114 年 國立臺灣大學病理學研究所《普通生物學（A）》

此題考查遺傳資訊的傳遞方向，即「中央法則」(Central Dogma)。中央法則描述了遺傳資訊從 DNA 到 RNA 再到蛋白質的單向流動過程。
A. Protein-RNA-DNA：此方向與中央法則相反。
B. DNA-Protein-RNA：此方向錯誤，DNA 轉錄為 RNA，RNA 再轉譯為蛋白質，蛋白質不會反向產生 RNA。

此題考查實驗設計中的對照組設定。進行實驗時，必須確保實驗結果是由實驗變因（待測化學物質）所引起，而不是由實驗操作過程中引入的其他物質或方法所影響。
實驗中，待測的化學物質溶解在 0.1% DMSO 中，並加入細胞。為了確認 DMSO 本身是否會影響細胞存活率，需要設定一個對照組，該對照組應包含除了待測化學物質之外的所有實驗條件。
A. Add nothing to the cells.：這是空白對照組，但沒有排除 DMSO 的影響。

核心觀念

本題考查**核酸（Nucleic acids）**的基本化學組成與分子結構。

1. 基本單元：核酸（DNA 與 RNA）是由單體——**核苷酸（Nucleotide）**藉由磷酸二酯鍵（Phosphodiester bond）聚合而成的生物大分子。
2. 核苷酸的三大構成要素：
   • 含氮鹼基（Nitrogenous base）：
     • 嘌呤類（Purines）：具雙環結構，包含腺嘌呤（Adenine, A）與鳥嘌呤（Guanine, G）。
     • 嘧啶類（Pyrimidines）：具單環結構，包含胞嘧啶（Cytosine, C）、胸腺嘧啶（Thymine, T，主要存在於 DNA）與尿嘧啶（Uracil, U，主要存在於 RNA）。
   • 五碳醣（Pentose sugar）：
     • RNA 使用核糖（Ribose）（$2'$ 碳具 $-\text{OH}$ 基）。
     • DNA 使用去氧核糖（Deoxyribose）（$2'$ 碳為 $-\text{H}$）。
   • 磷酸基（Phosphate group）：
     • 通常接於五碳醣的 $5'$ 碳位置，使核酸骨架呈現帶負電的酸性特徵。
3. 重要名詞層級關係：
   • $\text{Nucleoside（核苷）} = \text{Nitrogenous base} + \text{Sugar}$
   • $\text{Nucleotide（核苷酸）} = \text{Nucleoside} + \text{Phosphate group} = \text{Base} + \text{Sugar} + \text{Phosphate}$
   • $\text{Nucleic acid（核酸）} = \text{Polynucleotide chain}$

解題方法

1. 鎖定題幹核心：題目詢問「何者不是（not）核酸的組成成分」。
2. 對照結構要素：核酸由核苷酸聚合而成，每一個標準核苷酸皆必須包含含氮鹼基（A）、五碳醣（B）與磷酸基（C）。

此題考查 ATP 的結構及其水解過程。ATP (adenosine triphosphate) 分子包含一個腺苷 (adenosine) 和三個磷酸基團。這三個磷酸基團從靠近腺苷的部分開始，分別被稱為 α、β、γ 磷酸基團。

• α 磷酸基團：最靠近腺苷的磷酸基團。
• β 磷酸基團：中間的磷酸基團。
• γ 磷酸基團：最遠離腺苷的磷酸基團。

此題考查細胞器在 ATP 生產中的作用。ATP (adenosine triphosphate) 是細胞的主要能量貨幣。
A. Ribosome (核糖體)：負責蛋白質的合成，不直接產生 ATP。

此題考查細胞質膜 (cell plasma membrane) 的組成成分。細胞質膜主要由磷脂雙層 (phospholipid bilayer) 構成，其中嵌入或附著有蛋白質。
A. Phospholipid (磷脂)：是構成細胞質膜磷脂雙層的基本單位。

此題考查酵母菌 (yeast) 的交配過程中的細胞通訊方式。酵母菌是單細胞真菌，在進行無性生殖或有性生殖（交配）時，需要進行細胞間的訊息傳遞。
酵母菌的交配過程涉及分泌特定的信號分子（稱為交配因子，mating factors），這些信號分子可以被另一種性別的酵母菌細胞識別，從而引導細胞結合。

此題考查第二信使環腺苷酸 (Cyclic AMP, cAMP) 的信號傳遞機制。第二信使是細胞內參與信號轉導途徑的分子，它們在接收到細胞外信號（如激素）後被活化，並將信號傳遞到細胞內部，調節下游的細胞反應。
cAMP 的作用機制是：

1. 接收到細胞外信號後，細胞膜上的受體會啟動細胞內的酶（如腺苷酸環化酶），將 ATP 轉化為 cAMP。
2. cAMP 作為第二信使，其主要功能是結合到細胞內的特定蛋白質上，例如蛋白激酶 A (Protein Kinase A, PKA) 的調節亞基。

此題考查不同代謝途徑產生 ATP 的效率。
A. Fermentation (發酵)：發酵是無氧條件下的能量代謝途徑，通常只涉及糖解作用，產生少量 ATP (每葡萄糖分子淨產生 2 個 ATP)。
B. The Citric Acid Cycle (檸檬酸循環，又稱克氏循環)：在有氧呼吸中，檸檬酸循環的主要產物是少量 ATP（或 GTP，可轉化為 ATP），以及大量的還原性電子載體 NADH 和 FADH2。它本身不直接產生大量 ATP。
C. Glycolysis (糖解作用)：這是細胞質中將葡萄糖分解為丙酮酸的過程，每葡萄糖分子淨產生 2 個 ATP。

此題考查有絲分裂紡錘體 (mitotic spindle) 的主要組成成分。有絲分裂紡錘體是細胞在有絲分裂過程中形成的結構，負責將姐妹染色分體分離到細胞的兩極。
紡錘體主要由微管 (microtubules) 組成。微管是一種細胞骨架結構，由微管蛋白 (tubulin) 單體聚合而成。

此題考查 DNA 複製過程中 RNA 引物的合成。DNA 複製需要一個起始點，這個起始點是由 RNA 引子 (RNA primer) 提供的。RNA 引子是一小段 RNA，由特定的酶合成。
A. Helicase (解旋酶)：負責解開 DNA 雙螺旋，分離成單鏈，為複製提供模板，但不合成 RNA 引子。
B. Topoisomerase (拓撲異構酶)：負責緩解 DNA 複製過程中產生的超螺旋應力，也不合成 RNA 引子。

此題考查真核生物 mRNA 加工過程中，5' 端帽 (5' cap) 和 3' 端 poly-A 尾 (poly-A tail) 的共同功能。
在真核生物中，新轉錄出的前體 mRNA (pre-mRNA) 需要經過一系列的加工才能成為成熟的 mRNA，這些加工包括：

1. 5' 帽的添加 (capping)：在 mRNA 的 5' 端添加一個特殊的結構（通常是 7-甲基鳥苷酸）。
2. Poly-A 尾的添加 (polyadenylation)：在 mRNA 的 3' 端添加一連串的腺嘌呤核苷酸。
3. 剪接 (splicing)：去除內含子 (introns)，連接外顯子 (exons)。

5' 帽和 poly-A 尾的主要功能包括：

• 促進成熟 mRNA 從細胞核運輸到細胞質。
• 保護 mRNA 免受核酸酶的降解，延長 mRNA 的壽命。

此題考查核移植 (nuclear transplantation) 實驗中，用於產生複製動物（如複製羊）的細胞核來源。核移植是創建複製動物的關鍵技術，其原理是將一個體細胞的細胞核移植到一個去核的卵細胞中，然後誘導其發育。
實驗的成功與否很大程度上取決於供體細胞核的「重編程」(reprogramming) 能力，即細胞核中的基因表達模式能否被重置為胚胎早期階段的狀態。
A. Blastomeres of a 4-cell stage embryo (4 細胞胚階段的胚胎細胞)：這些細胞處於早期胚胎發育階段，具有較高的全能性 (pluripotency)，其細胞核的重編程相對容易。
B. 256-cell stage embryos (256 細胞胚階段的胚胎細胞)：隨著胚胎發育的進行，細胞的分化程度逐漸增加，細胞核的重編程能力會下降。

此題考查在基因組內移動 DNA 的機制，特別是通過 RNA 中介的過程。
A. Transposon (轉座子)：轉座子是基因組中的一段 DNA 序列，可以透過「切-粘」機制 (cut-and-paste) 或「複製-插入」機制 (copy-and-paste) 在基因組內移動。切-粘機制不涉及 RNA 中介。複製-插入機制可能涉及 RNA 中介，但更常見的是通過 DNA 中介的複製。
B. Retrotransposon (逆轉座子)：逆轉座子是一類特殊的轉座子，它們的移動過程涉及 RNA 中介。

核心觀念

本題考查群落中三類重要物種的定義與區別：

• 基礎種（foundation species）：以自身的數量、體型、生物量或棲地形成作用，建立並維持群落的物理結構，通常具有高豐度或大生物量。
• 關鍵種（keystone species）：對群落結構與功能具有遠超過其相對豐度的影響，通常不一定數量多、體型大。
• 生態系工程師（ecosystem engineers）：透過改變物理環境，直接或間接影響其他物種資源與棲地的人，重點在於「改造環境」的功能，不以體型大或數量多為必要條件。

解題方法

題幹的判斷關鍵是「usually with a large size or high abundance」，也就是「通常具有較大的體型或較高的豐度」。

將此特徵與各類物種的核心定義比對：

1. 若物種本身數量多、占有較大生物量，並在群落中形成主要結構，符合基礎種。
2. 關鍵種的特色是「影響力與豐度不成比例」，不以數量多為判準。
3. 生態系工程師的特色是「改變環境」，不以大體型或高豐度為定義。

因此，正確答案為基礎種。

選項分析

A. Foundation species

正確。基礎種通常具有高豐度、大體型或大生物量，能形成群落的主要結構，並提供其他物種棲息、躲藏或取食的環境。

例如森林中的優勢樹種、珊瑚礁中的造礁珊瑚，皆可透過大量生物量或結構作用影響整個群落。這些物種的存在會改變光照、溫度、濕度、空間與資源分布，因而影響許多其他物種。

此題考查關於病毒的敘述，找出錯誤的選項。
A. Viruses can replicate by themselves. (病毒可以自行複製)：這是錯誤的。病毒是絕對的細胞內寄生體，它們缺乏自行複製所需的細胞器和代謝系統。病毒必須感染宿主細胞，並利用宿主細胞的機制來複製其遺傳物質和合成病毒組件。
B. Viruses can insert their genes into the host genome. (病毒可以將其基因插入宿主基因組)：這是正確的。

此題考查單株抗體 (monoclonal antibodies) 和多株抗體 (polyclonal antibodies) 的區別，找出關於單株抗體的錯誤敘述。
A. monoclonal antibodies can only recognize a specific antigenic determinant on a given antigen. (單株抗體只能識別給定抗原上的特定抗原決定基)：這是正確的。單株抗體是由單一 B 細胞克隆產生的，因此它們都識別相同的抗原決定基 (epitope)。
B. they can both be collected from serum. (兩者都可以從血清中收集)：這是錯誤的。多株抗體通常可以從動物（如兔子、馬）的血清中收集，因為免疫動物會產生針對多種抗原決定基的抗體。

此題考查精子 (sperm) 在受精過程中，用於消化卵細胞的卵丘 (jelly coat) 的酶的儲存位置。
A. Plasma membrane (質膜)：是精子的外層，不儲存消化酶。
B. Acrosome (頂體)：頂體是精子頭部前端的一個囊狀結構，由高基氏體演變而來。

此題考查果蠅 (fruitflies) 發育過程中，決定體節發育模式的關鍵基因。果蠅是發育生物學研究中的經典模式生物。
果蠅的早期胚胎發育經歷了精確的模式形成過程，包括體節 (segmentation) 的形成。這個過程由一系列基因調控，大致分為三個階段：

1. ગ્રુપ જનીનો (Maternal effect genes)：決定胚胎的前後軸。
2. ગ્લુપ જનીનો (Gap genes)：將胚胎劃分為幾個大的區域。
3. ગ્લુપ જનીનો (Pair-rule genes)：在每個區域內決定體節的模式。
4. ગ્લુપ જનીનો (Segment polarity genes)：確定每個體節內部的精確模式。

此題考查骨骼肌收縮過程中離子的作用。肌肉收縮是一個複雜的過程，涉及到神經衝動、肌細胞膜電位的變化、鈣離子的釋放以及肌動蛋白和肌球蛋白的相互作用。

1. 神經衝動傳遞到肌纖維末端，釋放乙醯膽鹼，引起肌細胞膜去極化。
2. 去極化信號通過 T 小管傳遞到肌細胞內部。
3. 觸發肌漿網 (sarcoplasmic reticulum) 釋放儲存的鈣離子 ($Ca^{2+}$)。
4. 鈣離子與肌鈣蛋白 (troponin) 結合，引起構象變化。

此題考查植物的生命週期類型。
A. Biennial (二年生植物)：這類植物需要兩個生長季節來完成其生命週期。第一年，它們通常只進行營養生長（如長出葉子和根），並可能儲存養分。第二年，在適當的環境條件（如低溫春化）刺激下，它們會開花、結實，然後死亡。這與題幹描述的「長一年，不開花，再長一年，開花後死亡」完全相符。

此題考查植物頂端分生組織 (apical meristems) 的位置。頂端分生組織是植物中負責莖和根伸長生長的主要組織。
A. only in roots (僅在根中)：錯誤，根和莖都有頂端分生組織。
B. only in shoots (僅在莖中)：錯誤，根和莖都有頂端分生組織。

此題考查種子植物 (seed-producing plants) 除了種子之外的獨特特徵。
A. Pollen (花粉)：花粉是雄配子體，是種子植物繁殖的重要組成部分，它攜帶精細胞，並在授粉過程中傳播。在種子植物出現之前，蕨類植物等是有孢子的，需要水來傳播精子，而花粉的出現使得植物能夠在陸地上繁殖。因此，花粉是種子植物的一個關鍵特徵。
B. Lignin present in cell walls (細胞壁中存在木質素)：木質素是一種複雜的聚合物，賦予植物細胞壁強度和剛性，使其能夠支持植物直立生長。

此題考查種子相較於孢子 (spores) 的優勢。
A. using wind as a dispersal agent (利用風作為傳播媒介)：許多孢子（如蕨類孢子）和種子都可以通過風傳播。這不是種子獨有的優勢。
B. relying on animals for pollination (依賴動物授粉)：雖然許多種子植物演化出依賴動物授粉的機制，但這並非所有種子植物的特徵，且某些孢子植物也可能間接被動物影響。

此題考查植物激素在果實成熟過程中的作用，特別是關於香蕉的運輸和儲存。
果實的成熟是一個複雜的生理過程，其中乙烯 (ethylene) 是一種關鍵的植物激素，它在許多果實的成熟過程中起著啟動和調節作用，特別是對於「呼吸躍變型」果實 (climacteric fruits)，如香蕉、蘋果、番茄等。乙烯會促進果實軟化、轉色、風味物質的產生等。
A. Auxin (生長素)：生長素主要與植物的生長和發育有關，如細胞伸長、根的形成等，對果實成熟的直接影響較小。

此題考查植物的顏色與授粉方式之間的關聯。
題目中提到兩種植物：

1. 針葉樹 (conifers) 的未成熟球果（通常是雌球果）在授粉前是綠色的。
2. 草 (grasses) 的花是顏色不顯眼的。

這些特徵暗示了它們的授粉方式。
A. Their pollinating insects are probably color blind. (傳粉昆蟲可能是色盲)：如果植物依賴昆蟲授粉，通常會演化出鮮豔的顏色來吸引昆蟲。顏色不顯眼或綠色（與葉子顏色相似）不適合吸引依賴視覺的昆蟲。

此題考查人口增長對環境和社會可能造成的影響。
A. increase in disease-causing organisms (致病生物增加)：人口增長可能導致更密集的人類居住，增加疾病傳播的機會，但這不一定意味著致病生物本身的數量會增加，而是傳播風險增加。
B. reduction in available medicines (可用藥物減少)：人口增長對藥物供應的影響不直接，甚至可能因為研究投入增加而使藥物種類增多。

核心觀念

植物授粉成功，是指花粉成功到達同種植物的柱頭，並促成受精。受精後，子房可發育成果實，因此果實的形成與產量可作為授粉成功的指標之一。

解題方法

先判斷「果實產量」直接反映植物生命史中的哪個環節。若花朵授粉不足，能發育成果實的花通常會減少；比較不同處理組或不同環境下的結果數量與產量，便可評估授粉是否成功。因此，本題最適合用果實產量調查的是授粉成功。

選項分析

• A. 初級生產力：錯誤。 初級生產力是生產者在單位時間內固定能量或製造有機物的速率，通常以植物總生物量增加量或碳固定量衡量。果實只是植物產出的其中一部分，不能單獨代表整體初級生產力。

核心觀念

本題考查植物激素 auxin（生長素） 的主要生理功能，以及生長素與其他植物激素共同調控植物發育的概念。

生長素常參與：

• 頂端優勢（apical dominance）
• 向光性（phototropism）
• 果實發育（fruit development）
• 維管束，尤其是木質部的分化（xylem differentiation）

題目關鍵字是 ONLY to auxin，也就是判斷哪一項最能視為生長素特別直接、核心的作用，而不是生長素與其他激素共同造成的過程。

解題方法

逐一檢查各選項是否需要其他植物激素共同參與：

1. 若該過程明顯由生長素與細胞分裂素、吉貝素或其他激素共同調控，則不屬於「only auxin」。
2. 若該過程的主要誘導訊號與生長素濃度或分布直接相關，且生長素是關鍵決定因子，則可選為答案。

依此判斷，最符合題意的是 xylem differentiation。

選項分析

A. apical dominance（頂端優勢）錯誤

頂芽產生的生長素會向下運輸，抑制腋芽生長，因此形成頂端優勢。然而，此作用並非只由生長素完成。

生長素會調節莖部的細胞分裂素與獨腳金內酯（strigolactone）訊號：

• 生長素通常抑制腋芽附近的細胞分裂素形成或作用。
• 生長素可促進獨腳金內酯的合成。
• 細胞分裂素通常促進腋芽生長。
• 獨腳金內酯則抑制側芽生長。

因此，頂端優勢是生長素、細胞分裂素與獨腳金內酯共同調節的結果，不是 only auxin。

B. phototropism（向光性）錯誤

植物受到單側光照時，生長素會重新分布到莖的背光側。背光側細胞因生長素促進伸長而成長較快，使莖彎向光源。

其基本機制可表示為：

此題考查發展植物生物技術（Plant Biotechnology）的最佳論點。植物生物技術包括基因工程、組織培養等，旨在改良植物性狀、提高產量、抗病蟲害等。
A. Genetically modified (GM) plants can provide greater plant productivity on the same amount of land. (基因改造植物能在相同土地面積上提供更高的產量)：這是植物生物技術的一個重要目標和潛在優勢。通過基因工程，可以改良作物的生長速率、抗逆性、養分利用效率等，從而提高產量，這對於滿足日益增長的人口對糧食的需求至關重要。

核心觀念

長日植物的開花主要取決於「連續黑暗期是否短於臨界夜長」，而非單純計算 24 小時內的總光照時數。

本題臨界夜長為 9 小時：

• 連續黑暗期 $<9$ 小時：可誘導長日植物開花。
• 連續黑暗期 $\geq 9$ 小時：會抑制開花。

長日植物也可稱為短夜植物；夜晚只要被光線中斷，連續黑暗時間就會重新計算。

解題方法

逐一找出每個選項中「最長的連續黑暗期」，再與臨界夜長 9 小時比較。

判斷式為：

若黑暗期中出現一次光照閃光，原本的連續黑暗會被打斷，必須分段計算。

選項分析

A. 14 小時光／10 小時暗

黑暗期連續達 10 小時：

連續黑暗時間超過臨界夜長，會阻止長日植物開花。此項正確。

B. 4 小時光／8 小時暗／4 小時光／8 小時暗

此題考查不同大陸上，演化上無關的兩個植物物種，在相同生物群落 (biome) 中出現相似性狀的最可能機制。
A. Gene flow (基因流)：基因流是指由於個體遷移，基因在族群間的傳遞。這通常發生在同一物種的不同族群之間，或者關係較近的物種之間。對於演化上無關的物種，基因流不是導致相似性狀的主要原因。
B. Convergent evolution (趨同演化)：趨同演化是指兩個或多個演化上無關的物種，由於生活在相似的環境條件下，各自獨立演化出相似的適應性狀。例如，在沙漠環境中，不同物種的植物都演化出儲水組織、減少蒸散的葉片等。

核心觀念

本題考花器官位置與自花授粉的關係。具有完整雌蕊與雄蕊的兩性花，若柱頭與花藥位置接近，花粉較容易直接落到同一朵花的柱頭上，因此較可能自花授粉並表現自交親和性（self-compatibility）。

A、B 顯示柱頭與花藥高度不同，屬於異型花柱（heterostyly）的形態，有助於減少自花授粉、促進異花授粉。

解題方法

觀察每個花的：

1. 是否同時具有雄蕊與雌蕊。
2. 花藥與柱頭是否接近，花粉能否容易接觸同花柱頭。

其中，雄蕊與雌蕊位置越接近，越有利於自花授粉；只有雄蕊而沒有雌蕊的花則無法自行形成種子。

選項分析

此題考查植物生長中最常作為限制性營養素的元素。植物生長需要多種元素，其中一些是大量元素（macronutrients），另一些是微量元素（micronutrients）。限制性營養素是指在環境中含量不足，從而限制植物生長速率的元素。
A. Nitrogen (N), Oxygen (O), Hydrogen (H)：氧和氫是水的主要成分，碳是 $CO_2$ 的成分，這三者是植物構成有機物最基本的元素，通常不會是限制性營養素，除非在極端環境下（如缺水或缺 $CO_2$）。
B. Carbon (C), Sodium (Na), Chlorine (Cl)：碳是基本元素。鈉和氯是某些植物所需的微量元素，但不是最常見的限制性營養素。

此題考查群落 (community) 中物種間的攝食關係所決定的群落特徵。
A. Ecological niche (生態位)：生態位是指一個物種在生態系統中的位置和作用，包括其棲息地、食物來源、與其他物種的相互作用等。攝食關係是生態位的一部分，但不能完全決定整個生態位的概念。
B. Secondary succession (次生演替)：次生演替是指在原有生態系統被干擾後（如火災、洪水）重新恢復的過程。它涉及群落結構和物種組成的變化，攝食關係是其中一個影響因素，但不是由攝食關係直接決定的群落特徵。

此題考查菌根 (mycorrhizae) 與長綠樹根之間的種間相互作用。菌根是由真菌和植物根系形成的共生體。

• Mycorrhizae (菌根)：通常指真菌。
• Evergreen tree roots (長綠樹根)：指樹木的根。

菌根的真菌與植物根系之間是互利共生關係 (mutualism)。

• 真菌從植物根系獲取碳水化合物（光合作用產物）。

此題考查族群增長模型從指數增長 (exponential growth) 轉變為邏輯斯諦增長 (logistic growth) 的原因。

• 指數增長模型：假設資源無限，族群以恆定的速率增長。
• 邏輯斯諦增長模型：考慮到資源有限，當族群規模增大時，增長速率會減慢，最終達到環境容納量 (carrying capacity, K)。

指數增長轉變為邏輯斯諦增長，意味著族群增長速率開始受到限制。這種限制通常是由於環境因素引起的。
A. removal of predators (移除捕食者)：移除捕食者通常會導致獵物族群的增長速率加快，可能使族群更趨向於指數增長，而不是減緩。

此題考查分子鐘 (molecular clock) 的概念。分子鐘理論認為，在演化過程中，某些基因或蛋白質序列的變異速率在長時間內大致保持恆定，可以用來估計物種分化的時間。
要使一個基因能夠作為分子鐘，它必須具備以下特徵：
A. A reliable average rate of mutation (可靠的平均突變率)：這是分子鐘理論的核心假設。如果一個基因的突變率在演化過程中相對恆定，那麼就可以通過比較不同物種該基因序列的差異，來推斷它們分化的時間。
B. A large number of base pairs (大量的鹼基對)：雖然鹼基對數量多可以提供更多的變異位點，但這本身並不能保證突變率的恆定性。

此題考查構建系統發生樹 (phylogenetic tree) 時，引入參考物種的目的。
構建系統發生樹的目的是推斷物種之間的演化關係。為了準確地確定一個物種群（在這裡是七種蘭花）的演化關係，通常需要引入一個「外群」(outgroup)。
A. to see if the lily is an ancient orchid species (看看睡蓮是否是古老的蘭花物種)：睡蓮 (lily) 和蘭花 (orchid) 是不同的植物類別，睡蓮不是蘭花的一個古老物種。
B. to demonstrate likely genetic similarities (展示可能的遺傳相似性)：雖然引入其他物種可以展示遺傳相似性，但這不是構建系統發生樹的主要目的。

此題考查人類遺傳變異的主要來源。
A. Genetic drift (基因漂變)：基因漂變是隨機的等位基因頻率變化，在小族群中影響較大，是遺傳變異的來源之一，但對於全人類族群而言，其影響不如其他因素。
B. Environmental effects (環境效應)：環境效應會影響基因的表現型，但它本身不是遺傳變異的來源，而是改變表現型。
C. New mutations that occurred in the preceding generation (前代發生的新突變)：突變是產生新等位基因和遺傳變異的根本來源。然而，對於全人類族群而言，相較於其他機制，新突變的發生頻率相對較低，且其對整體變異的貢獻通常不如基因重組。

核心觀念

研究基因在腦部發育中的功能，重點是建立「基因改變造成發育表型改變」的因果證據。單看基因在腦中的表現，能指出它可能參與發育，卻不足以證明它具有功能。

常用證據包括：

• 失去功能：抑制或移除基因，觀察發育是否異常，可檢驗該基因是否為正常發育所需。
• 增加功能：提高基因表現，觀察是否促進或改變特定發育過程，可檢驗其功能效果。
• 救援實驗：在失去功能的背景中補回正常基因，若表型改善，可支持表型確由該基因缺失造成。

解題方法與實驗設計

選擇小鼠作為模式生物。 小鼠與人類同屬哺乳類，腦部發育過程及許多相關基因具有高度保守性，因此適合研究與哺乳類腦部發育相關的基因功能。小鼠也具備成熟的基因改造與組織分析方法，能從胚胎發育一路追蹤到出生後的腦部結構。

1. 確認基因的表現位置與時間
   在不同胚胎時期及出生後腦部，利用原位雜交、免疫染色或報導基因，觀察該基因及其蛋白質在腦區與細胞中的分布。此步驟可界定後續分析的發育時期與腦區。

2. 建立失去功能模型
   以基因剔除或條件式基因剔除降低、移除目標基因功能。若全身剔除造成胚胎死亡或廣泛影響，可利用組織專一或時序可控的重組酶系統，在特定腦區、細胞類型或發育時期剔除基因，以減少其他組織效應的干擾。

3. 分析腦部發育表型
   比較基因改造組與同窩對照組，檢查腦部大小、腦區形成、神經前驅細胞增殖、神經元分化、細胞遷移、軸突投射及細胞死亡等指標。

核心觀念

動作電位是神經元等可興奮細胞受到足夠刺激後，細胞膜電位快速、短暫且具全有或全無特性的變化。膜電位是細胞內相對於細胞外的電位差；靜止時細胞內通常較負，動作電位期間則依序經歷去極化、再極化與過極化。

各階段膜電位變化的主要離子如下：

解題方法

判斷每個階段的主要離子，可從「電壓閘控離子通道的開關」切入：

核心觀念

環境容納量（carrying capacity，$K$）是特定環境中，某物種能長期維持的最大族群數量。植物的生長與繁殖仰賴光合作用；在其他條件相近時，日照越充足，植物可取得的能量通常越多，生產有機物的能力也越強。

解題方法

題目給定的比較因素是不同緯度的日照強度。赤道日照通常較強，植物可利用較多光能進行光合作用，累積較多生物量，並支持較大的族群。因此，依題目所提供的條件推論，赤道植物的環境容納量高於高緯度植物。

核心觀念

「生物多樣性熱點」（biodiversity hotspot）是具有高度特有種、同時受到嚴重棲地破壞威脅的地理區域。依常用的國際保育標準，一個區域須同時符合兩項條件：

1. 至少有 1,500 種特有維管束植物，約占全球維管束植物物種的 $0.5\%$。
2. 原始自然植被至少已喪失 70%，也就是剩餘面積不超過原始面積的 $30\%$。

解題方法