遺傳學

生物曉繁殖（reproduce），而基因（gene）係所有已知生物將自己嘅特徵傳俾下一代嘅基本媒介：每隻生物嘅細胞裏面都有一啲 DNA 份子喺度，呢啲 DNA 份子成雙螺旋（double helix）噉嘅結構，一條 DNA 裏面有能力決定隻生物嘅特徵嘅某個特定區域就為止一個基因，例如想像人嘅 DNA，如果 DNA 當中嘅某一段決定人嘅頭髮顏色－嗰段有 ${\displaystyle A}$ 同 ${\displaystyle B}$ 兩個唔同嘅可能款；身上有 ${\displaystyle A}$ 嘅人會係金頭髮，而身上有 ${\displaystyle B}$ 嘅人會係黑頭髮－噉呢段 DNA 就算係決定頭髮顏色嘅基因^[1][2]。

基因決定咗一隻生物嘅遺傳資訊：一隻生物內部會靠 DNA 嘅基因產生相應嘅 RNA 基因，而由呢啲 RNA 基因嗰度就會產生出蛋白質（protein），跟手呢啲蛋白質就會俾隻生物攞嚟組成身體嘅各種構造，例如動物嘅肌肉以至神經細胞都係要有蛋白質先組成得到；所以一隻生物身上嘅 DNA 會影響佢嘅各種特徵，由肌肉嘅大細（影響佢大唔大力）以至個腦嘅神經細胞嘅數量（影響佢嘅智能同各種認知特性^[3]）等。好多時，就算係極之唔同嘅生物物種身上都會有相同嘅基因，顯示咗唔同嘅生物好多時都需要相同嘅身體功能，舉個例子說明，如果將喺人類當中負責產生胰島素（insulin）嘅基因植入去第啲生物嗰度嗰時，個基因都仲係會扮演生產胰島素嘅功能^[1]。

基因組

無論一隻生物有細胞核定冇細胞核，佢嘅 DNA 都會聚埋一齊形成染色體（chromosomes）嘅結構，一隻生物體內所有細胞嘅染色體嘅總和就係佢個基因組（genome）：

• 喺真核生物（eukaryotes；指啲細胞有細胞核，人類係真核生物）當中，基因組嘅 DNA 主要係位於啲細胞嘅細胞核裏面嘅，又有少部份會喺粒線體入面；
• 喺原核生物（prokaryote；細胞冇細胞核）裏面，DNA 會位於形狀岩岩巉巉嘅擬核（nucleoid）內部^[4]。

舉個例子說明，人類嘅基因組有 23 對染色體，而人類身體差唔多每粒細胞嘅細胞核都有呢 23 對（46 條）染色體喺度。每條染色體都係一條雙螺旋噉形嘅 DNA 份子，而啲 DNA 份子上面有乜嘢基因就因人而異，令到人類個體彼此之間喺身體製造某啲蛋白質嘅能力上有差異，造成身體同心理上嘅個體差異^[5][6]。

性

稍為複雜少少嘅生物，包括所有已知嘅脊椎動物，絕大多數行有性繁殖（sexual reproduction），即係用公同乸兩個性別做繁殖：喺呢啲生物當中，公嘅會提供精子，而乸嘅就會提供卵子，精子有阿爸嘅部份 DNA，而卵子有阿媽嘅部份 DNA；喺受精（fertilization）嘅過程入面，精子同卵子會結合，於是就產生出一個喺遺傳上有少少似阿爸、又有少少似阿媽嘅新個體^[7]。

對於有性繁殖嘅起源，廿一世紀初嘅生物學界仲有唔少爭議^[8]。其中一個見解係，有性繁殖會賦予物種比較大嘅遺傳多樣性－研究表示，靠無性繁殖（asexual reproduction）所生嘅後代同母體係一個板嘅（想像一粒靠自己分裂嚟繁殖嘅細胞，後代淨係有得由母體嗰度攞遺傳物料），所以如果一個物種係靠無性繁殖嚟生新個體嘅話，個物種嘅遺傳多樣性就會低得好交關，令佢哋好多時一旦有一兩種遺傳病，就搞到成個物種受毀滅性嘅打擊；因為噉，有性繁殖喺進化（睇下面）上對一個物種有利^[9][10]。

一個男人（男人係公嘅成年人類）  一個餵緊奶嘅女人（女人係乸嘅成年人類）  顯微鏡下睇到嘅人類精子  一粒人類卵子

現代生物學其中一個基礎係進化（evolution）嘅概念^[11]：想像一個生物物種族群，個族群嘅基因庫（gene pool；指個族群身上嘅基因嘅總和）係 ${\displaystyle x_{0}}$ 噉嘅樣，家吓佢哋做繁殖生下一代，而下一代嘅基因庫係 ${\displaystyle x_{1}}$ 噉嘅樣，因為物競天擇（睇下面）同基因突變（genetic mutation）等嘅原因，${\displaystyle x_{1}}$ 同 ${\displaystyle x_{0}}$ 會有少少差異，而過咗 ${\displaystyle i}$ 代後嘅基因庫 ${\displaystyle x_{i}}$ 可以同 ${\displaystyle x_{0}}$ 有巨大差異，令第 ${\displaystyle i}$ 嘅個體同初代個體唔再算係同一物種－進化就係指一個族群嘅基因庫隨時間嘅變化，以及呢啲變化產生新物種嘅過程^[12][13]。

進化涉及物競天擇（natural selection）嘅過程：喺 1809 年，法國生物學家拉馬卡（Jean-Baptiste Lamarck）提出咗進化嘅諗法，但佢並冇做得到詳細解釋進化嘅機制（即係「點解一個族群嘅基因庫會隨時間變化」）^[14]；喺佢 50 年後嘅查理斯·達爾文（Charles Darwin）提出咗革命性嘅物競天擇概念，達爾文指出，基因會影響一隻動物生存同繁殖嘅能力，例如跑得快啲嘅馬喺野外冇咁容易俾獵食者殺死，身體生產精子能力弱嘅公冇咁大機會會成功生到仔... 等等，因為噉，喺是但一個時間點，是但搵個基因 ${\displaystyle g_{0}}$ ，${\displaystyle g_{0}}$ 嘅第 ${\displaystyle i}$ 個複製品叫 ${\displaystyle g_{0i}}$ ，${\displaystyle g_{0i}}$ 傳到去下一代基因庫 ${\displaystyle x_{1}}$ 嗰度嘅機會率會唔等同於另一個基因嘅一個複製品（${\displaystyle g_{1i}}$ ），即係

${\displaystyle \Pr(g_{0i}\subset x_{1})\neq \Pr(g_{1i}\subset x_{1})}$ ^{[註 1]}

於是下一代嘅基因庫會或多或少噉同上一代嘅唔同，而且長遠嚟講，地球嘅環境會係噉變化（例子可以睇氣候變化），令到「乜嘢基因對生存有利」呢點會係噉變化，例如如果一個地區因為氣候變化而搞到旱災多咗，對於住呢個地區嘅生物嚟講，「令身體保水能力強嘅基因」所賦予嘅優勢就會大咗。如是者，地球上嘅生物物種嘅基因庫就會隨地球環境變化而不斷變（進化）^[15][16]。而基於呢啲概念嘅進化論預測，隨住一個生物族群散佈並且分做唔同嘅次族群，佢哋會慢慢噉適應各自嘅環境，變到彼此之間愈嚟愈唔同－實驗同觀察嘅數據都撐呢個理論^[17][18]。

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