達爾文的進化論
Survival of the Fittest
 “Survival of the Fittest”
適者生存
但怎麼解釋
“Arrival of the Fittest”? 適者怎麼蹦出來的?
● 地球 46億年前生成, 最早的有機體和原始生物是怎麼生成的?
● 如何從零演化成現代近９百萬種的生物?
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神導進化論
Theistic Evolution
●物理定律引導出的進化論, 或許以後將被証實
但.….
● 誰創造出物理定律 ?
● 創造萬物的基本元素如何形成?
● 進化論很難解釋 spiritual soul (靈性)
John Pope II in 1996:
''If the human body has its origin in living material which
pre-exists it, the spiritual soul is immediately created by
God.''
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Timeline of Universe
46億年前
138億年前, 宇宙產生
50萬年前
38億年前
2.4億年前
進化論
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Abiogenesis (非生物起源論)
有機分子的自然合成
Miller-Urey Experiments in 1950s (假定地球初期没有氧)
Spark  Lightning
水(H2O), 氫(H2), 甲
烷(CH4), 氨 (NH3).
地球後期的冷卻
地球初創期的高温
CH4,NH3
假定地球初期
没有氧. 只有
水, 氮,氫,一/二
氧化碳 
CH4 & NH3
2007年 Miller 死後, 從加州聖
地牙哥大學已封存很久的
glass vials 發現有超過 20種
的胺基酸 (amino acids)
● 自然界僅有20種胺基酸
● 多個 (e.g. 至少44) 胺基酸
串起來, 就是蛋白質(蛋白質控
制人體全部作用)
Miller-Urey 實驗僅發現胺基酸, 但從來沒有發現生命. 所以這個實驗
時常被 Creationists 拿來作文章, 宣稱進化論不可靠.
2017年 Dan
Brown的暢銷書 “Origin” (但是贊同進化論), 也多次提到這個實驗
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簡單的原核細胞 (prokaryotic cell) 和
複雜的真核細胞 (eukaryotic cell)
人體至少有 37兆個細胞, 每一個細胞的活
動
相似處:
●DNA: 遺傳物質
●cell membrance: 細胞壁(保護)
●cytoplam: 細胞質 (化學作用)
●ribosome: 核醣體 (RNA  蛋白質)
●DNA RNA Amino Acids Proteins
●Gene(=幾百至幾萬個 DNA) 決定 proteins組成
●Proteins  控制人體的每一個功能
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DNA/RNA 是怎麼無中生有的?
DNA = ribose backbone + 4 nucleobases
A(Adenine), C(Cytosine), G(Guanine),
T(Thymine)
RNA: T is replaced by U (Uracil)
DNA
的結構
Origins of Prebiological Systems and of Their
Molecular Matrices. New York Academic Press
Oro, J (1967) pp. 137
Fox SW (ed.).
https://books.google.com.tw/books?id=lq_SBAAAQBAJ&pg=PR3&lpg=PR3&dq=Or
igins+of+Prebiological+Systems+and+of+Their+Molecular+Matrices.+New+York+A
cademic+Press&source=bl&ots=0Y1u3cLSH8&sig=ACfU3U0Lb4C2vl0N8rHIoRWnGBqj5Bwag&hl=en&sa=X&ved=2ahUKEwj7rIC07_DiAhXHXLw
KHVtfAIc4ChDoATAAegQICRAB#v=onepage&q=Origins%20of%20Prebiological%
20Systems%20and%20of%20Their%20Molecular%20Matrices.%20New%20York
%20Academic%20Press&f=false
hydrogen cyanide(HCN) + ammonia + H2O
在加熱狀態下, 幾天後可得到 Adenine 或
Guanine 或 Uracil
形成 DNA 的有機體也有可能部分是外來的, 地
球初期有很多隕星撞擊, 這些隕星都帶有一些
有機體, 如下列 NASA 隕石相片
ribose backbone
核糖骨幹
ribose backbone
核糖骨幹
2011年 NASA 隕石電子顯微鏡相片.
圖中多條棒狀物就是比較複雜的原
核細胞細菌的一種, cyanobacteria
(藻青菌), 已能行光合作用
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The First Cell
10億年
(猜測的,因為實驗室僅能複製分子,無法複製 pre-biotic 細胞結構
)
Present
●單體分子在前生物 (pre-biotic) 生態下, 是有辦法自動聚合 成巨
分子(macromolecules). 但想要進化, 這些巨分子一定要能夠複製
●訊息式的巨分子只有蛋白質和核酸 (nucleic acids), 而核酸是唯
一能複製的. DNA/RNA 就是核酸 DNA(DeoxyriboNucleic Acid)
Multicellular organisms
真核細胞+氧化新陳
代謝+光合作用演
化速度和多元化 
First eukaryotes
Oxidative metabolism
Photosynthesis
12億年: 原核細胞演
化成真核細胞
3.8
諾貝爾得主 Jack Szostak 發現由７個或
更少的 amino acids 所組成的 peptide (很
有可能存在於地球的前幾億年間), 有辦法
將 RNA 限制在包囊中 
RNA+membrance 可能是 First Cell
RNA
環繞RNA的細胞膜
First cells
８億年:細胞出現
4.6 Formation of Earth
磷脂細胞膜? 可能
更簡単
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First Cell  Unicellular Eukaryote (真核單細胞)
十幾億年的漫長旅程
真
核
細
胞
包括簡單的真核單細胞
以及複雜的真核多細胞
eubacteria
Cyanobacteria eubacteria
植物
葉綠體
chloroplasts
光合細菌演
化成葉綠體
動物
真菌 原生物 遠古菌
(酵母菌) protist archeobacteria
archeobacteria
真細菌 other
藻青菌
eukaryote
線粒體
mitochondria
線粒體
需氧細菌演
化成線粒體
RNA
細胞核
First Cell
線粒體(有氧化作用) 葉綠體
(有光合作用) 可產生細胞所需
要的能量. 而且線粒體和葉綠
體擁有和細胞核主體 DNA 不
同的 DNA組成, 可獨立演化.
原核細胞
細胞質
線粒體和葉綠體 長期
和原核細胞的內部共
生作用 (endosymbiosis)
漸漸演化成真核細胞
● 也許地球生成的 20億年後, 開始有簡單的真核單細胞
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細胞核裡面的 DNA 要如何演化
才能造就萬物 (Well, 九百萬物)?
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25k genes
500-2M nucleotide
base pairs (27k typical)
DNA mutation
(DNA 突變)
3B
base pairs
2” for
each strand
3.4Å
1k base pairs
Gene
Expression
process of
基因的 DNA basepairs 產生突變的話
(無論是自然的因素或
環境的因素) 
生物體的功能會改變
DNA 
RNA 
Protein
即使在非環境選擇的因素下,
●微生物每一個世代, 約 1/300 DNA 會有突變 (微生物每一世代, hours to days)
●人類每一個世代, 約3.2e9*1.1e-8*2  70 DNA base-pairs 會有突變
物競天擇, 適者生存. 在環境或自然的壓力下, 生物體的 DNA 必然產生突變,
經過調試過的基因, 假如適應環境, 幾個世代下來, 必然保存. 不適應的基因,
必然被淘汰. 幾十億年下來, 可能有幾十兆次的基因調試, 不斷地保存, 淘汰,
保存, 淘汰, 保存, 淘汰, …… 不同的環境, 就會有不同的生物演化.
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Hunger Winter
人類現代史的殘酷的基因突變
1944年９月德軍佔領的荷蘭, 不准食物運到荷蘭北部, 一直到1945年5月.
這造成的大飢荒對人類 DNA的突變, 到1980年代和1990年代才顯現出來.
在這個８個多月飢荒時代, 婦女懷孕生下的小孩子, 長大後有很明顯的肥
胖和心臓問題. 這很容易解釋, 因為營養不良的胎兒, 自然會团積脂肪來
抵抗卡路里的流失. 長大後, 反而很容易肥胖而且有新陳代謝的問題.
但荷蘭大飢荒讓遺傳學家最驚訝的不是這些在飢荒時代懷孕婦女的小孩,
而是她們的孫子孫女. 他(她)們也有同樣的肥胖和心臟問題. 這表示
因飢荒環境所造成的基因突變, 不但會傳給下一代, 而且會有 ”基因記憶”,
再傳給下一代. 也就是, 假如環境有重大改變, 即使是短短的一個世代, 基
因也會有明顯的調適
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生命起源論永遠無法証明??
● 四十幾億年的生命演化, 不太可能在實驗室複製, 但電腦模型可否複製?
● Dan Brown 的暢銷小說, Origin, 就用想像的 E-Wave 量子電腦 (D-Wave 是
第一個量子電腦公司) 呈現幾十億年的生命進化過程
● 2018年 IBM 的 4-qubit QX4量子電腦, 號稱可以模擬達爾文的進化論.
1-qubit for genotype and 1-qubit for phenotype
環境的影響
前一世代
飽受環境的影響
的 phenotype
剛形成的生命體:
genotype: 受 DNA 影響
phenotype: 受環境影響
演化論的電腦模型
現在世代
演化的時間
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