1981年12月144期上一篇下一篇

#發行日期:1981、12

#期號:0144

#專欄:

#標題:生物界中巧妙的共生現象

#作者:李學勇

前言

片害共生與片利共生

互利共生

絲絲入扣的同步生活史

蟻蟻王國

牧牛鳥提供的服務

海中共生

白蟻的救命恩人

速度不同於加速度

:蝦子在為海星清除肉屑

:疣豬和食蜱鳥

:螞蟻和蚜蟲

 

 

 

 生物界中巧妙的共生現象


【摘要】水母為什麼一定要與海螺共生?小蜂為什麼必須與無花果共生?疣豬又為什麼要常與食蜱鳥為伴?難道說地球就是一個巨大的共生體嗎?

前言

地球上從來沒有任何一種生物可以單獨生存。

目前,世界上的人口已經超過四十億大關。有識之士莫不為人口問題而憂心忡忡。可是有誰注意到那些生活在每個人體內外的細菌數目,要比地球上全部人口的數目還要多得多呢?就是在一小茶勺的土壤中,至少也會有二十億個微生物。地球上的任何生物好像都無法離群獨存。

美國著名微生物學家瑪葛莉絲(L. Margulis)博士根據她多年研究的結果,深信共生是生物演化的機制。她說:「大自然的本性就厭惡任何生物獨佔世界的現象,所以地球上絕對不會有單獨存在的生物。」「共生」一詞的希臘文symbiosis原義就是共同生存。根據近年的研究,顯示生物共生的現象可能就是推動生物演化的原動力;而不是達爾文所倡議的「生存競爭」。

就在人類忙碌終日以求溫飽的同時,其他生物也莫不由遺傳本能及命運安排之下,都在為各自的安和樂利而努力奮鬥。這些求生的活動包括了各種複雜的交互關係,以及各自的適應方式。

讓我們想想看那些生活在人類腸道中,數以百萬計的細菌,卻能幫助消化,更能產生一些人類必需的維生素。這些互助的關係,恐怕也不是細菌所能料到的吧!其他反芻類動物(像牛、羊及駱駝等)如果沒有這些共生性細菌及原生動物的幫助,簡直就無法消化草料中的纖維素。一頭母牛的胃大約可以容納100公升食物進行消化;而在每一滴胃液中就能含有100億個微生物。

地球上的生物都不肯單獨生存,有時也真的不能單獨生存。從簡單的原生動物到高等生物的人類,共存的實例簡直不勝枚舉。

就拿那些細小的來說吧,那裡還能找到如象鼻蟲背上那麼合適的地方去建立安樂窠呢?試想看那裡的好處:免費的交通工具、現成的食物、完善的保護,再加上由這不滿兩公厘長的新幾內亞象鼻蟲提供的觀光旅行,在旅途中又能交結了不少動物朋友,也流覽了不下十幾種不同的花草樹木。

片害共生與片利共生

生物的共生現象可以簡單分成三大類:第一類叫做片害共生;第二類叫做片利共生;第三類叫做互利共生。

片害共生就是兩種生物生活在一起,其中一方獲得利益,但另一方卻要做一些犧牲(譯者案,卻並不一定要死亡,即使個體會死亡,但被害的種族也不至於死滅)。例如跳蚤生活在狗背上;蟯蟲生活在兒童的腸道中;還有那些長在頭髮上的頭蝨等都屬於片害共生(也就是一般人所說的寄生)。

在義大利拿波里海灣中有一種非常有趣的共生系統。那就是湯瑪斯所寫的「水母與海螺」。水母的水螅型無性繁殖體可以附著在海螺的口部附近上,吸食海螺的體液。這些寄生的無性繁殖體可以再分生新的繁殖體,脫離後逐漸長成獨立生活的水母。遇到海螺的幼蟲,水母就用它的觸手捕捉這些幼蟲,送到體腔中。但是這一隻海螺的幼蟲倒不會被水母消化掉;反而由水母提供食物及保護,一直到海螺成長後,才離開水母的體腔。不過在離開時,口部附近就帶走了一個寄生性的水母繁殖體。

至於片利共生是兩種生物生活在一起,共棲共食,只有其中之一可獲利益,而另一方卻也沒有害處。例如在海洋中,大部分魚類遇到兇殘的鯊魚都會退避三舍,只有魚能夠與鯊魚共存共食。魚的背鰭演變成吸盤,可以吸附在鯊魚的身上,隨著鯊魚遨遊四海。在鯊魚捕得獵獲,撕裂吞食的時候,魚就順便分他一杯羹,偷吃那些殘存的食物。鯊魚似乎也沒有注意到那些劫食的宵小;魚敏銳的反應好像與鯊魚的行動配合得非常完美,是非常自然的共生方式。

互利共生

植物界中以互利共生為最多。像許多種苔類植物、鳳梨科植物、胡椒科植物,以及蘭科植物,都常藉樹幹及樹枝作為立足之地。在熱帶雨林中,這種互相藉助的共生現象,真是多不勝數(譯者案:這些附生在樹幹上的植物可以藉樹幹而支持在空中;而附生植物的根,附著在樹皮上可以積存腐植質,並可保持一部分水分)。更有一些植物能與螞蟻的聚落互相依存,也屬於第三類共生──互利共生。

互利共生對兩共生的生物都有利益。不過有些共生的現象,從表面看起來,好像是不可能共同生存的伙伴,實際上的確是互利共生。誰能想像一隻兇猛的疣豬會讓食蜱鳥在牠背上昂首闊步的蹦蹦跳跳?然而這兩種動物卻真的互相依存。食蜱鳥會從疣豬厚皮的褶紋中覓食蜱,可以使疣豬減輕蜱寄生的痛苦,而食蜱鳥又能獲得食物──這就是一個由互利共生取代片利共生(寄生)的一個實例。

此外,像藻類植物與三趾樹懶也有互利共生的關係。藻類植物生長在樹懶的粗毛夾縫中,在雨季時,藻類繁盛,形成綠色的偽裝,使樹懶更易在樹叢中生存(譯者案:藻類可以藉樹懶做為傳播的工具)。

這些共生共存的互利程度當然各有不同。有些生物密切共生,不能分開,若強行分開,就不能生存。從一方面來說,這兩種生物好像都已失去獨立的能力;但是若從另一方面來看,他們都已經找到了合作的伴侶,互蒙其利;而那些利益,都是在單獨生存時無法得到的好處。

例如地衣植物,本身就是一種共生體。這些黏在樹幹上或是石頭上的矮小植物,實際上是由兩種不同的植物(一種菌類與一種藻類)結合而成的互利共生體。地衣中的藻類跟其他綠色植物一樣,也能進行光合作用,以製造自己的食物,所以也是一種「生產者」。共生的菌類屬於一種消費者,要從藻類吸取食物。同時,菌類植物能夠形成支持的結構,並能抵抗乾燥氣候,使藻類不致枯萎。因此,這種地衣在大部分植物不能生長的不毛極地,也能生存。

有許多被子植物與各種傳粉動物(像昆蟲、鳥類、蝙蝠,甚或偶爾有些猴子及老鼠等)之間,也常具有互利的共生關係。植物的花朵常用醉人的香氣與艷麗的色彩,引誘動物幫助傳粉。而且這些蟲媒花中,大多都能分泌帶有甜味的食物──花蜜。動物為要採食蜜液,也就順便傳遞了花粉。食與色(食物與生殖)的關係就這麼直接了當的完成了生命的最大目的。不過,傳粉的故事中還有比這更為複雜、也更為有趣的實例,且聽筆者慢慢道來。

在中南美洲各地出產的兩千多種蘭科植物的花,都沒有蜜腺,但是仍能由大黃蜂照常幫助傳粉。這些蘭花也都必須要依靠這種金光閃閃的大黃蜂傳粉才能完成生殖的功能。然而,既然沒有花蜜,大黃蜂又為何而來幫助傳粉的呢?原來大黃蜂只是受了蘭花香味的引誘而來,牠可以從花瓣上採取到有香味的物質。美國佛羅里達州沙拉索塔地方的瑪琍色比植物園主任道遜(C. Dodson)博士與斯米遜熱帶研究所的椎司列(R. Dressler )博士,已從這些蘭花中分析出四十多種香料。

有一種蘭花香料的香味很像達姆膏(vicks vaporub),另一種蘭花的香味又像冬青油,還有一種蘭花的香味頗似法國香水。各種香味常只能引誘某幾種特定大黃蜂的雄蜂。這些雄蜂能夠把採集到的香料,巧妙的存放在後腿上那些像海綿一樣的吸收組織中。至於這些雄蜂如何利用香料,正是目前發生爭論的題目。道遜博士有他自己的看法,他說:「我認為這些香料可以用來吸引其他雄蜂,大家聚在一起成為一個雄蜂集團。人們不是常可看到那些雄蜂團嗎?雌蜂就是在這種雄蜂團中去找尋伴侶。」

除了香料以外,植物也能利用別的方法引誘傳粉的動物。有許多種花朵,形狀好像某些傳粉動物身體的一部分。例如長管狀的花朵好像蜂鳥的長喙,下垂的花朵在夜間很容易為傳粉的蝙蝠所光顧。地中海蜂蘭的花朵與一種雌蜂的身體非常相似,而且還能散放出類似的氣味來引誘雄蜂。雄蜂由於想和這些偽裝的花朵交尾,就把花粉黏到身上,順便就帶到別的花朵上去了。

人們也許以為這種依賴昆蟲傳粉的工作,成功與否大概完全要靠機會。不過要看到這些花朵所分泌的化學物質,再加上一些特殊的構造,實際上已經減少冒險的成分,幾乎可以說是一定成功的事。這些明顯的特點就好像清晰的向傳粉昆蟲大聲宣稱:「我的一切構造都是專門為你們而生的呢!」

在植物與傳粉昆蟲互相依賴的各種實例之中,恐怕要算榕樹類植物與各種細小蜂類的關係最為密切了。現已知道的九百多種榕樹(譯者案:包括無花果在內,榕樹的種類已超過了兩千種)中,每一種榕樹都要依賴特定的蜂類才能結成種子。這種關係早已為人們所熟知,本文要討論的是這種依存共生關係如何介入另一個共生系統,因而發生了重要的演化後果。

絲絲入扣的同步生活史

榕樹類植物的花朵都生長在一個好像無花果那樣的隱頭果(花序)中央的空腔之中。這些花朵的開花過程非常複雜,在雄花的花藥散放花粉以前,雌花就已經先期開放。傳粉工作全靠那些要產卵的小蜂在花序中羽化飛出時,把花粉帶給同一種榕樹的其他花序中。乍看起來這好像是根本不可能的事,然而這些小蜂的生殖過程卻真的要與這種特定的榕樹密切相連。由於榕樹果實發育的節奏常會按照小蜂成長的需要而做必要的調整,使得這種互依的共生關係更易完成。同一種榕樹的各單株之間,果實成熟的時期也不相同,可以配合小蜂的發育。此外,榕樹果實的發育過程也會受蜂類幼蟲的影響;這些蜂類的幼蟲,好像能分泌某種化學物質,可以抑制榕樹果實的生長,以等待蜂類成蟲的羽化。

此種共生現象真像是非常奇妙的安排。要產卵的雌蜂在榕樹果實(花序)上咬破一個小洞,鑽進果實,在果實(花序)中心產卵,同時也把身上攜帶的花粉傳給花序中的雌花,自己也就死在果實中。不久,雄蜂就先經過幼蟲期及蛹期,先羽化為成蟲。雄蜂的壽命非常短促,大約只有一天;就在這一天之中,雄蜂先使尚未羽化的雌蜂受孕,然後就在果實上咬一個小洞,隨即死在原來的果實中。空氣可以從小洞進入果實,由於氧的增加才能促使那些已受孕的雌蜂羽化。這些雌蜂在果實(花序)內採集雄花的花粉,從雄蜂咬破的小洞飛出去,找尋別的果實(花序)鑽進去產卵,以完成循環的生活史(當然也同時幫助榕樹進行傳粉的工作)。然而此一共生系統並非到此為止。

在婆羅洲及蘇門答臘的熱帶叢林中,榕樹的果實(成熟的花序)是猩猩的重要食物來源。猩猩採食榕樹的果實後,把不能消化的種子(實際上是一種瘦果)隨糞便到處散播。這種散播對榕樹的生殖繁衍當然非常重要。但是各株榕樹果實的成熟期各不相同,猩猩必須能在體力許可的時間內找到成熟的榕樹。然而猩猩如何能順利找到成熟的榕樹果實呢?據說猩猩具有辨別方位的能力,可以使它不致於在同一地區空繞圈子,足以應付找尋榕樹的難題。

更有一些植物(主要是熱帶植物)經常要與螞蟻進行互利共生才能生存。這些植物總稱之為蟻群植物:常具有中空的樹幹或是交錯的長刺,很適合螞蟻在那裡築窠;而螞蟻卻能驅除為害植物的害蟲,並且也可能使草食性的哺乳類動物望而卻步。如美洲熱帶地區的牛角相思樹,不但能提供螞蟻群築窠的空間,而且也會產生一種專供螞蟻食用的物質。這種物質除了可供螞蟻食用外,似乎找不出還會有什么用途。住在樹上的螞蟻就靠採食相思樹上的「柏氏小體」以維生活。

蟻蟻王國

動物的社會性共生現象也要推螞蟻最為發達。在一個狹窄而擁擠的螞蟻世界中,存在著足供編寫一篇戲劇性神話故事中的各種腳色:有擄掠奴隸的強徒,有謀殺女王的刺客,有殘殺成性的戰士,有農夫,有牧人,有園丁,也有寄食的乞丐。

美國哈佛大學的生物學家威爾森(E.O. Wilson),曾描述過螞蟻社會中一些共生的實例。他說,在北非的沙漠裡有一種寄食性的螞蟻,蟻王(雌蟻)會叫牠的工蟻把牠拖到被寄食的螞蟻窠中,再把牠安置在那個蟻王的背上,牠就能夠把那原來的蟻王推翻,篡奪了王位。在奧地利也有一種寄食性螞蟻,蟻王會在篡位之前,先把被寄食的蟻王處死。

不過,最極端的社會性共生要算瑞士阿爾卑斯山上的一種細小的寄食螞蟻。這種螞蟻的學名叫做Teleutomyrmex,意思就是「世界末日的螞蟻」,可以說是一種快要達到毀滅階段的生物,已經演變成無所事事,專門寄食的生活方式,可以簡稱為「末日蟻」。末日蟻幾乎完全不能行動,而且身體也非常柔弱,只能生活在寄主的蟻巢中,而且大半生的時間都消磨在寄主的背上。這些寄食者甚至把身體腹面演變成一個凹腔,以便牢牢緊貼在寄主的背部。末日蟻幾乎完全失去自立的能力,已經演變成完全依賴寄主的極端寄生方式。

雖然其他役使性螞蟻還沒有達到末日蟻那樣無可救藥的地步,但威爾森博士也說:「大部分役使性螞蟻都已演變成習慣性的掠食者。如果把被奴役的螞蟻拿走,這些寄食者就只有活活餓死。」

南美洲亞馬遜河地區的閃亮螞蟻,卻又是另一種進步的役使蟻。牠們在侵襲被害蟻巢時,兵蟻會用那兩片軍刀一樣的大顎把所有頑抗的工蟻全都咬死,然後把尚未羽化的小繭搬到自己的蟻巢中。羽化出來的奴蟻就成為奴工,要負擔各種工作。到了後來,役使蟻的肚子餓時,反而要向奴蟻乞求吐出一點食物,以供生活。

在美國東北部有兩種役使性螞蟻會使用高度發展的化學戰去征服被害者。這些螞蟻都生有特殊的腺體,可以產生一種擾亂性的化學物質。這種物質的氣味可以使同群落中的其他伙伴發生危機的警覺反應。上述兩種螞蟻中,有一種的腺體比另一種更發達,也更有效。威爾森把這種物質叫做「統戰物質」。當這些螞蟻侵入被害蟻巢時,就噴出大量統戰物質,使被害的螞蟻陷入驚慌混亂的狀態;而那些不受自己假警報影響的役使蟻就乘機把被害者的幼蟲捕捉而去。

也有一些螞蟻可以與浮塵子或蛀蟲進行互利共生。有一種爪哇產的浮塵子,在發生危險時會跳到共生螞蟻的背上(威爾森說:就像牛仔跳上馬背一樣),螞蟻就趕快爬到巢中,把浮塵子送到最深的安全處所。

螞蟻與蚜蟲之間的互利共生關係更是密切而有趣。有些螞蟻可以把蚜蟲當做奶牛一樣飼養,使蚜蟲分泌蜜液供螞蟻食用。每當螞蟻要想吃「奶」時,就用觸鬚及前腳撫摸蚜蟲的身體,蚜蟲就高舉腹部,從蜜管分泌出一滴蜜液,供螞蟻吸食。假如螞蟻沒有吃,蚜蟲還會把蜜液再收回到腹部的蜜腺中。由於螞蟻的保護,使蚜蟲已經失去防護的本能,而這些本能卻是那些獨立生活的蚜蟲所不可缺少的能力。不過那些共生的蚜蟲也發展出一些新的構造,像在蜜管旁生出一圈細毛,可以在螞蟻取食蜜液時圍持蜜液,使蜜液不致流失。

共生生活不但改變了螞蟻的生活習性,有時甚至也影響到器官的構造。例如一種寄生在軍蟻(不是兵蟻)身上的小,剛好能附著在軍蟻的後腳上。雖然能在那個位置上吸食軍蟻的血液,卻也可以使軍蟻多出一隻有用的足──足上的爪可以在軍蟻需要的時候幫牠抓緊物體。

筆者曾經請教過威爾森先生,問他螞蟻群中怎麼會有這麼多種戲劇性的共生現象,而那些共生生物又如何能了解寄主群中的信號呢。

威爾森回答說:「依我看來,螞蟻群落中的個體,大多只須依賴10∼20個共同的信號,就能結合在一起而共同生活。各個體都只靠這十幾個信號的自發性共同反應就能組成一個群落。甚至那些成員眾多而組織複雜的群落,也都只靠這些少數信號而構成。參加共生或寄生的生物,只要能夠模仿一兩個信號,就能啟開幸運之門,加入群落而共同生活。」

牧牛鳥提供的服務

在脊椎動物中,也有一些寄居性的鳥類利用同樣的譯碼原理,而能在別的鳥巢中產卵。中南美洲有一種巨大的牧牛鳥,就和一些寄主鳥(像山鸝及臘嘴鸝)之間,由寄居而演變成互利的共生關係了。司密生熱帶研究所的司密斯先生(N.G. Smith)已將這些珍禽共生生活的整個故事研究得清清楚楚。其中就有一個像威爾森所說的「脊椎動物中最複雜的社會性共生現象」。

山鸝及臘嘴鸝新孵化出來的雛鳥,常會被一種寄生蠅侵害而死亡。這些鳥類只有把鳥巢築在生有肉食性黃蜂的樹枝上,黃蜂會把寄生蠅趕走。但是在山鸝或臘嘴鸝找不到生有黃蜂的樹枝時,就會接受不會築巢的牧牛鳥把蛋生在牠們的巢中,讓牧牛鳥來驅除寄生蠅。

牧牛鳥的蛋先孵化,等到山鸝或臘嘴鸝的蛋孵化時,小牧牛鳥就會把山鸝或臘嘴鸝幼雛身上寄生蠅的卵,一個個揀出來吃掉。在這種共生系統中,對牧牛鳥與寄主鳥雙方都有利益。牧牛鳥的幼雛有了溫暖的家,而寄主的幼雛也可以免除寄生蠅的侵害。

這些巨大的牧牛鳥也能使那些已在黃蜂附近築巢的鳥類接受這些外來的鳥卵。因為牧牛鳥已經會產生與寄主具有同樣大小及同樣花紋的偽裝鳥卵,好像牧牛鳥已經能夠譯出寄主鳥類辨識蛋形的密碼了。

這麼一來,牧牛鳥與寄主鳥之間的關係到底算是寄居呢,還是算做互利共生,就要看當時的情形了。在沒有黃蜂來幫助驅除寄生蠅的時候,牧牛鳥與寄主之間的關係就是互利共生;但是在有了黃蜂,而並不需要牧牛鳥幫助時,也許就只能算做寄居了。所以兩種生物之間的共生關係,完全要看當時的環境才能判定。

除了上述這些連繫兩種生物群落的社會性共生現象以外,讓我們來看看整個生態系統中的共存關係。從這些關係可以看出自然界中共生關係的範圍有多麼廣泛。

海中共生

海中的珊瑚礁可能算是地球上最複雜的生態系統了。在珊瑚礁中,簡直就是各種生物共生關係的展覽櫥窗。構成礁石的珊瑚,本身就靠共生藻類供給氧氣和一部分食物。另有許多種生物,如蠕蟲、蟹類、蟯足類、蝦類、蚌類,及螺類,都寄居在珊瑚的枝節之間。也有一些形體細小的魚類生活在海星或是海參的消化道中。所以在珊瑚礁中,生有層層密布的共生系統。在海洋中,常有一些由細小魚類聚集的地區,簡直就是大魚身體的「清潔站」。有許多種捕食性的魚類(像鯛魚、鱸魚和鸚哥?菪)都定期游到這些清潔站來進行「沐浴」。那些小魚就不眠不休的把大魚魚鱗上的寄生物都仔細的啃掉,又把大魚身上的壞死組織,以及在眼膜、鰭、鰓蓋外面的細菌,一一加以清除。那些被清理照顧的大魚,甚至可以讓小魚游到牠們兇殘的大口之中去進行清理工作。小魚不但能從大魚身上取得食物而飽餐一頓,並且還可受大魚的保護,不致受到其他侵食性魚類的騷擾。

蓬鬆的海綿也有不少共生的生物。例如在佛羅里達州海岸外的一處礁石上,就曾發現有13,500種生物生活在海綿的身體內,其中有12,000種都是細小的海蝦。

此外,一種小丑魚與具有剌細胞的海葵之間也具有戲劇性而又危險的共生關係。在正常情形下,海葵觸手上的剌細胞,只要很輕微的碰觸,就會射出毒液而使靠近的小魚麻痺。可是這種小丑魚卻能盪漾在海葵的觸手縫中,來去自如,好像具有免疫力一樣。生物學家都相信這種小丑魚可以從海葵身體上黏附一些黏液,這種黏液可以使小丑魚不會中毒。還有什麼方法能給這種小丑魚找到比這裡更安適的家呢?而海葵也可以從這些房客帶回來的食物碎屑獲得利益。這些碎細的食物並不是海葵的目的物,但是可以做為魚餌,以引誘別的魚類游到海葵那看似友善的觸手懷抱之中。

最後說到我們身體上的每一個細胞,甚至可以說所有生物的細胞,可能都是由遠古的細菌與其他生物器官的共生現象演變而成。主要由於本文前面所提到的瑪葛莉絲博士的許多研究,使得這種說法已經越來越為生物學家所接受。

依照這種細胞共生演化原理來說,細胞中的一些胞器(像粒線體及質體等能量轉遞的胞器)可能就是由偶爾侵入寄主的細菌共生所形成。經過長久時間以後,這些世代相傳的共生細菌已經失去獨立生存的能力,而演變成緊密的共生系統,最後就形成了目前構成人類及其他生物身體的複雜細胞。

瑪葛莉絲博士說:「動物細胞中可能至少含有三種不同的細菌後裔。其中之一演變成細胞核,另一種演變成粒線體,第三種就是由螺旋形可以游動的細菌演變而成為纖毛,才構成動物細胞的運動工具,使單細胞動物能作迅速敏捷的運動。」

白蟻的救命恩人

現在我們再來看看生活在白蟻腸道中那千千萬萬的原蟲(Mixotricha paradoxa)。這些原蟲已經不是個別生物的個體,實際上是一個複雜的社團,成為一個完整的生態系──至少包含有三種共生生物。原蟲的鞭毛可以使蟲體在白蟻腸道中來去移動;這些鞭毛實際上是由兩種不同的細菌所形成。還有一種能使蟲體轉動的纖毛也不是細胞的胞器,而是由另一種完全不同的螺旋菌所形成。如果沒有這些原蟲的共生,白蟻也就不成其為白蟻了。因為原蟲必須先將白蟻吞食的木材分解成白蟻可以消化的物質,白蟻才能取得養分。

瑪葛莉絲博士特別強調說:「沒有一個人是真正的個體,母牛也不是真正的個體,任何單細胞生物也都不是單一的個體。」

依照瑪葛莉絲博士的意見,最明顯的共生起源於細胞中的質體(像植物細胞中進行光合作用的葉綠體)。質體中有它們自己的DNA,有它們自己的訊息核酸(mRNA),也有它們自己的移轉核酸(tRNA)。質體中也有它們各自的觸系統,可以合成自己需要的物質,而且可以自己進行分裂。瑪葛莉絲說:「質體中的RNA與獨立生活的細菌RNA的性質更為接近,而與質體所存在的細胞中RNA的關係卻更為疏遠。」

動物細胞中的情形也都相似。她說:「粒線體中的一些蛋白質,與細菌蛋白質倒很相似;而與粒線體所存在的細胞蛋白質卻不相同。」

難道說我們大家──包括您和我,以及我們寵愛的小動物和寄生蟲──體內都帶有遠古細菌的後裔嗎?真的是非常可能。假如瑪葛莉絲博士的說法正確,那就是說所有地球上的複雜生命大概都是由一些細小但構造複雜的微生物共存共生所形成。也許可以說共生以及其他各種方式的合作共生現象推動演化的力量,恐怕要比達爾文所倡議的「生存競爭」更為重要吧!

(本文譯自Science Digest, November-December, 1980)

李學勇現任教於台灣大學植物系。

速度不同於加速度

陳育仁

如圖,當球由坡上滾下時,a)速度增加而加速度減少,b)速度減少而加速度增加,c)速度和加速度都增加,d)速度和加速度不變,e)速度和加速度都減少。

解答:

答案是a),當球滾下坡時,速度增加,但加速度卻隨坡度而變。在坡頂時,加速度最大,因此時坡度最陡。然而,當球愈往下滾坡度愈小,因此加速度減小。故同時速度雖增加,加速度卻會減小。謹記這個例子,若忘記速度和加速度是不同的,則回想此例。

由圖我們可看出,球的加速度a和坡面平行,且為重力加速度g(自由落體加速度)的分量。當斜率愈陡,a愈接近g;或者,我們說斜率愈小,a愈趨近零。

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嚴格地說,以上對加速度的描述並不嚴密,因為球是在一曲面坡下滾,運動路徑呈曲線,而有曲度的運動尚需考慮其他效應。

 

 

 
   

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