112 年 國立臺灣大學藥學系碩士班《普通生物學（B）》

此題考查動物界的分類，特別是原口動物（Protostomia）與後口動物（Deuterostomia）的劃分，以及 Ecdysozoa 和 Lophotrochozoa 這兩個 Ecdysozoa 主要的演化支。題目中的 "Nematodes"（線蟲）是 Ecdysozoa 的成員，而 "salmon"（鮭魚）屬於脊索動物門（Chordata），脊索動物門屬於 Deuterostomia。因此，我們需要找出選項中代表線蟲（Ecdysozoa）和鮭魚（Deuterostomia）的組合。

線蟲（Nematodes）屬於 Ecdysozoa，這個類群的特徵是具有外骨骼（cuticle）並會經歷蛻皮。
鮭魚（Salmon）是魚類，屬於脊索動物門（Chordata），而脊索動物門是 Deuterostomia 的一員。Deuterostomia 的特徵是在胚胎發育過程中，原腸孔（blastopore）發育成肛門，而口器由第二個開口形成。

此題考查對台灣常見海鮮市場中出現的動物類群的了解，以及生物學分類。我們需要判斷哪個選項的生物類群在台灣的海鮮市場上最不可能被當作食材販售。

選項分析：
(A) Hexapoda（六足亞門）：包含昆蟲。雖然某些昆蟲（如炸蠶蛹、炸蟋蟀）在台灣有食用，但牠們通常不被歸類為「海鮮」。然而，題目問的是「seafood market」，通常是指海洋或淡水水產，昆蟲不屬於此類。
(B) Decapoda（十足目）：包含蝦、蟹等甲殼類。這些是台灣海鮮市場上非常常見且重要的食材。

此題考查對常見動物名稱及其所屬類群（特別是昆蟲綱）的辨識能力。題目列出了一系列動物名稱，要求計算出其中「不是」昆蟲的數量。

首先，我們需要明確昆蟲綱（Insecta）的定義和特徵：具有三對足（六隻腳）、身體分為頭胸腹三部分、通常有一對觸角、一對複眼，以及大多數有翅膀（雖然有些退化或無翅）。

接著，我們逐一辨識列表中的動物：

1. Beetles (甲蟲)：昆蟲，有六隻腳。
2. Butterflies (蝴蝶)：昆蟲，有六隻腳。
3. Spiders (蜘蛛)：不是昆蟲。蜘蛛屬於蛛形綱（Arachnida），有四對足（八隻腳）。
4. Millipedes (馬陸)：不是昆蟲。馬陸屬於多足綱（Myriapoda），身體分節，每節有兩對足（但有些節只有一對）。
5. Centipedes (蜈蚣)：不是昆蟲。

此題考查生態學中生物之間的交互關係。題目描述了兩種生物——烏龜（turtle）和蜻蜓幼蟲（dragonfly larva）——同時以同一種魚（same species of fish）為食。這種情況下，牠們之間就形成了資源的競爭。

當兩個或多個生物為了爭奪有限的資源（如食物、水源、棲息地、配偶等）而發生衝突時，這種關係稱為競爭（competition）。在這個例子中，魚是牠們共同的食物資源，牠們會為了吃到這些魚而相互競爭。

此題考查演化生物學和動物形態學。題目提到長頸鹿（giraffe）的喉返神經（laryngeal nerve）長達 450 公分，並詢問其原因。這是一個經典的演化例子，用於說明演化並非完美設計，而是沿用既有結構並進行修改。

喉返神經（或稱喉部神經）的正常路徑是從腦部（迷走神經分支）向下延伸，支配喉部的肌肉。在大多數哺乳動物中，喉返神經從頸部向下，繞過鎖骨下的動脈（左側繞過主動脈弓，右側繞過鎖骨下動脈），然後再向上返回喉部。

長頸鹿之所以擁有如此長的喉返神經，是因為牠們的演化過程中，頸部逐漸拉長。然而，喉返神經的發育路徑並未隨之改變，而是沿用了其祖先（頸部較短的哺乳動物）的神經路徑。因此，神經需要從腦部向下延伸，繞過心臟附近（或其對應的血管結構），然後再爬升到長頸，才能到達喉部。這就導致了神經變得極長。

此題考查動物消化系統的演化。題目詢問哪個生物擁有「胃血管腔」（gastrovascular cavity）。胃血管腔是一種相對原始的消化腔，具有單一開口，同時負責消化食物和運輸營養。這種結構在較簡單的多細胞動物中常見。

選項分析：
(A) Hydra（水螅）：水螅是刺胞動物（Cnidaria）。刺胞動物具有一個單一的開口，稱為胃（gastrovascular cavity），用於攝食、消化和排泄。因此，水螅具有胃血管腔。

此題考查節肢動物（Arthropods）的循環系統特徵。節肢動物屬於開放式循環系統。

選項分析：
(A) lack of a heart.（沒有心臟）：錯誤。節肢動物通常有一個背側的心臟，將血液泵送到循環系統中。
(B) lack of blood.（沒有血液）：錯誤。節肢動物有血液（hemolymph），雖然其成分與脊椎動物的血液有所不同，但仍有循環的體液。
(C) lack of blood vessels.（沒有血管）：錯誤。

此題考查演化生物學，特別是趨同演化（convergent evolution）。題目指出鳥類和哺乳動物雖然演化自不同的祖先，但都演化出了四腔心（four-chambered heart）。詢問這是什麼演化現象的結果。

四腔心（兩個心房，兩個心室）能將含氧血和缺氧血完全分開，提高血液循環效率，提供足夠的氧氣供應給活躍的新陳代謝，例如飛行（鳥類）或恆溫（哺乳動物）。這種高效的循環系統對於需要大量能量的活動至關重要。

選項分析：
(A) the simplification of the cardiovascular system.（心血管系統的簡化）：錯誤。四腔心是心血管系統複雜化的一種表現，相較於早期脊椎動物（如魚類的兩腔心、兩棲爬蟲類的三腔心），是更精細的分工。

核心觀念

淡水魚體液的溶質濃度高於周圍淡水，屬於高滲體液；周圍環境則相對低滲。水會經由鰓與體表以滲透作用進入魚體，鹽類則容易向外流失。

為維持體內水分與鹽類平衡，淡水魚會：

• 幾乎不喝水，避免攝入過多水分。
• 產生大量稀尿，排出滲入體內的多餘水分。
• 透過鰓等部位主動吸收鹽離子，補回流失的鹽類。

解題方法

先比較魚體與環境的溶質濃度，再判斷水的移動方向。淡水環境相對低滲，因此水進入魚體、鹽類流失。題目問的是淡水魚如何保留珍貴鹽類；符合此環境下滲透調節方式的描述是「幾乎不喝水，並排出大量稀尿」，同時魚會主動吸收鹽離子。

選項分析

此題考查動物的結構支持系統，特別是「靜水壓骨骼」（hydrostatic skeleton）。靜水壓骨骼是一種依靠體腔內液體壓力來支撐身體的結構，常見於蠕蟲、水母、海葵等無脊椎動物。

選項分析：
(A) Hydrostatic skeletons are nonflexible.（靜水壓骨骼是不可彎曲的）：錯誤。靜水壓骨骼的動物通常是柔軟且具有彈性的，可以彎曲和改變形狀。
(B) Hydrostatic skeletons provide little support for muscle action.（靜水壓骨骼對肌肉作用的支撐作用很小）：錯誤。

核心觀念

本題考查動物的演化分類與親緣關係，判斷重點包括：

1. 生物分類階層：界、門、綱、目、科、屬、種。
2. 脊椎動物的分類地位。
3. 肺魚、鮭魚與人類之間的演化親緣。
4. 恐龍與原生動物在現代分類學中的定位。

判斷親緣關係時，應依共同祖先的遠近，而非依外形或生活環境判斷。

解題方法

逐一檢查各選項的分類敘述與演化關係：

• 若某兩類生物具有較近的共同祖先，則親緣關係較近。
• 脊椎動物只是脊索動物門中的一個亞門，不是「門」。
• 現代分類學不再將 Protozoa 視為正式的動物分類群。
• 恐龍的後裔鳥類仍然存在，因此不能籠統地說所有恐龍均已滅絕。

選項分析

(A) Dinosaurs are extinct.

錯誤。

傳統語境中常說恐龍已滅絕，實際上通常是指「非鳥類恐龍」已於白堊紀末滅絕。現代演化分類學將鳥類視為獸腳類恐龍的後裔，因此鳥類可視為現存的鳥類恐龍。

所以，若嚴格以演化分類學判斷，「恐龍已滅絕」並不正確；較精確的說法是：

非鳥類恐龍已經滅絕，但鳥類恐龍仍然存活。

(B) Lungfish are more closely related to human than to salmon.

正確。

肺魚與人類都屬於肉鰭魚類，具有肉質、具肌肉的鰭。人類則是由古代肉鰭魚類演化而來的四足動物。

分類關係可簡化表示為：

$$\text{肉鰭魚類} \begin{cases} \text{肺魚}\\ \text{四足動物} \begin{cases} \text{人類}\\ \text{其他四足動物} \end{cases} \end{cases}$$

此題考查生物化學與動物學的結合，重點在於「幾丁質」（chitin）這種生物分子在動物界的分布。題目描述在實驗室發現一種動物的殘骸，化學分析顯示該動物含有大量的幾丁質。詢問該動物的類別。

幾丁質是一種重要的結構性多醣，它在許多無脊椎動物中作為外骨骼或細胞壁的主要成分。

選項分析：
(A) Mollusc（軟體動物）：軟體動物（如蝸牛、蛤蜊、章魚）的外殼主要成分是碳酸鈣，而不是幾丁質。雖然牠們的軟組織中可能含有少量幾丁質，但「大量」幾丁質則不符合。

此題考查病毒學，比較 DNA 病毒與 RNA 病毒的區別。

選項分析：
(A) only DNA viruses have the genetic materials enveloped by the capsid.（只有 DNA 病毒有被衣殼包裹的遺傳物質）：錯誤。所有病毒，無論是 DNA 病毒還是 RNA 病毒，其遺傳物質（DNA 或 RNA）都被蛋白質外殼（衣殼，capsid）包裹。有些病毒還有額外的包膜（envelope），但衣殼是基本結構。
(B) DNA viruses do not bypass transcription during protein synthesis.（DNA 病毒在蛋白質合成過程中不繞過轉錄）：這是正確的。DNA 病毒的遺傳物質是 DNA，在表達基因合成蛋白質時，需要先經過轉錄（transcription）過程，將 DNA 的信息轉錄成 mRNA，然後 mRNA 再翻譯（translation）成蛋白質。RNA 病毒的遺傳物質是 RNA，其轉錄和複製的機制更為多樣，有些 RNA 病毒（如正鏈 RNA 病毒）可以直接作為 mRNA 進行翻譯，有些則需要 RNA 聚合酶進行複製。但 DNA 病毒的標準途徑是 DNA → RNA → 蛋白質。

此題考查生物學最基礎的分類層級——「域」（Domain）。現代生物學將地球上的所有生物分為三個域。

這三個域是：

1. Archaea（古菌域）：包含一些原核生物，多數生活在極端環境中。
2. Bacteria（細菌域）：包含另一類原核生物，廣泛分布於各種環境。
3. Eukarya（真核生物域）：包含所有真核生物，包括原生生物（Protista）、真菌（Fungi）、植物（Plantae）和動物（Animalia）。

此題考查細胞生物學，關於真核細胞核（nucleus）的起源。目前主流的細胞內共生學說（endosymbiotic theory）認為，真核細胞的某些胞器（如粒線體和葉綠體）是由原核生物被吞噬後，與宿主細胞形成共生關係而演化來的。然而，核的起源則有不同的假說。

關於細胞核的起源，最廣泛被接受的假說是「膜內陷說」（autogenous model）或「膜起源說」。這個假說認為，細胞核是由細胞的質膜（plasma membrane）向內凹陷並包裹遺傳物質而形成的。這種內陷形成了內膜系統，包括核膜。

此題考查細胞結構，比較原核生物（prokaryotic）和真核生物（eukaryotic）的鞭毛（flagella）結構差異。

原核生物的鞭毛與真核生物的鞭毛在結構、組成和運動機制上都有顯著不同。

原核鞭毛：

• 由蛋白質 flagellin 組成。
• 結構簡單，像螺旋槳一樣旋轉運動。
• 附著於細胞壁和質膜上，其馬達位於細胞膜和細胞壁之間。
• 不被質膜包裹。

真核鞭毛：

• 結構複雜，呈「9+2」微管（microtubule）排列，由微管蛋白（tubulin）組成。
• 運動方式是波浪狀擺動。
• 被質膜包裹。

此題考查微生物學，關於格蘭氏染色法（Gram staining）的原理，以及革蘭氏陽性菌（Gram-positive bacteria）和革蘭氏陰性菌（Gram-negative bacteria）細胞壁的結構差異。

格蘭氏染色法的區別主要取決於細胞壁中肽聚醣（peptidoglycan）的含量和結構。

• 革蘭氏陽性菌：細胞壁主要由一層厚厚的肽聚醣組成，其厚度可達 20-80 nm。肽聚醣層中還含有 teichoic acids。
• 革蘭氏陰性菌：細胞壁結構較複雜，主要由一層薄的肽聚醣組成（約 2-7 nm），位於內膜（質膜）和外膜之間。外膜由脂多醣（lipopolysaccharides, LPS）、蛋白質和磷脂組成。

此題考查真菌（Fungi）的繁殖方式，特別是「無性繁殖」（asexual reproduction）。題目列出了一些真菌的結構或繁殖單位，要求找出參與無性繁殖的。

真菌的繁殖方式包括無性繁殖和有性繁殖。無性繁殖通常透過產生孢子（spores）來進行，這些孢子直接由無性生殖結構產生，萌發後長成新的個體。

選項分析：
(A) Conidia（分生孢子）：分生孢子是真菌無性繁殖的典型結構，由分生孢子梗（conidiophore）頂端或側面產生，不包含在子囊或擔子內。

此題考查藻類（algae）的生態學，特別是「藻華」（algal bloom）的現象。藻華是指水體中藻類數量在短時間內急劇增加的現象。題目要求找出關於藻華的錯誤陳述。

選項分析：
(A) they are associated with water disturbed by humans.（它們與受人類干擾的水體有關）：正確。人類活動，如農業和工業廢水排放，會向水體中引入過多的營養物質（如氮和磷），導致藻類過度生長，是藻華的主要原因之一（優養化）。
(B) they occur when algal growth is unchecked.（當藻類生長不受限制時發生）：正確。藻華的發生是因為藻類在適宜的條件下（如充足的營養、陽光、溫度）生長速度非常快，超過了其生長被限制的程度。

此題考查植物學，特別是陸生植物（land plants）的演化和生殖。題目詢問「matrotrophy」的定義。Matrotrophy 指的是母體（matro-）對配子或合子的營養供給（-trophy）。在植物演化中，從水生植物到陸生植物的演變過程中，配子體（gametophyte）和孢子體（sporophyte）的關係發生了變化，其中母體對合子的營養供給是一個重要特徵。

在陸生植物中，受精卵（zygote）發育為胚胎（embryo），而這個胚胎最初是發育在母體配子體（通常是雌性配子體）的結構內，例如在腹器（archegonium）的腹端（venter）內。母體配子體為發育中的胚胎提供營養。

選項分析：
(A) attraction of sperm by the egg.（卵吸引精子）：這是受精過程的一部分，但不是 matrotrophy 的定義。
(B) nourishment of the zygote by the archegonium.（合子由腹器提供營養）：正確。腹器是雌性配子體的一部分，在許多陸生植物（如苔蘚、蕨類）中，受精卵發育在腹器內，由腹器提供營養。這就是 matrotrophy 的一個典型例子。

此題考查維管束植物（vascular plants）的演化趨勢。

選項分析：
(A) above-ground parts becoming structurally similar to the below-ground parts.（地上部分與地下部分在結構上變得相似）：錯誤。維管束植物的演化趨勢是地上部分（莖、葉）和地下部分（根）的功能和結構分化越來越明顯，以適應不同的環境和需求（如光合作用、支撐、吸收水分和礦物質）。
(B) progressive reduction of the sporophyte.（孢子體的逐漸退化）：錯誤。在植物演化史上，從早期植物（如苔蘚）到維管束植物，孢子體（sporophyte）的地位逐漸變得越來越重要，體型增大，壽命延長，而配子體（gametophyte）則相對退化。

此題考查裸子植物（gymnosperms）的特徵，要求找出錯誤的陳述。

裸子植物是種子植物的一個類群，其特徵是種子裸露，沒有果皮包被。

選項分析：
(A) gymnosperm means "naked seed."（裸子植物意為「裸露的種子」）：正確。Gymnosperm 源自希臘語 "gymnos" (naked) 和 "sperma" (seed)。
(B) ovules and seeds are exposed on the surface of sporophylls.（胚珠和種子裸露在孢子葉的表面）：正確。裸子植物的胚珠（發育成種子）通常著生在鱗片狀的葉子（孢子葉，sporophylls）的表面，例如松果。
(C) the female gametophyte produces several archegonia.（雌性配子體產生數個腹器）：正確。在大多數裸子植物中，雌性配子體（發育在胚珠內）會發育出一個或多個腹器（archegonia），其中一個腹器內的卵細胞會與精子受精。

核心觀念

花色主要由三大類色素造成：

1. 類黃酮（flavonoids）：包括花青素（anthocyanins），常形成紅、紫、藍等顏色。
2. 類胡蘿蔔素（carotenoids）：脂溶性色素，主要呈現黃色、橙色與紅色。
3. 甜菜色素（betalains）：包括甜菜紅素（betacyanins），可呈紅紫色，但分布受限，主要見於石竹目植物，通常不是一般花色的主要色素。

因此，題幹第一格應填「類黃酮」，第二格應填「類胡蘿蔔素」。

解題方法

先判斷花色素的主要分類，再對照不同色素的典型顏色：

• 花青素屬於類黃酮，是花瓣中非常重要的色素來源。
• 類胡蘿蔔素常使花呈現黃色、橙色與紅色。
• 甜菜色素雖能造成紅色與紫紅色，但只存在於特定植物類群，不能作為一般花卉紅、橙色的通常答案。

所以完整句意為：

花色最重要的色素是類黃酮；花朵的紅色與橙色通常來自類胡蘿蔔素。

選項分析

• (A) anthocyanins; betacyanins：錯誤。
  花青素確實屬於重要花色素，但甜菜紅素並不是花朵紅色與橙色的通常來源；甜菜色素主要分布於特定的石竹目植物。

此題考查植物與真菌的共生關係，特別是「外菌根」（Ectomycorrhizae）與「內菌根」（Endomycorrhizae）的區別。菌根是真菌與植物根系形成的共生結構，真菌幫助植物吸收礦物質，植物則為真菌提供有機物。

外菌根（Ectomycorrhizae）：

• 真菌菌絲（hyphae）包裹住植物根尖細胞的外層，形成一個「菌套」（mantle）。
• 菌絲從菌套向根皮層細胞間隙延伸，形成「哈提格網」（Hartig net）。
• 真菌通常屬於擔子菌門（Basidiomycota）或子囊菌門（Ascomycota），很少是接合菌門（Zygomycota）。
• 對宿主植物具有一定的專一性，但不如內菌根那麼廣泛。
• 不進入皮層細胞內部。

內菌根（Endomycorrhizae）：

• 真菌菌絲進入植物根皮層細胞內部，形成「囊泡」（vesicles，儲存營養）和「樹枝狀小囊」（arbuscules，進行物質交換）。
• 通常不形成明顯的菌套或哈提格網（除了某些特殊類型）。
• 真菌多為接合菌門（Zygomycota）或子囊菌門（Ascomycota）的成員。

此題考查光合作用（photosynthesis）的「光反應」（light reactions）的產物。光反應發生在葉綠體的類囊體膜上，其主要目的是將光能轉化為化學能，並產生氧氣。

光反應的總體過程可以簡化為：
水（$H_2O$）+ 光能 + NADP$^+$ + ADP + Pi → 氧氣（$O_2$）+ NADPH + ATP

具體來說，光反應的最終產物是：

1. ATP（三磷酸腺苷）：一種高能磷酸鍵化合物，儲存化學能，將用於暗反應（卡爾文循環）中。
2. NADPH（還原型輔酶II）：一種還原型輔酶，攜帶高能電子，將用於暗反應中還原二氧化碳。
3. 氧氣（$O_2$）：作為水的分解產物釋放到大氣中。