15幅生物學動圖，讓你參透生命的起源！不僅漲知識，高考還要考

原理：這張圖顯示的就是動物細胞有絲分裂的過程，整齊排列的染色體被微管組成的紡錘絲拉開，平均分配到兩個子細胞當中。圖中的細胞為豬腎上皮細胞（LLC-PK1 Line），用熒光蛋白分別標記了微管蛋白（綠色）和染色體中的組蛋白（紅色）。

花絮：作為細胞骨架的一部分，微管除了拉開染色體以外還參與著許多重要的生理過程。在哈佛大學製作的動畫「The Inner Life of the Cell」中就演示了驅動蛋白在微管上「行走」運輸囊泡的過程。

錄製者：microscopyu

錄製者：未找到原始錄製者

原理：圖中展示的是鳥類的瞬膜（nictitating membrane）。瞬膜是上下眼瞼之外的一層透明或半透明的「第三眼瞼」，它可以在保護眼球的同時保持視力。完整的瞬膜在一些爬行動物、兩棲動物、鳥類、鯊魚和哺乳動物當中都有發現。

花絮：人類其實也長有瞬膜，只不過它只剩下了內側眼角處的一小片，也不再承擔保護眼睛的功能。

錄製者：David Rogers

原理：這是中性粒細胞（白細胞的一種）追擊金黃色葡萄球菌的過程。中性粒細胞是白細胞當中數量最多的一種，它在非特異性免疫中起著重要的作用。當細菌入侵時會引發趨化因子的產生，而這些粒細胞可以「感知」趨化因子並在它們的引導下遷移到感染處吞噬細菌。

花絮：反過來，金葡菌也有對付白細胞的武器——殺白細胞素（leukocidin），這種毒素可以殺傷白細胞，抑制吞噬作用。

錄製者：Tim Shepherd

原理：這是對一株好望角毛氈苔（南非茅膏菜，Drosera capensis）的延時攝影。像其他茅膏菜一樣，它的葉片上伸出很多色彩鮮艷的「觸手」，會分泌粘液捕捉昆蟲。當昆蟲落網時，葉片會逐漸捲起幫助消化。需要注意的是，實際葉片捲起的速度要慢得多，全過程需要數小時時間。

花絮： 2013年的一項研究發現，茉莉酸類植物激素（Jasmonates）在茅膏菜的葉片捲曲過程中起了關鍵作用。

錄製者：Kanaal van balivillarenting

原理：圖中展示的是一種特殊形態的鰻魚幼體——狹首型幼體。許多海鰻和淡水鰻在成長中都會經歷這樣奇特的階段。這些狹首型幼體都有側面扁平的身體，它們的身體很薄、內臟很簡單、缺乏紅細胞，而且體內含有透明的糖胺聚糖（GAG），這些特性共同造就了它們近乎完全透明的身體。根據澳洲博物館網站的說法，這種像透明飄帶般遊動的可能是黑身管鼻鯙（Rhinomuraena quaesita，屬於鰻鱺目）的幼體。

花絮：另一張在網路上廣為流傳的圖片也能很好地說明這種幼體有多透明。這是一隻康吉鰻幼體，可不是銀魚哦。

錄製者：Craig Smith

原理：圖中展示的是草履蟲的進食過程。位於中間部位有水流通過的「管道」是草履蟲的口溝，在這裡通過擺動纖毛可以將食物隨水流送入體內，形成食物泡。食物泡在經過消化之後會再度排出體外。

花絮：除了幫助進食以外，纖毛也使得草履蟲可以快速地在水中移動。它們游泳的速度可達到2毫米/秒。

原理：這一圖片的原視頻來自一篇論文。圖中的小點是嗜酸性粒細胞（嗯，它是另一種白細胞），它們在針對寄生蟲的免疫反應中起到重要的作用。這張動圖顯示的是嗜酸性粒細胞在趨化作用的驅動下逐漸聚集到一隻秀麗隱桿線蟲（C. elegans）周圍並對它進行攻擊的過程。

花絮：在網上，很多人都為這張圖片冠以「白細胞攻擊寄生蟲保護主人」的感人標題。雖然人體內的嗜酸性粒細胞確實會攻擊寄生蟲，不過鑒於這一視頻在體外條件下拍攝，而且秀麗隱桿線蟲一般不會感染人類，所以它其實應該是「無辜實驗生物慘遭白細胞圍攻」才對……

錄製者：WEHImovies

原理：這是DNA複製過程的動畫演示。你沒看錯，DNA複製過程，就是如此的繁複而精緻，猶如精密機器的運作。

DNA複製過程中，需要面對的最大問題，就是新DNA鏈的合成方向問題。DNA聚合酶，只能沿著磷酸核糖骨架5』端向3』端的方向來延伸新的DNA鏈，因此決定了兩條DNA新鏈中，只有一條先導鏈能夠連續的合成，而另一條后隨鏈則只能不連續的合成。

因此，生物體演化出一套複雜的分子機器來解決這個問題。這個分子機器由多個蛋白構成。天藍色的解旋酶負責解開DNA雙鏈，先導鏈在DNA聚合酶（紫色）的作用下連續合成。而後隨鏈則首先結合引物酶（草綠色）合成RNA引物，隨後在複製因子C（RFC，藍綠色）幫助下結合DNA后隨鏈，將后隨鏈傳遞給另一側的DNA聚合酶，進行后隨鏈的合成。后隨鏈之所以繞出一個大大的圈，就是來保證兩條新鏈能夠幾乎同等速度的合成。

花絮：除了DNA複製外，細胞內大部分的生理活動，都是由諸多蛋白構成的大型複合體，以「分子機器」的形式來進行的。這樣可以大大提高生化過程的進行效率。

答題時間：在轉錄過程中，DNA的雙鏈發生了怎麼樣的變化呢？

原理：我們從小就聽說，向日葵喜歡追著太陽，不過事實上，讓向日葵「向陽」的其實是一種總喜歡躲著陽光的物質。對，它就是經常出現在生物課本上的生長素。陽光的照射會使得生長素向莖的背光側運輸，而較高濃度的生長素會刺激這一區域細胞的伸長，因此將向日葵的花推向太陽一側。

不過，這種情況只會發生在向日葵的生長階段和開花初期。在動圖中，我們看到的也是向日葵幼小花盤「搖動找太陽」的延時攝影。而當向日葵花盤完全展開，莖不再伸長時，向日葵也就不再「向日」了。

花絮：生長素是最早被發現和確定功能的植物激素。達爾文父子為生長素的發現奠定了堅實的基礎。

答題時間：除了生長素以外，植物還存在哪些激素？還記得它們各自有什麼作用嗎？

錄製者：microscopyu

大蚊幼蟲精母細胞的減數第一次分裂。

花絮：有絲分裂可能是生物學愛好者們最喜歡玩的一個梗了，在網上，你能找到用各種東西演示的奇怪「有絲分裂」，比如草莓：

圖片來自：mygrapefruit

甜甜圈：

圖片來自：Kevin Van Aelst

答題時間：請簡述有絲分裂的各個時期名稱，並畫出不同時期內DNA和染色體數量的變化曲線。

錄製者：WICMB Cornell Univ.

原理：吹個大泡泡！這其實就是酵母在繁殖。作為結構最為簡單的真菌，同時也是最為人所熟知的單細胞真核生物，酵母一直以來是人們研究真核細胞生物學過程的重要對象。而它最為典型的繁殖方式，就是出芽生殖。

酵母的出芽生殖，可以看作一種特殊的細胞有絲分裂現象，在有絲分裂的後期，酵母細胞進行了細胞質不等的分裂，形成了一大一小兩個相連的細胞，小的即是「芽」。芽會連接在母體上一段時間，進行一定的物質交換，待進一步長大后，芽即從母體脫落，形成一個新的獨立的細胞。

花絮：儘管出芽是酵母最為常見的繁殖方式，但作為真核細胞，酵母同樣可以進行有性生殖。

答題時間：酵母菌與大腸桿菌在結構和繁殖方式上有哪些相同點和不同點？

錄製者：CellBiophysics

原理：這是被放進純水中的血細胞。水是生命之源，而純水，則可以成為細胞的「殺手」。

細胞表面的細胞膜，是一個精密的半透膜，它允許中性小分子如水的進出，卻能阻礙大分子和帶電粒子，如蛋白質、金屬離子等的自由移動。

因此在純凈的水中，細胞外更高濃度的水分子，會大量的湧入細胞，來達到細胞膜兩側水分子濃度的平衡。然而水的湧入，使得細胞逐漸膨脹，失去原有形態成為球狀。而當水繼續進入細胞時，薄薄的細胞膜承受不住這種膨脹，於是過飽的氣球一樣，啪的破裂了。

細胞們需要穩定的生存環境，在人體內，也有很多機制來維持水、電解質、pH值等因素的穩定狀態，這就是生物課本上的「內環境穩態」知識點啦。

反過來，在高滲環境中，細胞就要失水了，還記得瀰漫著洋蔥味的質壁分離實驗嗎？

花絮：滲透壓和很多人體現象都有關係。比如說，當腸道里有大量未被吸收的溶質時，滲透壓的差異會導致滲透性腹瀉（更多閱讀：無糖小熊軟糖吃多了會放屁腹瀉？這是怎麼回事？）；在炎症反應發生時，血管通透性增加，一些蛋白質進入周圍的組織，讓組織中的膠體滲透壓升高，這樣一來，水也跟著湧入，就讓組織腫了起來。

答題時間：為什麼植物細胞泡在清水中不會漲破呢？

錄製者：plloveyou

原理：藤蔓植物的卷鬚，是如何攀附到遠離它的竹竿、籬笆上的？植物們自有探索的辦法。

圖中展示的是旋花科植物的藤蔓。藤蔓植物的卷鬚在碰觸到攀緣物之前，會伸展著卷鬚，隨著莖的延伸，自發的進行「轉圈」運動，來搜尋周圍可能的攀緣物。而當卷鬚一旦碰觸到攀緣物，那麼這種接觸所引發的信號，會促使生長素被運輸至接觸面的另一側，使得卷鬚迅速捲曲，並最終攀附在攀緣物上。

花絮：植物們通過生長素調節實現了攀附這樣的「慢運動」，而依靠水分的壓力，它們也能動得更加迅速。含羞草葉片的「含羞」，捕蠅草捕蟲夾的關閉，都是依靠後者進行的。

迅速閉合的捕蠅草。 原視頻來自：BBC

答題時間：植物的運動和動物的運動，有哪些不同點？

錄製者：CARE Fertility

原理：生命在母體中最初的樣子是什麼樣？這裡顯示的就是人類胚胎最早的發育階段。精子和卵子的接觸和融合，使得受精卵中出現了兩個細胞核——雄原核和雌原核，兩個原核融合后，快速的激發了受精卵的分裂。最初的兩次分裂，使得受精卵形成了四個大小几乎一致的細胞，而第三次分裂，則不等的產生了四大、四小八個細胞——這最早決定了胚胎的方向。隨著分裂的繼續進行，一顆受精卵分裂為了數百個細胞組成的空心細胞團，即囊胚。而囊胚的進一步發育，則開啟了最早的組織分化。

花絮：在4細胞時期之前，如果人工將這幾個細胞彼此分離，那麼每一個細胞還將能發育為一個完整的個體。這也是細胞全能性的一個表現。

答題時間：結合動圖簡述同卵雙胞胎和異卵雙胞胎的異同。

原理：很顯然，這並不是什麼正經科學圖片……不過，這張用「Hotline Bling」MTV製作的魔性改圖倒是相當有創意。

帶電粒子不能自由通過細胞膜，那維繫生命的鉀鈉離子如何跨膜運動？別急，我們有各種離子通道和離子泵。鈉鉀泵就是最為常見的一種離子泵。鈉鉀泵能夠一次將三個鈉離子運出細胞外，同時將兩個鉀離子運入細胞內，從而維持細胞內高鉀低鈉的狀態。當然，這種運輸過程並非無償——ATP就是搬運粒子過程所必須支付的能量。這也是主動運輸最為重要的特徵。

還是來個正經點的示意圖吧。

花絮：鈉鉀泵的存在，維持了細胞膜兩側鈉鉀離子濃度的差異，而這種濃度差，是細胞感受外界環境變化以及神經細胞傳導神經衝動等重要過程能夠發生的基礎。

答題時間：人體內還有哪些過程是主動運輸？協助運輸的過程又有哪些？