 更 多 的 遊 客 前 來 觀 光 旅 遊, 使 日 月 潭 地 區 從 邵 族 原 住 民 開 墾 生 活 之 地 水 力 發 電 重 鎮, 成 為 遠 近 馳 名 的 觀 光 旅 遊 勝 地 日 月 潭 的 氣 象 觀 測 西 元 1940 年 ( 昭 和 15 年 )11 月, 日 治 時 期 的 日 本 政 府 因 為 飛 航 安 全 之 需 要, 在 日 月 潭 貓 囒 山 上 ( 海 拔 高 度 為 1020 公 尺 ) 建 置 一 座 石 砌 基 座 的 風 力 地 室 日 月 潭 四 季 之 美 圖 3 日 月 潭 周 圍 的 風 景 勝 地 中 央 氣 象 局 日 月 潭 氣 象 站 位 於 北 邊 的 貓 囒 山 上, 可 鳥 瞰 日 月 潭 全 景, 潭 上 浮 舟 拉 魯 島 文 武 廟 慈 恩 塔 玄 奘 寺 等 均 可 收 入 眼 簾 ( 圖 片 提 供 : 宋 聰 助 ) 23
地 室 日 月 潭 四 季 之 美 塔, 做 為 觀 測 高 空 氣 象 之 用 民 國 40 年 (1951)12 月 才 於 風 力 塔 西 側 興 建 一 棟 木 造 的 辦 公 廳, 日 月 潭 地 區 的 氣 象 觀 測 業 務 才 逐 漸 步 入 常 軌 民 國 72 年 1 月, 鑑 以 辦 公 廳 老 舊 且 為 擴 張 氣 象 業 務 及 更 新 和 增 設 觀 測 儀 器, 於 是 就 另 新 建 二 層 樓 的 鋼 筋 水 泥 辦 公 廳 民 國 88 年 9 月 21 日 凌 晨 1 點 47 分 發 生 芮 氏 規 模 7.2 的 集 集 圖 4 大 地 震, 致 使 整 棟 辦 公 廳 舍 和 觀 測 儀 器 等 所 有 氣 象 設 施 均 遭 受 嚴 重 的 毀 損, 於 是 拆 除 重 建, 新 的 辦 公 廳 舍 於 民 國 90 年 1 月 正 式 啟 用 全 年 無 休 的 日 月 潭 氣 象 站 及 已 有 七 十 年 歷 史 的 風 力 觀 測 塔 ( 圖 片 提 供 : 宋 聰 助 ) 日 月 潭 氣 象 站 地 處 日 月 潭 風 景 勝 地, 可 鳥 瞰 日 月 潭 全 景, 潭 上 浮 舟 拉 魯 島 文 武 廟 慈 恩 塔 玄 奘 寺 等 皆 可 收 入 眼 簾, 與 其 背 後 巍 峨 聳 立 的 水 社 大 山 及 碧 藍 天 空, 構 成 一 幅 美 麗 的 畫 面 由 站 上 並 可 遠 眺 九 份 二 山 集 集 大 山 合 歡 山 奇 萊 山 和 雪 山 山 脈, 並 可 欣 賞 其 四 季 景 色 的 萬 千 變 化 於 是 識 途 老 馬 的 遊 客 或 青 年 學 子 們 均 會 事 先 預 約, 進 入 氣 象 站 內 來 一 趟 即 可 飽 覽 日 月 潭 風 光 美 景, 又 可 享 受 登 山 健 行 放 鬆 身 心, 並 可 增 長 大 氣 學 見 聞 的 具 休 閒 又 知 性 之 旅 氣 象 站 的 工 作 人 員 雖 然 少, 但 均 須 具 備 氣 象 專 業 知 識 及 技 能, 也 要 有 堅 毅 不 怕 孤 獨 的 精 神, 才 能 獨 當 一 面, 克 服 陰 雨 連 日 的 梅 雨 季 風 狂 雨 驟 的 颱 風 季 及 寒 風 刺 骨 的 冬 季 ; 同 時 亦 須 抱 持 著 為 地 球 寫 日 記 的 情 操, 忠 實 且 確 實 的 記 錄 著 中 部 山 區 的 大 氣 之 各 種 現 象 及 其 變 化, 以 提 供 天 氣 預 報 的 依 據 和 各 行 各 業 的 參 考 及 應 用 24
SCIENCE STUDY MONTHLY 學 研 習 No.50-12 日 月 潭 的 氣 候 特 徵 日 月 潭 地 區 是 屬 於 中 海 拔 的 高 山 型 氣 候 冬 季 時, 東 北 季 風 越 過 中 央 山 脈, 日 月 潭 因 正 處 於 背 風 面 區, 所 以 是 屬 乾 燥 型 氣 候 ; 夏 季 則 盛 行 偏 南 或 西 南 風, 西 南 氣 流 沿 著 濁 水 溪 河 谷 進 入 該 區 域, 故 午 後 雷 陣 雨 機 率 較 為 頻 繁, 局 部 山 區 甚 至 會 出 現 瞬 間 的 大 雨 或 豪 雨, 此 為 日 月 潭 地 區 的 主 要 氣 候 特 質 另 由 於 日 月 潭 處 於 山 區 的 盆 地 內, 容 易 有 濃 霧 現 象 的 產 生 依 據 最 近 的 三 十 年 (1981~2010 年 ) 氣 候 資 料 統 計, 日 月 潭 年 平 均 溫 度 為 19.2 ; 一 月 份 之 氣 溫 最 低, 平 均 為 14.2 ; 七 月 份 之 平 均 溫 度 也 只 有 23.0 自 1941 年 開 始 觀 測 以 來, 其 極 端 的 最 低 溫 度 為 -0.3 ( 發 生 於 1963 年 1 月 27 日 ), 極 端 的 最 高 溫 度 為 34.0 ( 發 生 於 1971 年 7 月 20 日 ); 最 大 的 瞬 間 風 速 為 54.0m/s(16 級 風 )( 出 現 於 1986 年 8 月 22 日 韋 恩 颱 風 侵 台 時 ); 最 大 的 平 均 風 速 為 24.0m/s(9 級 風 )( 出 現 於 1956 年 9 月 3 日 黛 納 颱 風 侵 台 時 ) 近 三 十 年 (1981~2010 年 ) 來, 日 月 潭 之 年 平 均 降 水 量 約 為 2,402 毫 米, 年 降 水 日 數 有 155 天 ; 每 年 的 十 月 至 翌 年 的 一 月 之 降 水 量 較 少, 五 月 至 九 月 之 降 水 量 則 較 豐 沛 日 月 潭 氣 象 站 曾 測 得 一 小 時 之 最 大 降 水 量 為 125.5 毫 米 ( 發 生 於 2001 年 7 月 30 日 桃 芝 颱 風 侵 台 時 ), 而 日 最 大 累 積 降 水 量 為 558.8 毫 米 ( 發 生 於 1960 年 8 月 1 日 雪 莉 颱 風 侵 台 時 ), 颱 風 侵 襲 台 灣 期 間 最 大 的 累 積 降 水 量 為 854.1 毫 米 ( 發 生 於 2008 年 9 月 12 日 至 15 日 辛 樂 克 颱 風 侵 台 時 ) 日 月 潭 地 區 於 九 月 至 翌 年 五 月 的 盛 行 風 向 以 西 北 風 為 主, 六 月 至 八 月 則 以 南 風 或 西 南 風 為 主 至 於 日 月 潭 地 區 詳 細 的 氣 候 資 料, 請 參 閱 附 表 地 室 日 月 潭 四 季 之 美 25
表 1 中 央 氣 象 局 日 月 潭 氣 象 站 各 項 氣 象 要 素 一 覽 表 (1981~2010 年 ) 地 室 日 月 潭 四 季 之 美 氣 象 要 素 平 均 氣 溫 ( ) 平 均 最 高 氣 溫 ( ) 平 均 最 低 氣 溫 ( ) 平 均 風 速 (m/s) 降 雨 量 (mm) 降 雨 日 數 一 月 14.2 19.4 11.1 1 49.1 8.3 二 月 15.1 20.1 12 1.1 100 9.6 三 月 16.9 22 13.8 1.1 124.7 12.2 四 月 19.2 23.9 16.4 1.1 199.5 14.5 五 月 21 25.7 18.3 1.1 328.3 18 六 月 22.2 26.8 19.6 1.2 436.9 21.2 七 月 23 28 20.1 1.2 409.9 18.8 八 月 22.7 27.6 20 1.2 403.8 19.9 九 月 22.1 26.8 19.4 1.1 232.3 14.6 十 月 20.7 25.5 17.9 1 49.7 6.2 十 一 18.3 23.3 15.3 1 31.2 5.6 十 二 15.2 20.3 12.2 1 36.5 6 全 年 19.2 24.1 16.3 1.1 2401.9 154.9 ( 資 料 來 源 : 中 央 氣 象 局 ) 日 月 潭 的 四 季 之 美 圖 5 中 央 氣 象 局 日 月 潭 氣 象 站 站 內 風 光 ( 圖 片 提 供 : 宋 聰 助 ) 26
SCIENCE STUDY MONTHLY 學 研 習 No.50-12 圖 6 晨 曦 時 日 月 潭 的 湖 光 山 色 ( 圖 片 提 供 : 柳 再 明 ) 地 室 日 月 潭 四 季 之 美 圖 7 日 月 潭 遍 地 的 野 花 ( 圖 片 提 供 : 柳 再 明 ) 27
地 室 日 月 潭 四 季 之 美 圖 8 春 天 季 節 的 日 月 潭 雲 海, 是 多 麼 的 迷 人 ( 圖 片 提 供 : 宋 聰 助 ) 圖 9 夏 天 時 日 月 潭 晴 空 萬 里, 可 遠 眺 合 歡 山 脈 及 雄 偉 的 奇 萊 山 ( 圖 片 提 供 : 宋 聰 助 ) 28
SCIENCE STUDY MONTHLY 學 研 習 No.50-12 圖 10 秋 高 氣 爽 白 雲 朵 朵 的 日 月 潭 景 色 ( 圖 片 提 供 : 宋 聰 助 ) 地 室 日 月 潭 四 季 之 美 圖 11 冬 季 白 雪 嵦 嵦 的 雪 山 山 脈 就 近 在 眼 前 ( 圖 片 提 供 : 宋 聰 助 ) 29
颱 風 預 報 產 品 之 演 進 文 / 黃 文 亭 中 央 氣 象 局 技 士 地 室 颱 風 預 報 產 品 之 演 進 颱 風 為 臺 灣 地 區 最 主 要 之 天 然 災 害 之 一, 每 年 平 均 會 有 3 至 5 個 颱 風 侵 襲 臺 灣, 造 成 平 均 每 年 至 少 數 十 億 元 之 經 濟 損 失, 也 曾 因 一 個 颱 風 的 侵 襲 造 成 臺 灣 地 區 數 百 人 的 死 傷, 所 以 颱 風 預 報 技 術 的 發 展 一 直 是 臺 灣 氣 象 界 努 力 追 求 的 目 標 之 一 除 此 之 外, 提 供 更 詳 盡 的 颱 風 警 報 資 訊 和 更 多 元 化 颱 風 預 報 產 品 亦 是 颱 風 預 報 作 業 重 要 的 一 環 過 去 數 十 年 來 隨 著 時 代 進 步 電 腦 發 展 和 數 值 天 氣 預 報 模 式 的 開 發, 中 央 氣 象 局 發 布 的 颱 風 警 報 產 品 和 傳 遞 方 式 均 有 很 大 的 進 步 和 變 革, 讓 我 們 從 臺 灣 光 復 初 期 開 始, 回 顧 數 十 年 來 臺 灣 地 區 颱 風 預 報 產 品 的 的 演 進 在 颱 風 警 報 發 布 期 間, 中 央 氣 象 局 ( 早 期 稱 為 臺 灣 省 氣 象 局 ) 會 定 時 公 布 颱 風 警 報 單, 臺 灣 光 復 初 期 的 民 國 40 年 代, 颱 風 警 報 單 分 遠 洋 近 海 陸 上 及 解 除 4 類, 警 報 單 中 有 次 號 發 表 時 間 颱 風 種 類 中 心 位 置 進 行 方 向 進 行 速 度 最 大 風 速 暴 風 半 徑 颱 風 動 態 警 戒 事 項 及 路 徑 圖 等 11 項 目, 其 中 路 徑 圖 上 標 記 颱 風 過 去 路 徑 現 在 位 置 預 測 去 向 等 ( 圖 1) 民 國 45 年 起 颱 風 警 報 單 更 改 為 海 上 海 上 陸 上 及 解 除 3 類, 這 樣 的 分 類 方 式 一 直 延 續 至 今, 但 警 報 單 的 內 容 確 有 很 大 的 變 革 民 國 50 年 以 前 在 颱 風 動 態 中 會 記 載 颱 風 的 行 進 方 向 和 未 來 影 響 的 區 域 等, 文 字 描 述 如 : 預 測 颱 風 將 往 30
SCIENCE STUDY MONTHLY 學 研 習 No.50-12 呂 宋 島 或 本 省 逐 漸 進 入 颱 風 範 圍 等 此 時 期 少 數 的 警 報 單 也 會 在 颱 風 動 態 中 預 測 颱 風 未 來 的 位 置, 針 對 未 來 6 小 時 12 小 時 或 24 小 時 颱 風 的 經 緯 度 做 預 測 ( 圖 2) 民 國 51 年 起 颱 風 警 報 單 新 增 預 測 颱 地 室 颱 風 預 報 產 品 之 演 進 圖 1 民 國 42 年 颱 風 警 報 單 ( 資 料 來 源 : 中 央 氣 象 局 ) 31
風 中 心 位 置 經 緯 度 的 欄 位, 從 此 預 測 24 小 時 後 颱 風 中 心 經 緯 度 成 了 颱 風 警 報 單 中 的 固 定 項 目 ( 圖 3) 民 國 58 年 颱 風 警 報 單 改 成 橫 式 排 版 ( 圖 4); 民 國 70 年 起 颱 風 警 報 單 完 全 以 鉛 版 打 字 製 作, 可 算 是 颱 風 警 報 單 精 緻 化 的 開 始 ( 圖 5) 民 國 79 年 起 颱 風 警 報 單 增 加 颱 風 路 徑 扇 形 機 率 預 報 參 考 圖, 顯 示 未 來 24 小 時 颱 風 位 置 70% 機 率 移 入 的 範 圍 ( 圖 6), 是 颱 風 預 報 的 第 一 個 機 率 性 預 報 產 品, 用 意 在 於 突 顯 預 報 的 不 確 定 性 此 時 期 也 開 始 利 用 電 腦 排 版 製 圖, 颱 風 警 報 單 的 製 作 開 始 邁 入 電 腦 化 作 業 隨 著 颱 風 預 報 技 術 的 進 步, 民 國 92 年 中 央 氣 象 局 延 長 颱 風 路 徑 預 報 至 72 小 時, 也 提 供 未 來 72 小 時 的 颱 風 路 徑 潛 勢 預 報 圖 ( 圖 7), 代 表 的 意 義 是 未 來 颱 風 中 心 位 置 將 有 70% 的 機 率 移 入 圓 圈 內, 圓 圈 的 半 徑 大 小 是 用 過 去 的 資 料 統 計 得 來, 取 決 於 移 向 移 速 及 預 報 時 間, 雖 然 僅 提 供 單 一 機 率 (70%) 之 路 徑 潛 勢 預 報, 但 對 使 用 者 而 言 已 較 過 去 地 室 颱 風 預 報 產 品 之 演 進 圖 2 民 國 50 年 颱 風 警 報 單 ( 資 料 來 源 : 中 央 氣 象 局 ) 圖 3 民 國 51 年 颱 風 警 報 單 ( 資 料 來 源 : 中 央 氣 象 局 ) 32
SCIENCE STUDY MONTHLY 學 研 習 No.50-12 單 一 條 預 報 路 徑 具 有 更 多 的 參 考 資 訊, 也 可 以 有 效 減 少 使 用 者 對 颱 風 預 報 路 徑 的 誤 用 為 因 應 時 代 變 遷 和 社 會 型 態 的 改 變, 單 一 的 颱 風 警 報 單 已 經 無 法 涵 蓋 足 夠 的 預 報 資 訊, 中 央 氣 象 局 自 民 國 94 年 於 陸 上 颱 風 警 報 發 布 期 間, 同 時 提 供 颱 風 期 間 的 風 雨 預 報 單 ( 圖 8), 包 含 各 縣 市 山 區 和 平 地 的 24 小 時 雨 量 及 總 雨 量 預 測, 以 及 警 戒 地 區 的 風 力 預 測, 以 提 供 一 般 民 眾 和 政 府 防 救 災 單 位 在 颱 風 期 間 的 應 變 需 求 根 據 中 央 氣 象 局 颱 風 路 徑 誤 差 統 計 結 果, 在 颱 風 警 報 期 間 24 小 時 颱 風 路 徑 平 均 誤 差 從 1990 年 代 的 164 公 里, 降 到 近 5 年 來 颱 風 路 徑 平 均 誤 差 約 為 104 公 里, 顯 示 颱 風 路 徑 預 報 雖 有 大 幅 的 進 步, 但 是 預 報 仍 具 不 準 確 性 為 提 供 使 用 者 更 多 元 化 的 颱 風 預 報 資 訊, 中 央 氣 象 局 在 民 國 96 年 於 網 頁 上 再 增 加 颱 風 路 徑 預 報 輔 助 產 品 ( 圖 9), 此 產 品 是 由 最 新 的 颱 風 預 測 位 置 和 過 去 預 測 誤 差 的 地 室 颱 風 預 報 產 品 之 演 進 圖 4 民 國 58 年 颱 風 警 報 單 ( 資 料 來 源 : 中 央 氣 象 局 ) 圖 5 民 國 70 年 颱 風 警 報 單 ( 資 料 來 源 : 中 央 氣 象 局 ) 33
統 計 特 性 綜 合 而 成 的 暴 風 圈 侵 襲 機 率 產 品 包 含 的 產 品 有 (1) 未 來 72 小 時 內 颱 風 中 心 120 公 里 範 圍 內 通 過 的 機 率 分 布, 以 顏 色 來 區 分 侵 襲 機 率 的 高 低 ; (2) 未 來 72 小 時 內 颱 風 中 心 120 公 里 範 圍 內 通 過 臺 灣 各 縣 市 的 機 率, 由 此 可 判 斷 72 小 時 內 受 颱 風 暴 風 圈 侵 襲 的 機 率 ;(3) 未 來 72 小 時 內 颱 風 中 心 120 公 里 範 圍 內 通 過 單 一 縣 市 之 每 6 小 時 預 測 機 率 值, 可 判 斷 單 一 縣 市 受 暴 風 圈 侵 襲 的 可 能 時 間 此 種 多 樣 化 的 颱 風 預 報 產 品, 可 提 供 社 會 大 眾 及 颱 風 防 救 災 決 策 者 參 考, 決 策 者 可 基 於 風 險 管 理 考 量 不 同, 依 機 率 的 變 化 採 取 適 當 的 防 颱 準 備 和 因 應 決 策, 適 時 啟 動 階 段 性 之 防 範 措 施 以 機 率 的 形 式 提 供 預 報 的 不 準 確 性 資 訊 是 颱 風 預 報 產 品 未 來 的 趨 勢, 也 是 國 際 上 的 預 報 趨 勢 地 室 颱 風 預 報 產 品 之 演 進 圖 6 民 國 79 年 颱 風 警 報 單 ( 資 料 來 源 : 中 央 氣 象 局 ) 圖 7 民 國 92 年 颱 風 警 報 單 ( 資 料 來 源 : 中 央 氣 象 局 ) 34
SCIENCE STUDY MONTHLY 學 研 習 No.50-12 地 室 颱 風 預 報 產 品 之 演 進 圖 8 風 雨 預 報 單 ( 資 料 來 源 : 中 央 氣 象 局 ) 35
(1) 72 小 時 內 颱 風 中 心 120 公 里 範 圍 內 進 入 當 地 之 機 率 圖 地 室 颱 風 預 報 產 品 之 演 (2) 72 小 時 內 颱 風 中 心 120 公 里 範 圍 內 進 入 當 地 之 機 率 進 圖 9 颱 風 路 徑 預 報 輔 助 產 品 (3) 颱 風 中 心 120 公 里 範 圍 內 通 過 某 一 縣 市 之 每 6 小 時 預 測 機 率 值 36
SCIENCE STUDY MONTHLY 學 研 習 No.50-12 貝 殼 的 神 話 故 事 ( 二 ) 金 色 響 螺 ( 泰 國 ) 文 / 阿 德 蝸 ( 陳 文 德 ) 屏 東 市 民 生 國 小 師 有 個 國 王 一 直 想 要 個 兒 子, 有 一 次 他 做 了 一 個 求 子 的 儀 式, 希 望 神 能 賜 與 他 一 個 兒 子 果 然, 在 求 神 過 後, 國 王 最 喜 歡 的 妃 子 懷 孕 了, 他 相 當 高 興, 可 是 沒 想 到 妃 子 生 下 來 的 竟 然 是 個 金 色 的 響 螺 這 樣 的 結 果 讓 國 王 非 常 失 望, 同 時 也 覺 得 妃 子 生 下 響 螺 是 不 祥 的 徵 兆, 於 是 將 她 趕 了 出 去 妃 子 只 好 傷 心 的 離 開 國 王, 還 好 有 一 對 好 心 的 老 夫 婦 收 留 了 他 們, 響 螺 雖 然 只 是 個 貝 殼, 妃 子 仍 當 它 是 真 正 的 小 孩 一 般 看 待, 悉 心 的 照 顧 愛 護 可 是 沒 有 人 知 道, 其 實 貝 殼 裡 躲 著 一 個 真 正 的 小 孩 五 年 後 的 一 天, 天 神 派 遣 一 些 雞 來 啄 弄 貝 殼, 貝 殼 裡 的 小 孩 聽 到 外 面 的 聲 音 後, 就 從 貝 殼 裡 爬 了 出 來 從 此 以 後, 只 要 媽 媽 不 在 家, 小 孩 就 會 從 貝 殼 裡 偷 偷 的 爬 出 來 幫 忙 做 家 事, 準 備 吃 的 東 西 媽 媽 回 家 後 覺 得 很 奇 怪, 決 定 要 查 個 清 楚, 有 一 天, 果 真 讓 她 看 到 一 個 小 孩 從 貝 殼 裡 爬 出 來, 媽 媽 很 確 信, 這 小 孩 就 是 她 的 孩 子, 終 於 她 們 母 子 相 認 了 生 物 室 貝 殼 的 神 話 故 事 ( 二 ) 37
圖 1 泰 國 發 行 的 神 話 郵 票 生 物 室 貝 殼 的 神 話 故 事 ( 二 ) 故 事 裡 的 響 螺 是 指 會 發 出 聲 音 的 螺 ( 因 為 每 次 小 孩 子 爬 出 貝 殼 時 都 會 發 出 聲 音 ), 而 非 香 螺 的 俗 稱 那 它 到 底 是 長 得 什 樣 模 樣 的 一 種 貝 殼 呢? 關 於 這 點, 我 們 可 以 從 一 張 泰 國 發 行 的 神 話 郵 票 ( 圖 1) 裡 找 出 線 索 來 郵 票 上 小 男 孩 爬 出 的 貝 殼 是 一 種 盛 產 在 東 印 度 和 錫 蘭 海 域, 屬 於 拳 螺 Turbinellidae 的 印 度 鉛 螺 Turbinella pyrum (Linnaeus, 1758)( 圖 2), 也 叫 印 度 聖 螺, 英 文 名 為 Indian Chank 印 度 鉛 螺 的 殼 相 當 厚 重, 殼 表 上 也 有 一 層 褐 色 的 厚 殼 皮, 去 掉 這 層 殼 皮 後, 便 會 露 出 印 度 鉛 螺 潔 白 的 殼 色 對 印 度 來 說, 印 度 鉛 螺 是 具 有 法 力, 可 以 驅 魔 避 邪 的 聖 螺 所 以, 在 印 度 的 神 廟 裡, 我 們 可 以 看 到 維 希 奴 神 像 的 手 上, 都 拿 著 一 枚 聖 螺 因 為 聖 螺 是 吉 祥 物, 許 多 信 奉 印 度 的 家 庭 多 半 都 會 供 奉 著 聖 螺, 為 顯 其 尊 貴, 通 常 螺 體 外 面 都 會 再 鑲 上 金 銀 錫 或 寶 石 等 物 品 ( 圖 3) 圖 2 印 度 鉛 螺 (Indian Chank) 圖 3 印 度 聖 螺 38
SCIENCE STUDY MONTHLY 學 研 習 No.50-12 絕 大 部 分 的 印 度 聖 螺 都 是 右 旋 的, 如 果 有 左 旋 的 印 度 鉛 螺 出 現, 則 會 被 認 為 是 最 聖 靈 的 貝 殼 在 我 們 故 宮 博 物 院 就 有 一 枚 價 值 不 菲 的 左 旋 聖 螺 在 臺 灣 的 廟 宇 拜 拜 求 神 時, 都 會 以 新 月 形 的 木 製 筊, 來 擲 筊 看 結 果 不 過, 對 有 些 信 奉 印 度 的 人 則 會 以 有 聖 螺 圖 案 的 硬 幣 ( 圖 4), 來 當 做 他 們 的 筊 除 了 印 度 鉛 螺 外, 同 樣 在 印 度 附 近 的 海 域, 還 有 其 亞 種 大 印 度 鉛 螺 Turbinella pyrum napus Lamarck, 1822, 和 亞 種 安 達 曼 鉛 螺 Turbinella pyrum fusus Sowerby, 1825( 安 達 曼 海 ) 二 種 圖 4 有 印 度 聖 螺 圖 案 的 硬 幣 維 納 斯 的 誕 生 ( 希 臘 ) 奧 林 匹 斯 山 是 希 臘 眾 神 居 住 的 山 有 一 天, 一 個 不 知 名 的 東 西 突 然 從 天 上 掉 了 下 來, 就 落 在 離 眾 神 不 遠 處 的 海 面 上, 激 起 了 不 少 的 水 花 和 泡 沫 在 這 水 花 和 泡 沫 之 中, 一 個 大 貝 殼 緩 緩 從 海 裡 升 起, 一 個 美 麗 的 女 子 就 誕 生 在 貝 殼 上 面, 這 女 子 就 是 阿 芙 羅 黛 蒂, 也 就 是 維 納 斯 維 納 斯 一 頭 金 色 的 長 髮 在 空 中 飄 逸 著, 她 雙 手 遮 著 裸 露 的 身 體, 偏 著 頭 微 笑 她 優 美 儀 態 所 散 發 出 來 的 氣 質, 就 有 如 高 貴 不 可 攀 的 公 主 一 般 維 納 斯 的 出 現, 引 起 山 上 眾 神 一 陣 的 驚 呼, 因 為 他 們 從 沒 見 過 如 此 美 麗 的 人 風 神 為 她 傾 心, 馬 上 奔 下 山, 來 到 海 灘, 為 她 吹 起 柔 和 的 風, 同 時 還 灑 上 美 麗 的 花 瓣, 春 之 女 神, 也 隨 即 獻 上 一 件 雲 彩 裁 製 的 衣 裳 而 托 著 維 納 斯 的 貝 殼, 在 微 風 的 吹 拂 下, 開 始 漂 呀 漂 的 漂 上 岸, 到 了 塞 浦 路 斯, 從 此 這 個 島 上 就 多 了 一 個 美 麗 的 女 神 生 物 室 貝 殼 的 神 話 故 事 ( 二 ) 39
生 物 室 貝 殼 的 神 話 故 事 ( 二 ) 文 藝 復 興 時 期 的 義 大 利 畫 家 波 提 切 利, 依 據 了 這 個 神 話 故 事, 創 作 了 非 常 有 名 的 作 品 維 納 斯 的 誕 生 許 多 國 家 也 以 這 個 神 話 故 事 發 行 郵 票, 或 直 接 以 波 提 切 利 的 作 品 發 行 ( 圖 5) 從 郵 票 上, 我 們 可 以 看 到 維 納 斯 站 在 一 個 貝 殼 上, 而 這 貝 殼 就 是 盛 產 於 歐 洲, 屬 於 海 扇 蛤 Pectinidae 的 大 海 扇 蛤 Pecten maximus (Linnaeus, 1758) ( 圖 6) 之 所 以 名 為 海 扇 蛤, 是 因 為 這 類 雙 殼 貝 的 殼 形 像 扇 子 一 般 海 扇 蛤 屬 於 雙 殼 綱 貝 類, 也 就 是 說 牠 應 該 具 有 雙 殼 因 此, 嚴 格 來 說, 維 納 斯 應 該 是 站 在 一 片 貝 殼 上, 而 這 片 貝 殼 是 大 海 扇 蛤 的 右 殼 ( 圖 7) 雙 殼 貝 是 有 左 右 殼 之 分 的, 不 少 海 扇 左 右 殼 的 顏 色 是 不 一 樣 的, 且 右 殼 都 較 左 殼 膨 脹 在 臺 灣 產 的 海 扇 蛤 當 中, 臺 灣 日 月 蛤 Amusium japonicum formosum Habe, 1964 ( 圖 8) 是 較 常 見 的, 常 見 的 原 因 是 牠 常 出 現 在 海 鮮 市 場 或 在 宴 席 上 另 外, 會 有 日 月 之 名, 是 其 雙 殼 顏 色 不 同 之 故 右 殼 顏 色 較 淺, 似 白 晝, 曰 日 ; 左 殼 顏 色 較 深, 似 夜 晚, 曰 月 但 如 果 是 在 日 本 料 理 店 看 到 的 海 扇 蛤, 那 八 成 就 是 主 要 產 自 日 本 北 海 道 的 蝦 夷 海 扇 蛤 Patinopecten yessoensis (Linnaeus, 1758)( 圖 9) 了 另 外, 關 於 維 納 斯 女 神 的 傳 說 還 圖 5 安 提 瓜 Antigua 發 行 以 維 納 斯 的 誕 生 為 圖 案 的 郵 票 圖 6 大 海 扇 蛤 ( 左 - 左 殼, 右 - 右 殼 ) 圖 7 大 海 扇 蛤 的 右 殼 內 面 40
SCIENCE STUDY MONTHLY 學 研 習 No.50-12 有 一 個, 據 說 她 是 拿 一 個 長 有 長 刺 的 貝 殼, 來 整 理 她 的 長 髮, 而 這 個 貝 殼 的 名 字 就 叫 做 維 納 斯 骨 螺 Murex pecten Lightfoot, 1786 ( 圖 10) 英 文 名 為 Venus comb murex, 所 以, 維 納 斯 骨 螺 也 有 維 納 斯 之 梳 之 稱 1. Abbot, R. T. & Dance, S. P. (1990) Compendium of Seashells. American Malacologists. Inc., Melbourne. USA 2. Okutani, T. (2000) Marine mollusks in Japan. Tokai University. Tokyo, Japan 3. 陳 文 德 (2005) 和 貝 類 做 朋 友 人 人 出 版 社 台 北 縣 新 店 參 考 文 獻 圖 8 臺 灣 日 月 蛤 ( 左 - 左 殼, 右 - 右 殼 ) 圖 9 蝦 夷 海 扇 蛤 ( 左 - 左 殼, 右 - 右 殼 ) 生 物 室 貝 殼 的 神 話 故 事 ( 二 ) 圖 10 維 納 斯 骨 螺 41
機 翼 的 原 理 文 / 林 宣 安 台 中 市 自 然 輔 導 團 生 活 技 室 機 翼 的 原 理 前 言 筆 者 在 96 年 撰 寫 了 一 篇 白 努 利 的 飛 碟 ( 林 宣 安,2007), 簡 單 說 明 了 白 努 利 的 生 平 並 介 紹 了 白 努 利 定 律 的 實 驗 具 ( 圖 1), 後 續 也 衍 生 出 了 另 一 篇 王 建 民 的 秘 密 ( 林 宣 安, 2008), 製 作 了 風 洞 與 旋 轉 固 定 球 的 具 ( 圖 2), 說 明 了 上 飄 球 與 下 墜 球 是 如 何 利 用 白 努 利 定 律 的 秘 密 這 一 陣 子 (2011 年 11 月 ) 美 國 大 聯 盟 來 台 和 中 華 職 棒 的 全 明 星 賽, 又 讓 學 生 開 始 有 了 話 題, 當 然 內 舉 不 避 親 囉, 直 接 叫 學 生 先 看 看 自 己 寫 的 這 兩 篇 文 章, 我 們 再 來 討 圖 1 白 努 利 的 飛 碟 具 圖 2 上 飄 球 與 下 墜 球 的 實 驗 42
SCIENCE STUDY MONTHLY 學 研 習 No.50-12 論 王 建 民 沒 想 到 有 學 生 卻 看 出 了 另 一 個 端 倪, 老 師, 你 有 張 圖 ( 圖 3) 我 看 不 懂? 有 趣 了, 學 生 指 給 我 看 說, 為 什 麼 機 翼 做 成 這 樣 就 可 以 飛 起 來? 如 果 反 過 來 ( 圓 端 在 後 ) 或 倒 過 來 ( 圓 弧 端 在 下 ) 會 怎 樣? 好 樣 的! 這 個 學 生 雖 然 成 績 平 平, 卻 是 個 好 奇 寶 寶, 十 足 的 學 狂, 第 一 時 間 我 決 定 先 不 給 他 答 案 ( 或 許 是 我 自 己 也 不 確 定 答 案 ), 但 心 裡 開 始 有 了 一 個 構 想, 好 問 題! 你 的 觀 察 力 很 好, 給 我 一 個 星 期, 我 們 一 起 來 實 驗 你 的 想 法 如 何? 接 下 來 的 一 個 星 期, 坦 白 說 我 真 後 悔 承 諾 了 那 句 話 飛 行 與 機 翼 實 驗 前 的 資 料 蒐 集 與 原 理 釐 清 是 很 重 要 的, 可 以 避 免 許 多 冤 枉 路 成 功 大 學 航 太 中 心 是 台 灣 著 名 研 究 航 空 與 氣 體 動 力 學 的 重 鎮, 當 然 從 這 裡 的 資 料 下 手 註 1 是 最 快 的 了 根 據 耿 驊 老 師 的 說 明, 升 力 是 飛 機 的 機 翼 與 空 氣 做 相 對 運 動 時, 肇 因 於 機 翼 上 下 表 面 之 壓 力 差 所 生 成 的 力 觀 察 機 翼 的 水 平 下 表 面, 空 氣 會 直 線 流 過, 而 機 翼 的 圓 弧 形 上 表 面, 空 氣 對 機 翼 的 流 速 因 為 通 過 的 距 離 更 長 而 加 快, 因 此 下 翼 面 的 空 氣 壓 力 相 對 比 上 翼 面 的 來 的 大, 機 翼 因 此 就 可 以 獲 得 一 個 向 上 的 升 力, 也 就 是 學 生 所 看 到 的 那 幅 圖 ( 圖 3) 所 要 呈 現 的 意 涵, 同 時 後 緣 設 計 成 尖 銳 的 線 條, 也 是 為 了 能 讓 流 經 上 下 機 翼 表 面 的 氣 流 能 平 順 的 再 度 會 集 但 實 際 上 機 翼 的 升 力 除 了 和 本 身 註 2 獨 特 的 造 型 有 關 之 外, 機 翼 的 攻 角 也 是 影 響 升 力 一 個 很 重 要 的 變 因 當 攻 角 增 加 時, 空 氣 流 過 上 翼 面 的 距 離 也 會 增 加, 因 此 空 氣 流 速 更 大, 壓 力 更 小 ; 除 此 之 外, 上 翼 面 的 氣 流 會 因 為 攻 角 的 增 加, 而 形 成 一 個 低 壓 帶, 同 時 在 機 翼 的 下 翼 面, 也 會 形 成 一 個 高 壓 帶, 翼 面 上 下 的 壓 力 差 也 會 因 為 這 個 現 象 變 得 更 大 因 此 若 機 翼 有 一 個 攻 角, 會 比 水 平 時 獲 得 更 大 的 升 力 註 3 看 樣 子, 如 果 沒 有 一 個 實 體 具 是 很 難 懂 的 了 所 需 器 材 圖 3 機 翼 模 型, 前 端 在 右 插 花 用 的 硬 質 海 綿 鐵 絲 油 性 生 活 技 室 機 翼 的 原 理 43
黏 土 電 子 秤 ( 精 確 度 至 少 0.1 克 ) 110V 抽 風 扇 3 公 升 塑 膠 罐 ( 配 合 抽 風 扇 直 徑 ) 大 吸 管 製 作 方 法 1. 將 硬 質 海 棉 ( 如 圖 4) 利 用 美 工 刀 削 成 如 同 機 翼, 下 平 上 圓 弧 的 形 狀 大 小 可 隨 讀 者 希 望 製 作 的 規 模 決 定 2. 將 削 整 好 的 機 翼 模 型 利 用 紙 張 包 起 圖 4 插 花 用 的 硬 質 海 棉 生 活 技 室 機 翼 的 原 理 來, 可 保 護 機 翼 不 易 磨 損 3. 將 鐵 絲 折 成 一 個 四 方 形, 其 大 小 剛 好 可 以 讓 機 翼 放 入, 建 議 最 好 放 在 機 翼 的 重 心 處, 可 以 讓 支 架 更 加 穩 定, 最 後 在 利 用 油 性 黏 土 當 作 支 架 座, 使 其 可 以 平 穩 的 放 在 桌 上, 如 圖 5~6 4. 利 用 排 風 扇 塑 膠 罐 和 大 吸 管 製 作 簡 易 風 洞 裝 置, 可 參 考 王 建 民 的 秘 密 ( 林 宣 安,2008, 學 研 習 月 刊 47 卷 第 4 期 ), 如 圖 7~8 開 始 實 驗 我 們 將 機 翼 利 用 自 製 的 鐵 架 架 高, 使 其 可 以 平 穩 的 放 在 電 子 秤 上, 再 利 用 風 扇 製 造 一 個 風 洞 效 應, 模 擬 如 同 機 翼 快 速 向 前 的 情 況, 觀 察 電 子 秤 的 讀 數, 就 可 以 知 道 產 生 的 升 力 ( 或 下 壓 力 ) 數 值 預 計 實 驗 的 變 項 有 圓 弧 面 向 下 或 向 上 圓 端 朝 前 或 朝 後 攻 角 0 度 或 10 圖 5 利 用 鐵 絲 和 油 性 黏 土 作 成 支 架 度, 共 8 組 實 驗 實 驗 結 果 如 下 :( 相 關 結 果 分 析 請 參 閱 第 陸 項 ) 圖 6 將 機 翼 架 在 支 架 上, 利 用 電 子 秤 測 量 升 力 44
SCIENCE STUDY MONTHLY 學 研 習 No.50-12 1. 弧 面 向 下 圓 端 朝 前 攻 角 0 度, 增 加 1.9 克, 如 圖 9 空 氣 通 過 下 端 圓 弧 面 的 速 度 較 快, 壓 力 變 小, 機 翼 上 下 的 氣 壓 差 產 生 一 個 下 壓 力, 因 此 重 量 增 加 2. 弧 面 向 下 圓 端 朝 後 攻 角 0 度, 增 加 0.6 克, 如 圖 10 空 氣 通 過 下 端 圓 弧 面 的 速 度 較 快, 壓 力 變 小, 機 翼 上 下 的 氣 壓 差 產 生 一 個 下 壓 力, 但 產 生 的 下 壓 力 量 較 實 驗 一 小 3. 弧 面 向 上 圓 端 朝 前 攻 角 0 度, 減 少 2 克, 如 圖 11 空 氣 通 過 上 端 圓 弧 面 的 速 度 較 快, 壓 力 變 小, 機 翼 上 下 的 氣 壓 差 產 生 一 個 升 力, 因 此 重 量 減 輕 4. 弧 面 向 上 圓 端 朝 後 攻 角 0 度, 減 少 0.3 克, 如 圖 12 空 氣 通 過 上 端 圓 弧 面 的 速 度 較 快, 壓 力 變 小, 機 翼 上 下 的 氣 壓 差 產 生 一 個 升 力, 但 產 生 的 升 力 較 實 驗 三 小 5. 弧 面 向 下 圓 端 朝 前 攻 角 10 度, 增 加 0.4 克, 如 圖 13 空 氣 通 過 下 端 圓 弧 面 的 速 度 較 快, 壓 力 變 小, 機 翼 上 下 的 氣 壓 差 產 生 一 個 下 壓 力, 但 加 上 攻 角 的 影 響, 產 生 的 下 壓 力 量 較 實 驗 一 小 6. 弧 面 向 下 圓 端 朝 後 攻 角 10 度, 減 少 1.1 克, 如 圖 14 原 本 空 氣 通 過 下 端 圓 弧 面 的 速 度 較 快, 壓 力 變 小, 機 翼 上 下 的 氣 壓 差 產 生 下 壓 力, 理 論 上 應 該 會 使 重 量 增 加, 但 實 驗 結 果 卻 是 減 少 生 活 技 室 機 翼 的 原 理 圖 7 自 製 風 洞 產 生 器 圖 8 內 部 插 滿 大 吸 管 可 使 風 力 更 向 前 集 45
7. 弧 面 向 上 圓 端 朝 的, 即 使 圓 弧 面 朝 下, 攻 角 增 加 也 會 使 增 加 的 重 量 變 少 實 驗 六 的 結 果 在 預 料 之 外 的 變 成 減 輕 1.1 克, 推 測 因 為 攻 角 增 加 的 緣 故, 機 翼 的 升 力 除 了 因 為 空 氣 流 速 不 同 所 造 成 的 壓 力 差, 還 有 部 分 是 直 接 受 到 空 氣 流 動 產 生 向 上 的 分 力 所 造 成 ( 如 圖 17), 而 且 實 驗 過 程 中 整 個 機 翼 晃 動 最 嚴 重 的 也 就 是 這 一 型, 因 此 有 此 推 測 再 從 實 驗 四 和 實 驗 八, 可 以 看 出 原 本 圓 端 朝 後 會 使 升 力 驟 降, 但 若 有 一 攻 角, 升 力 也 會 再 增 加 許 多 但 若 依 實 際 情 況 就 必 須 考 量 機 翼 阻 力 風 切 紊 流 等 因 素, 因 此 最 後 機 翼 還 是 會 選 擇 圓 端 朝 前 的 設 計 這 樣 的 實 驗 結 果 雖 然 大 都 在 我 們 的 預 期 之 內, 但 卻 滿 足 了 學 生 希 望 可 以 實 際 觀 察 到 現 象 的 實 驗 慾 望, 或 許 學 習 正 是 需 要 這 樣 的 強 烈 內 在 動 機, 雖 然 最 後 我 還 是 沒 能 答 應 學 生 在 一 星 期 內 設 計 出 實 驗, 但 在 與 學 生 分 享 與 討 論 的 過 程 中, 卻 因 此 收 獲 更 多 我 是 老 師? 還 是 學 生? 似 乎 界 線 也 模 糊 了 前 攻 角 10 度, 減 少 4 克, 如 圖 15 空 氣 通 過 上 端 圓 弧 面 的 速 度 較 快, 壓 力 變 小, 機 翼 上 下 的 氣 壓 差 就 會 產 生 一 個 升 力, 加 上 傾 斜 向 上 的 攻 角, 會 在 上 弧 面 形 成 一 個 低 壓 帶 ( 耿 驊,2005), 讓 升 力 較 實 驗 三 更 大 圖 9 實 驗 一 生 活 技 室 機 翼 的 原 理 8.3 弧 面 向 上 圓 端 朝 後 攻 角 10 度, 減 少 3 克, 如 圖 16 空 氣 通 過 上 端 圓 弧 面 的 速 度 較 快, 壓 力 變 小, 機 翼 上 下 的 氣 壓 差 就 會 產 生 一 個 升 力, 加 上 傾 斜 向 上 的 攻 角, 產 生 的 升 力 較 實 驗 四 大 上 許 多 實 驗 結 果 分 析 綜 合 上 述 的 實 驗 結 果 可 以 知 道, 只 要 圓 弧 面 朝 上, 就 可 以 因 為 氣 壓 差 產 生 一 個 升 力, 但 若 圓 端 朝 後, 可 能 因 為 紊 流, 使 得 升 力 驟 降, 若 再 加 上 一 定 的 攻 角, 升 力 又 會 比 水 平 放 置 更 大 相 對 圖 10 實 驗 二 圖 11 實 驗 三 圖 12 實 驗 四 圖 13 實 驗 五 46
SCIENCE STUDY MONTHLY 學 研 習 No.50-12 圖 14 實 驗 六 此 垂 直 分 力 直 接 產 生 讓 機 翼 向 上 的 升 力, 且 受 力 面 積 較 圓 端 朝 前 也 大 上 許 多 圖 15 實 驗 七 圖 16 實 驗 八 參 考 資 料 圖 17 耿 驊,2005 飛 行 原 理 簡 介,94 年 民 航 概 論 課 程 資 料, 國 立 成 功 大 學 航 空 太 空 研 究 中 心, 圓 弧 面 向 下 圓 端 朝 後 攻 角 10 度, 重 量 反 而 減 輕 1.1 克 附 註 註 1. 耿 驊,94 年 民 航 概 論 課 程 資 料 喬 治 亞 理 工 學 院 導 引 及 控 制 工 程 碩 士, 現 任 交 通 部 民 用 航 空 局 標 準 組 七 等 技 士 註 2. 攻 角, 機 翼 的 軸 線 之 方 向 與 機 翼 運 動 方 向 之 夾 角 註 3. 一 般 而 言, 攻 角 越 大, 升 力 也 越 大 但 若 攻 角 太 大, 機 翼 的 上 翼 面 可 能 會 形 成 不 穩 定 的 氣 流 ( 紊 流 ), 反 而 會 對 機 翼 上 方 產 生 壓 力, 甚 至 使 機 翼 失 去 升 力, 也 就 是 一 般 所 謂 的 失 速 生 活 技 室 機 翼 的 原 理 47
師 生 照 過 來! 您 不 可 不 知 的 高 瞻 計 畫 文 / 林 千 琪 本 刊 特 約 撰 述 學 網 絡 您 不 可 不 知 的 高 瞻 計 畫 高 中 職 新 興 技 課 程 研 發 與 推 廣 計 畫 學 習 學 的 路 途 上, 相 信 師 與 學 生 們 都 希 望 能 夠 獲 得 更 多 的 資 訊, 並 且 掌 握 最 新 的 趨 勢, 一 句 烙 印 人 心 的 廣 告 用 語 : 技 始 終 來 自 於 人 性, 提 醒 著 人 們 即 便 是 再 新 的 發 明, 也 不 能 夠 脫 離 生 活 而 存 在, 這 也 同 等 說 明 了 學 的 精 進, 是 不 應 該 關 在 象 牙 塔 中 進 行 的 為 此, 行 政 院 國 家 學 委 員 會 的 學 育 處, 於 2005 年 開 始, 先 後 推 出 了 第 一 期 與 第 二 期 的 高 瞻 計 畫 (High Scope Program), 現 正 進 行 的 是 第 二 期 計 畫, 全 名 為 第 二 期 高 瞻 計 畫 : 高 中 職 新 興 技 課 程 研 發 與 推 廣 計 畫 所 謂 高 瞻 計 畫 的 簡 單 說 法, 就 是 未 來 新 型 態 課 程 的 前 導 研 究 (Pilot Study) 與 行 動 研 究 (Action Research) 的 結 合 體, 藉 由 微 型 的 課 堂 實 施 態 樣, 使 師 的 創 新 學 內 容 得 以 透 過 學 來 逐 次 修 正, 最 終 形 成 的 學 內 容, 則 會 成 為 新 課 程 的 樣 板, 使 得 學 類 學 的 學 習 有 趨 向 益 發 活 化 而 這 些 研 發 出 的 課 程, 不 僅 可 以 改 進 學 育 的 方 式, 還 能 在 師 的 努 力 下, 使 得 課 程 的 內 容 更 為 真 實 並 貼 近 生 活, 引 發 學 生 的 學 習 48
SCIENCE STUDY MONTHLY 學 研 習 No.50-12 動 機, 也 促 使 新 興 技 的 概 念 與 應 用 益 趨 普 及 創 國 會 的 首 例, 高 瞻 計 畫 以 補 助 的 方 式, 直 接 對 高 中 職 提 供 研 究 經 費, 只 要 是 符 合 申 請 資 格 的 研 究 者, 都 能 夠 依 據 自 身 的 計 畫 類 別 而 提 出 申 請 取 名 為 高 瞻, 乃 是 希 望 有 四 點 概 念 可 以 落 實, 分 別 是 (1) 高 瞻 遠 矚 ;(2) 強 調 新 興 技 及 創 新 課 程 ; (3) 成 為 高 中 與 高 職 的 前 瞻 課 程 ; (4) 高 廣 度 與 高 深 度 第 四 項 的 概 念 進 一 步 說 明, 是 希 望 由 少 部 分 的 計 畫 參 與 師 生, 積 沙 成 塔, 再 逐 漸 擴 及 到 大 多 數 的 師 生 因 此 高 瞻 計 畫 的 宗 旨 也 在 於 研 發 創 新 與 可 行 的 新 興 技 課 程, 厚 植 高 中 高 職 學 生 的 新 興 技 素 養, 同 時 提 昇 師 新 興 技 學 專 業 素 養, 最 後 能 夠 帶 動 高 中 生 與 高 職 生 主 動 的 學 習 精 神 在 2006~2007 年 間, 陸 續 有 二 十 八 所 高 中 職 脫 穎 而 出, 被 選 為 高 瞻 計 畫 補 助 的 對 象, 這 些 通 過 申 請 的 領 域 主 題 包 括 了 能 源 環 境 材 料 生 物 技 奈 米 技 等 等, 而 創 意 課 程 的 施 行 結 果 也 在 許 多 國 內 外 的 期 刊 及 研 討 會 先 後 發 表, 成 效 卓 著 儘 管 高 瞻 計 畫 曾 參 考 日 本 重 點 學 高 校 計 畫 (Super Science High School), 原 是 為 發 展 中 學 學 校 為 主 體 而 設 計 的 課 程 實 驗 計 畫 然 而 我 國 的 高 瞻 計 畫, 則 是 希 望 一 反 傳 統 由 上 而 下, 改 為 由 下 而 上 發 展 的 實 驗 課 程, 並 且 要 求 各 校 的 計 畫 成 員 必 由 校 長 擔 任 計 畫 主 持 人 來 輔 導 計 畫, 而 師 的 專 業 發 展 則 是 由 行 動 研 究 中, 促 成 以 學 生 學 習 為 主 體 的 育 潮 流, 希 望 提 高 學 生 的 學 習 興 趣, 一 改 填 鴨 與 死 背 的 應 付 學 習 法 高 瞻 計 畫 的 子 計 畫 又 分 為 A 與 B 兩 類,A 類 計 畫 是 以 全 國 高 中 職 學 校 為 主 的 研 究 計 畫, 內 容 為 課 程 發 展 B 類 計 畫 則 由 大 專 院 校 學 者 專 家 所 主 持, 提 供 專 業 的 支 援 與 協 助 課 程 評 鑑, 目 的 是 中 等 與 高 等 育 的 協 同 合 作 高 瞻 計 畫 的 最 終 概 念, 是 希 望 促 成 研 發 或 推 廣 新 興 技 課 程, 並 培 育 新 興 技 人 才, 同 時 提 昇 高 中 高 職 的 育 品 質 所 謂 的 新 興 技, 高 瞻 計 畫 定 義 為 正 在 發 展 中 或 是 近 期 將 發 展 的 技 領 域, 包 括 了 綠 色 能 源 無 線 通 訊 生 物 技 材 料 技, 還 有 行 政 院 六 大 新 興 產 業 技 的 觀 光 旅 遊 醫 療 照 護 精 緻 農 業 文 化 創 意, 以 及 四 大 智 慧 型 產 業 技 的 雲 端 運 算 智 慧 電 動 車 智 慧 綠 建 築 發 明 專 利 產 業 化 等 等 涵 蓋 的 面 向 十 分 廣 闊 且 新 穎, 且 具 備 潮 流 趨 勢 的 特 性, 能 夠 引 發 學 生 的 高 度 學 習 興 趣, 更 可 為 改 進 育 環 境 與 品 質 的 敲 門 磚 高 瞻 自 然 學 學 資 源 平 台 除 了 以 上 這 些 計 畫 的 諸 多 行 政 面, 感 興 趣 的 師 或 許 還 想 了 解 更 多 內 容 與 資 訊, 對 此, 高 瞻 計 畫 的 專 屬 學 網 絡 您 不 可 不 知 的 高 瞻 計 畫 49
網 站 (http://highscope.ch.ntu.edu.tw/ wordpress/) 高 瞻 自 然 學 學 資 源 平 台 裡 面, 還 有 許 多 豐 富 資 訊 等 著 師 生 們 一 起 前 往 挖 寶 當 你 連 結 上 資 源 平 台 的 網 站, 首 先 映 入 眼 簾 的 是 有 關 最 新 學 知 識 的 專 文, 同 時 亦 可 見 到 目 前 最 新 的 是 輻 射 外 洩 的 探 討 經 過 311 日 本 大 海 嘯 後, 有 關 核 子 輻 射 能 源 外 洩 相 繼 衍 生 出 的 一 連 串 環 境 育 問 題, 早 已 成 為 熱 門 話 題, 網 頁 上 的 專 題 討 論 除 了 部 分 翻 譯 自 日 本 早 稻 田 大 學 的 室 井 高 城 (Muroi Takashiro) 授 的 文 章, 也 有 臺 灣 學 者 所 寫 的 相 關 文 章, 以 各 個 面 向 來 切 入 這 項 議 題 因 為 環 境 育 所 牽 涉 的 領 域 甚 廣, 具 有 多 學 動 態 變 化 等 特 性, 所 以 每 篇 約 千 字 的 文 章, 皆 需 十 分 精 準 的 呈 現 出 議 題 內 的 重 點, 這 也 同 時 考 驗 著 編 輯 團 隊 在 資 源 平 台 的 文 章, 不 但 極 為 適 合 師 們 運 用, 成 為 課 堂 上 的 補 充 資 料, 使 學 切 入 時 事, 也 更 能 造 就 良 好 的 學 習 成 效 (http://highscope.ch.ntu. edu.tw/wordpress/?p=41031) 學 網 絡 您 不 可 不 知 的 高 瞻 計 畫 50
SCIENCE STUDY MONTHLY 學 研 習 No.50-12 專 文 討 論 依 學 作 為 分 類, 共 有 物 理 化 學 數 學 地 球 學 生 命 學 能 源 環 境 育 等 學, 點 選 之 後, 還 會 依 學 類 的 細 項 再 作 分 類, 因 此 一 門 學 的 專 文 討 論 著 實 質 與 量 兼 具, 且 文 章 撰 寫 富 有 普 及 與 推 廣 的 概 念, 讓 初 探 學 的 莘 莘 學 子 們 能 夠 一 看 就 明, 而 不 會 被 艱 澀 困 難 的 專 業 名 詞 給 望 之 怯 步 若 是 尚 未 領 略 高 瞻 課 程 的 師 或 學 生 想 要 一 覽 高 瞻 課 程 內 容, 則 平 台 內 也 建 置 有 高 瞻 課 程 網 的 詳 實 功 能, 可 依 照 高 瞻 學 校 或 是 學 分 類 做 為 索 引 標 籤, 能 夠 找 尋 到 這 些 高 瞻 計 畫 的 種 籽 師 們, 發 想 而 出 的 創 新 課 程 之 完 整 的 學 投 影 片 檔 案 (http://highscope.ch.ntu.edu. tw/wordpress/?p=4334), 這 項 分 享 可 以 說 為 尚 未 邁 入 高 瞻 計 畫 的 師 生 做 了 拋 磚 引 玉 的 作 用, 吸 引 更 多 的 育 工 作 者 投 身 其 中 目 前 二 十 八 所 被 選 定 的 高 瞻 學 校 中, 已 經 出 現 了 令 人 驚 喜 的 第 一 階 段 成 果, 在 高 瞻 計 畫 的 相 關 出 版 品 裡, 除 了 有 師 組 的 高 瞻 成 果 作 品 集, 還 有 學 生 組 的 成 果 作 品 集, 以 及 能 源 技 課 程 的 成 果 作 品 集, 皆 有 詳 實 的 紀 錄, 提 供 想 要 進 一 步 了 解 高 瞻 計 畫 實 施 成 效 的 相 關 人 士 參 考 不 過 其 中 最 令 人 驚 艷 的 是 不 可 能 的 高 中 新 課 程 - 中 山 女 高 高 瞻 計 畫 實 錄 本 書 是 計 畫 中 首 本 由 單 一 學 校 實 施 成 果 所 編 寫 的 成 果 報 告, 除 了 完 整 記 錄 師 群 的 跨 領 域 合 作, 還 有 學 校 行 政 執 行 面 的 實 際 經 驗, 以 及 設 計 課 程 授 課 師 生 互 動, 到 最 後 師 們 的 心 得 感 想 等 等, 都 可 以 在 此 書 中 一 窺 高 瞻 計 畫 是 如 何 實 際 進 入 學 校 並 落 實 執 行 這 本 計 畫 實 錄 的 簡 要 精 華 版, 在 計 畫 平 台 上 還 可 以 電 子 書 方 式 閱 覽, 有 興 趣 的 讀 者 不 妨 前 往 細 細 理 解 高 瞻 計 畫 為 高 中 育 所 帶 來 的 改 變 (http://highscope.ch.ntu.edu.tw/ wordpress/?p=40043) 中 山 女 高 的 實 際 成 果 所 回 饋 給 高 瞻 計 畫 的, 是 學 校 本 位 課 程 的 典 範 表 現, 更 是 師 在 學 的 專 業 成 長 紀 錄, 尤 其 是 中 山 女 高 演 示 的 跨 人 文 與 學 超 越 藝 術 與 定 律 模 糊 冷 靜 與 感 性 界 域 的 這 份 高 瞻 實 錄, 撼 動 了 原 以 為 難 以 改 變 的 傳 統 填 鴨 式 學 法, 看 似 攪 亂 一 池 春 水, 實 則 為 我 們 的 下 一 代 帶 來 更 多 的 育 想 像, 也 確 實 使 高 瞻 計 畫 得 以 成 就 其 原 先 期 許 自 己 的 高 瞻 遠 矚 的 育 革 新 角 色 學 網 絡 您 不 可 不 知 的 高 瞻 計 畫 51