坎貝爾生物學

引用

Urry, L. A., Cain, M. L., Wasserman, S. A., Minorsky, P. V., & Orr, R. B. (2020). Campbell Biology (12th ed.). Pearson.

章節概要

第12版共56章，分為八個單元。全書以一章講述生物學主題的開篇章起始，各單元之後是附錄：答案、生命分類、光學顯微鏡與電子顯微鏡的比較，以及科學技能複習。出版社稱這是一部帶領學生走過課程每個單元的教材，幫助學生跨尺度聯繫概念、解讀資料並培養科學技能。以下各節按章號順序編排。

第1章：Evolution, the Themes of Biology, and Scientific Inquiry（演化、生物學的主題與科學探究）

開篇一章介紹貫穿全書的主題，其中以演化居首，同時介紹作為一種工作方式的科學探究。

第1單元：生命的化學（第2–5章）

四章：「The Chemical Context of Life」（生命的化學背景）、「Water and Life」（水與生命）、「Carbon and the Molecular Diversity of Life」（碳與生命的分子多樣性）和「The Structure and Function of Large Biological Molecules」（生物大分子的結構與功能）。它們為隨後的細胞各章提供化學基礎。

第2單元：細胞（第6–12章）

七章：「A Tour of the Cell」（細胞之旅）、「Membrane Structure and Function」（膜的結構與功能）、「An Introduction to Metabolism」（新陳代謝導論）、「Cellular Respiration and Fermentation」（細胞呼吸與發酵）、「Photosynthesis」（光合作用）、「Cell Communication」（細胞通訊）和「The Cell Cycle」（細胞週期）。該單元從細胞結構講到能量與代謝，再講到訊號傳遞與分裂。

第3單元：遺傳學（第13–21章）

九章：「Meiosis and Sexual Life Cycles」（減數分裂與有性生活史）、「Mendel and the Gene Idea」（孟德爾與基因概念）、「The Chromosomal Basis of Inheritance」（遺傳的染色體基礎）、「The Molecular Basis of Inheritance」（遺傳的分子基礎）、「Gene Expression: From Gene to Protein」（基因表達：從基因到蛋白質）、「Regulation of Gene Expression」（基因表達的調控）、「Viruses」（病毒）、「DNA Tools and Biotechnology」（DNA工具與生物技術）和「Genomes and Their Evolution」（基因體及其演化）。順序是從經典遺傳學到分子遺傳學和基因體學。

第4單元：演化機制（第22–25章）

四章：「Descent with Modification: A Darwinian View of Life」（帶有改變的傳衍：達爾文的生命觀）、「The Evolution of Populations」（族群的演化）、「The Origin of Species」（物種的起源）和「The History of Life on Earth」（地球上的生命史）。

第5單元：生物多樣性的演化史（第26–34章）

九章：

• 「Phylogeny and the Tree of Life」（系統發生與生命之樹）
• 「Bacteria and Archaea」（細菌與古菌）
• 「Protists」（原生生物）
• 「Plant Diversity I: How Plants Colonized Land」（植物多樣性 I：植物如何佔領陸地）
• 「Plant Diversity II: The Evolution of Seed Plants」（植物多樣性 II：種子植物的演化）
• 「Fungi」（真菌）
• 「An Overview of Animal Diversity」（動物多樣性概述）
• 「An Introduction to Invertebrates」（無脊椎動物導論）
• 「The Origin and Evolution of Vertebrates」（脊椎動物的起源與演化）

第6單元：植物的形態與功能（第35–39章）

五章：「Vascular Plant Structure, Growth, and Development」（維管植物的結構、生長與發育）、「Resource Acquisition and Transport in Vascular Plants」（維管植物的資源獲取與運輸）、「Soil and Plant Nutrition」（土壤與植物營養）、「Angiosperm Reproduction and Biotechnology」（被子植物的繁殖與生物技術）和「Plant Responses to Internal and External Signals」（植物對內外訊號的反應）。

第7單元：動物的形態與功能（第40–51章）

十二章。本單元以「Basic Principles of Animal Form and Function」（動物形態與功能的基本原理）、「Animal Nutrition」（動物營養）和「Circulation and Gas Exchange」（循環與氣體交換）開篇；接著是「The Immune System」（免疫系統）、「Osmoregulation and Excretion」（滲透調節與排泄）、「Hormones and the Endocrine System」（激素與內分泌系統）、「Animal Reproduction」（動物生殖）和「Animal Development」（動物發育）；最後以「Neurons, Synapses, and Signaling」（神經元、突觸與訊號傳遞）、「Nervous Systems」（神經系統）、「Sensory and Motor Mechanisms」（感覺與運動機制）和「Animal Behavior」（動物行為）作結。

第8單元：生態學（第52–56章）

五章：「An Introduction to Ecology and the Biosphere」（生態學與生物圈導論）、「Population Ecology」（族群生態學）、「Community Ecology」（群落生態學）、「Ecosystems and Restoration Ecology」（生態系統與恢復生態學）和「Conservation Biology and Global Change」（保護生物學與全球變化）。

核心概念

第1章與第1–2單元

• 生物學的主題與科學探究：全書的統領性觀念，見第1章標題。
• 生命的分子多樣性：碳化學和生物大分子如何構成生命系統的基礎。
• 代謝、呼吸與光合作用：細胞單元中的能量各章。
• 細胞通訊與細胞週期：細胞如何傳遞訊號和分裂。

第3–4單元

• 遺傳與基因表達：孟德爾遺傳和染色體遺傳，然後是從基因到蛋白質的路徑及其調控。
• 生物技術與基因體：DNA工具和基因體各章。
• 帶有改變的傳衍：演化單元開篇的達爾文式生命觀，隨後是族群演化、物種形成和生命史。

第5–8單元

• 系統發生與多樣性：以生命之樹為框架，認識細菌、原生生物、植物、真菌和動物。
• 形態與功能：植物和動物如何構成，以及它們的系統如何運作。
• 生態學與全球變化：從族群、群落到生態系統、保護與全球變化。

評析

優點

• 一本書覆蓋全面。 目錄涵蓋化學、細胞、遺傳學、演化、多樣性、植物與動物生理以及生態學，因此一冊書即可支撐整個入門序列。近期的課程同時把它用於細胞生物學與個體生物學：下文 Union College 2024年春季的細胞課程用它講授化學與細胞單元；南猶他大學2025年秋季的生物學 II 課程則用它講授演化、多樣性以及形態與功能。
• 章節中內建學習工具。 出版社介紹了用於解讀資料的科學技能練習，也介紹了章末的「關鍵概念小結」問題，以及幫助學生準備考試題型的「檢驗你的理解」題。附錄中有科學技能複習。
• 以演化為統領。 第一章把演化列在生物學的主題之中，隨後專設一個單元講述其機制，再進入多樣性單元。南猶他大學的生物學 II 課程以「科學的本質／演化」單元開課，所用的是第1章及第22–26章，以這種框架作為第二學期的切入點。
• 章節模組化。 近期的課程會挑選章節並重新排序。Union College 的細胞課程把第16章的一部分（DNA 結構）插入其化學與細胞的序列中；南猶他大學的課程則把植物多樣性兩章（第29–30章）與植物形態與功能各章（第35–38章）搭配閱讀，而非把第5單元從頭讀到尾。

侷限

• 一個學期學不完。 全書共56章，教師和學生必須取捨；一個學期無法講完八個單元。近期的課程也是這樣取捨：Union College 的細胞課程讀第1–12章，外加第16章的部分頁面；南猶他大學的生物學 II 課程約涵蓋十五章，並將第1、25和38章標為「視時間許可」部分講授。
• 練習工具另行銷售。 出版社把 Mastering Biology 列為與電子教材分開的產品，需要線上輔導的學生要確認自己的課程是否包含。
• 是入門性的概覽。 全書56章涵蓋整個生物學；若課程需要細胞與分子方面研究級的深度，就需要更專門的教材，例如 Lodish 等人的 Molecular Cell Biology。

在課程中的定位

在普通生物學課程中，《Campbell Biology》是面向生物專業的全面概覽。另有幾部教材涵蓋相近的範圍：

• Clark、Douglas 和 Choi 的 Biology 2e 是面向生物專業的兩學期導論，範圍與本書高度重合。
• Fowler、Roush 和 Wise 的 Concepts of Biology 是一部易讀的概覽，適合想了解主要觀念而不需要專業序列深度的學生。
• Freeman 的 Biological Science 是以探究為導向的導論，透過證據和實驗把各大領域聯繫起來。
• Sadava 等人的 Life: The Science of Biology 則是另一部全面的入門教材。

下文的兩門近期課程提供了兩條互補的第12版閱讀路徑：Union College 的細胞課程使用第1章與第1–2單元；南猶他大學的生物學 II 課程使用第1章及第4–6單元的選章。下文列出的 MIT 2011年秋季課程則是本書用於入門課程的較早例子，指定的是第8版（2008年），而非第12版。

若要加深，有兩本書可讀。Lodish 等人的 Molecular Cell Biology 以研究級的深度處理入門課程中的細胞與分子主題；Milo 與 Phillips 的 Cell Biology by the Numbers 則透過數量和估算來講授細胞生物學。這兩本書最好在讀完 Campbell 第6–12章與第13–21章之後再讀。

如何使用本書

出版社把本書列在「面向專業的生物學」之下，因此它面向剛開始生物學或生命科學學位的本科生。出版社沒有列出先修要求，而本書以化學單元開篇。

建議這樣用：

• 從第1章讀起。 然後按單元順序閱讀。
• 兩學期序列： 第一學期讀第1–4單元，第二學期讀第5–8單元。
• 只有一學期： 讀第1章和第1–4單元，再加上課程用到的後幾個單元中的若干章。
• 學習工具： 用科學技能練習來訓練讀圖和讀資料；每章結束時用「關鍵概念小結」自測，再往下讀。
• 附錄： 答案和科學技能複習作為參考使用。

實際課程未必依照書中的單元順序。若你的課程大綱在各單元之間跳躍，就按課程指定的順序閱讀各章，再利用上面的單元結構了解每一章在全書中的位置。

常見課程指定閱讀

以下兩份近期課程大綱都使用第12版，因此其章號與本指南一致。

生物學 I／細胞基礎：Union College，BIO104 Cellular Foundations of Life，2024年春季（課程大綱）。該課程使用 Urry 等人的第12版（2020年），也接受第11版。課堂閱讀依序為：

1. 第1–3章
2. 第4–5章
3. 第5章（續），外加第16章第314–320頁及第330–332頁
4. 第6章
5. 第7–8章
6. 第8章（續），外加第9章
7. 第9章（續），外加第10章
8. 第10章（續）
9. 第11章
10. 第12章

這基本上就是第1章加上第1–2單元，並在生物大分子旁穿插了一小段「The Molecular Basis of Inheritance」（遺傳的分子基礎）。

生物學 II／演化與個體生物學：南猶他大學，BIOL 1620-02 General Biology II，2025年秋季（課程大綱）。該課程分為三個單元：

• 第1單元，科學的本質／演化： 第1*、22、23、24、25*和26章。內容包括主題章的一部分、演化機制單元的第22–25章（其中第25章視時間許可部分講授），以及「Phylogeny and the Tree of Life」（系統發生與生命之樹）。
• 第2單元，植物的多樣性、形態與功能： 第29、30、35、36、37和38*章。即兩章植物多樣性，接著是第6單元的大部分內容。
• 第3單元，動物的多樣性、形態與功能： 第32、33和34章。即動物多樣性各章：動物多樣性、無脊椎動物和脊椎動物。

* 視時間許可，部分講授。

自學的讀者可以把這兩條路徑結合成一條有取捨的全書閱讀路線：細胞部分沿用 Union College 的路徑，演化與生物個體部分沿用南猶他大學的路徑；再依自己的目標加入遺傳學單元（第13–21章）、動物形態與功能單元和生態學單元。

歷史記錄： MIT OpenCourseWare 7.01SC Fundamentals of Biology（2011年秋季）指定的是第8版（2008年），其閱讀安排不能作為第12版章號的參考。

版本與取得方式核對

出版社頁面將本書印刷版（ISBN 9780135188743）列為2020年出版。同頁另列2021年的電子教材版（ISBN 9780135988046），頁面標題標示 ©2022；電子版的年份不同，並不改變印刷版的出版年份。購買書籍本身也不保證附帶 Mastering 的使用權限。

上文的兩門近期課程都使用第12版，其中 Union College 的課程也接受第11版。若你使用較舊的版本，請對照課程大綱核對章號。