文 | 学识说
编辑 | 学识说
«●—【前言】—●○»
生命是如此多样化，但生命也以统一为特征，或者可以理解为，具有所有生物都有共同点的特征。
其中一个特征是遗传密码，这是控制细胞如何使用DNA中的遗传信息的规则。
另一个统一的特征是，执行所有细胞活动的细胞器的存在。如“生命之树”中所示的各生物体间，祖先关系的模型。所有的生物都有特定的基因，但没有两种类型的生物拥有相同的全套基因。
生物学家建立“生命之树”的一种方法是，将拥有更多相似基因集的生物体放置在“生命之树”的更近的分支或谱系上。它们把更远的生物放在更远的分支上。各种生物的位置产生了一棵“树”，它连接着生命的多样性。
那么，“生命之树”是如何代表生命多样性的统一性的呢？科学家们认为，所有的生物都是由一个共同的祖先进化而来的。
因此，所有的生命都是相连的。然而，也有许多不同的谱系代表着不同的物种。这种多样性源于基因变化多年来不断积累的事实。此外，生物体在适应自己的特殊环境时也会发生变化。
«●—【生命的三个领域】—●○»
请注意，在“生命之树”中有三个主要的分支。生物学家称这些区域，是所有生物体领域的主要细分部分。
这三个领域分别是细菌、古细菌和真核生物。细菌和古生菌的细胞不如真核生物复杂。后面会更详细地描述了这些领域。请注意，最大和最熟悉的生物，动物、植物和真菌，占据了“树”真核分支的部分。
另一种将生物体分组的系统，将所有的生命分为六大类，称为王国。
这六个王国包括真核生物领域内的四个王国（动物王国、植物王国、真菌王国和原生生物王国），一个王国在古细菌王国（古细菌王国）和一个王国在细菌王国（细菌王国）。
许多生物学家认识到这六个王国和三个领域，但一些生物学家使用其他的分组系统。
«●—【生物相互依存】—●○»
生态学，是生物学中研究生物相互作用和与环境互动的分支。生态学家研究单一物种和生态系统（EK-oh-SIS-tuhmz）。
生态系统是由生物物种及其物理环境组成的群落。这些研究表明，生物体相互依赖，也依赖于矿物质、营养物质、水、气体、热量和其物理环境中的其他元素。
例如，一只黑豹吃一只鸟，它吃树上的坚果。这种树需要二氧化碳和水。二氧化碳是所有动物的主要副产品
厄瓜多尔，亚马逊河流域的热带雨林，支持着种类繁多的动植物，它们都生长在一层非常肥沃但薄薄的表土之上。
科学家们现在认识到人类对世界环境的巨大影响。数百万年来，热带雨林一直作为稳定但脆弱的环境存在。
这些森林在全球环境中发挥着至关重要的作用。近年来，人类已经砍伐了大片的森林。这些森林的破坏，加上其他地区的其他生态变化，可能影响地球上的所有生命。
«●—【生命的进化】—●○»
个体生物体在其一生中会发生变化，但它们的基本遗传特征并没有改变。
然而，生物体的数量，确实会随着时间的推移而变化，或进化。修正的血统，是种群内的遗传特征，随代代变化的过程，基因上不同的种群和新物种可以发展。
进化作为生物学中的一个主题，帮助我们理解“生命之树”的各个分支是如何形成并随着时间的推移而发生变化的。它还解释了今天活着的生物是如何与过去活着的生物有联系的。最后，它帮助我们理解生物体外观和行为方式的机制。
«●—【自然选择】—●○»
生物种群随时间变化的能力，对于在不断变化的世界中生存非常重要。根据自然选择的进化理论，具有某些有利特征的生物体，比缺乏这些特征的生物体更能成功地生存和繁殖。
自然选择的一个产物，是生物体对其环境的适应。适应是提高个体生存和繁殖能力的特征。
例如，在下雪的地方，白色皮毛和短耳朵的兔子！
如图a中的兔子，可能比那些黑皮毛和长耳朵的兔子，更容易避开捕食者和冻伤的耳朵。因此，下一代的兔子将会有更大比例的，携带白毛和短耳基因。
相比之下，如图b所示，棕色的长耳兔在炎热的沙漠环境中，能更成功地存活和繁殖。
具有有利性状的生物体，生存和繁殖成功导致生物体种群的变化。这种修正的下降，是解释我们今天在地球上看到的生物多样性的一个重要因素。
«●—【对生物学的研究】—●○»
好奇心会引导我们提出有关生活的问题。科学提供了一种回答关于自然世界的这些问题的方法。
科学是一种包含形成和检验假设的系统方法。更重要的是，科学依赖于证据，而不是信念来得出结论。
«●—【科学作为一个过程】—●○»
科学的特点是一种有组织的方法，称为科学方法，来学习自然世界是如何工作的。科学的方法是基于两个重要的原则。
第一个原则是，自然世界中的事件是有自然原因的。例如，古希腊人认为闪电和雷声的发生是因为一个超自然的神宙斯从天上投掷了雷电。
相比之下，科学家认为闪电和雷声是由大气中的电荷造成的。当我们试图解决一个来自自然的谜题时，所有的科学家，都接受解决这个谜题是有自然原因的。
科学的第二个原则是一致性。统一是指自然的基本法则在任何地方和任何时候都以同样的方式运作。例如，科学家们假设重力定律在火星上和在地球上的工作方式相同。
«●—【科学方法的步骤】—●○»
虽然没有单一的方法来进行科学研究，但科学研究涉及到一系列共同的步骤。
1.科学的过程始于一个观察过程。观察是一种感知自然发生的事情，导致某人提出问题的行为。
2.人们试图通过形成假设（单数，假设）来回答这个问题。假设是对自然世界的一个特定方面的功能方式的解释。
3.预测是一种声明，预测在测试情况下会发生什么。对每个假设都记录了一个预测。
4.一个实验被用来检验一个假设及其预测。
5.一旦实验结束，数据就被进行分析并用来得出结论。
6.数据分析后，数据和结论被传达给科学同行和公众。通过这种方式，其他人可以验证、拒绝或修改研究者的结论。
«●—【观察和提问】—●○»
科学的方法，通常从对自然的一种无法解释的观察开始。
例如，几千年来，人们一直注意到，猫头鹰可以在几乎完全黑暗的环境中捕捉猎物。一个观察结果可能会提出问题。对猫头鹰的观察提出了这样一个问题：猫头鹰如何在黑暗中探测到猎物？
«●—【形成一个假设】—●○»
在陈述一个问题后，生物学家列出一个科学问题的可能答案——假设。
好的假设回答了一个问题，并且可以在自然界中进行测试。
例如，关于猫头鹰如何在夜间捕猎的问题，有几个可能的假设：
- 猫头鹰在黑暗中通过敏锐的视觉捕猎；
- 猫头鹰通过高超的听觉捕猎；
(c)猫头鹰通过探测猎物的体温来捕食。
«●—【预测】—●○»
为了验证一个假设，科学家们做出了一个在逻辑上遵循这个假设的预测。如果每个假设都是正确的，那么预测就会是预期会发生的事情。
例如：
如果假设(a)是正确的，（猫头鹰通过敏锐的夜视来捕猎），那么人们就可以预测，猫头鹰只会在明亮或黑暗的房间里扑向老鼠。
如果假设(b)是正确的（猫头鹰通过听觉捕猎），那么我们就可以预测，在一个有灯光的房间里，猫头鹰会突然靠近老鼠的头部。但是，在一个黑暗的房间里，猫头鹰应该会靠近附着在老鼠身上的一片沙沙作响的叶子。
如果假设(c)是正确的（猫头鹰通过感知身体的热量来捕猎），那么无论房间条件如何，猫头鹰都会只攻击猎物，因为猫头鹰是通过探测猎物的体温来捕猎的。
请注意，这些预测使得很难区分视觉和体温假说。原因是，这两种假说都预测猫头鹰可以在黑暗的房间里抓住老鼠。
此外，这三个假设并没有消除，所有其他可能影响猫头鹰如何找到猎物的因素。然而，测试预测可以让一个人开始拒绝假设，从而更接近于确定一个问题的答案。
«●—【设计实验】—●○»
生物学家经常通过建立一个实验来检验假设。下图就概述了一个实验，以测试猫头鹰在夜间捕猎的假设。
首先，实验人员设置了一个房间，一边有一个猫头鹰的栖息地，另一边有一个小陷阱门，用来释放老鼠。然后，他们用一根绳子把一片叶子绑在每只老鼠的尾巴上，然后把每只老鼠放到房间里。
接着，每只老鼠都默默地穿过房间，但树叶跟在后面，发出沙沙作响的嘈杂声。在一半的试验中，灯都是亮着的。在另一半时间里，房间里很黑。
技术人员用猫头鹰看不见的红外光录下了房间里的所有动作。然后，研究人员观看了这些视频，并测量了猫头鹰相对于每只老鼠头部的攻击位置。
«●—【执行实验】—●○»
许多科学家使用一个受控的实验来检验他们的假设。一个对照组实验比较了一个实验组和一个对照组，并且只有一个变量。
对照组提供了一个正常的标准，生物学家可以用来比较实验组的结果。实验组与对照组除一个因素外相同。实验者操纵自变量，有时也被称为被操纵的变量。
猫头鹰实验中的自变量是，是否有光。在猫头鹰实验中，对照组在光线下捕猎，实验组在黑暗中捕猎。除了改变自变量外，科学家还可以观察或测量另一个被称为因变量或响应变量的因素，因为它受到自变量的影响。
在猫头鹰的实验中，因变量是从猫头鹰的攻击到老鼠的头部的距离。
«●—【测试实验】—●○»
一些受控实验是用“盲法”进行的。换句话说，给结果评分的生物学家并不知道一个给定的受试者是实验组还是对照组。
参考文献：
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《生命的冒险：从抗风蜥蜴到变身乌贼，迷人的气候变化生物学》[J].
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