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歷久不衰的活化石:孑遺生物

牠們保有遠古祖先的形貌,不僅沒被時代洪流淘汰,
還能與鍛鍊出十八般武藝的後生晚輩分庭抗禮。
這些孑遺生物究竟掌握了什麼生存祕訣,
能在激烈的演化競爭中「處變不驚」?

作者、攝影/皮歐特.納斯科列奇(Piotr Naskrecki)  譯者/蔡承志

▲巴布亞飛蜥(Hypsilurus dilophus)目不眨眼地照管地盤。從新幾內亞和澳洲還相連的時代起,這兒的環境就一直沒什麼改變。

糜鹿媽媽和牠的小麋鹿探入水中咬起滿口水生植物,抬頭開始咀嚼。在美國懷俄明州大提頓國家公園(Grand Teton National Park)的淺塘水濱,人群屏息驚嘆,相機快門聲此起彼落。我看看手表,心想是該走了。

再過不到一個小時,落日召喚的奇景會比這一幕還要壯觀,我可不想錯過。我來到懷俄明是想聆聽圓翅鳴螽(Cyphoderris )在黃昏鳴唱。這種身材粗短的昆蟲長得像蟋蟀,直屬祖先很可能是最早使用聲音通信來吸引配偶的陸地動物。在我心目中,聆聽圓翅鳴螽鳴叫,簡直就像時光倒流一樣。


▲探訪懷俄明州高山草原,來聆聽地球最古老的鳴蟲歌唱。山艾圓翅鳴螽(Cyphoderris strepitans)的出身起碼可以回溯到一億八千萬年前。

千萬年前的古老樂章

一度在侏羅紀(兩億至一億四千萬年前)興旺繁衍的某支昆蟲望族,如今留下圓翅鳴螽這種最後孑遺,只能在洛磯山脈和喜馬拉雅山區的幾個寒冷地區見到牠們的蹤跡。牠們的翅膀不像現代蟋蟀那麼精緻,卻保存了一段演化史殘章,每年夏季為我們合奏古老樂曲。

中生代(兩億五千萬至六千五百萬年前)的鳴螽化石和現今的種類幾無二致,這證明在過去一億五千萬年間,這物種的外觀幾乎沒什麼變。其他較晚才出現的類群(蟋蟀和螽斯)在這段時期發展出極端複雜又有效率的翅膀發聲構造,成為昆蟲世界的主要歌手。值此同時,圓翅鳴螽卻幾乎完全消聲匿跡。

▲在迦納的阿特瓦森林,一隻鮮黃色的圓蛛(又稱金蛛)在葉脈上歇息。

某些非常古老的生物類群比起其他生物更懂得長期存活的要領,箇中理由尚不明朗。三葉蟲(一類海洋節肢動物)和鱟曾在古生代(五億四千萬至兩億五千萬年前)各處海域比肩疾行,然而其中只有一支譜系活到現在。鱷類綿延得比恐龍更久,鸚鵡螺在物種耐力賽中勝過菊石。達爾文稱這類生物為「活化石」,不過當代生物學家對這幾乎無法定義的名詞則敬而遠之,比較願意稱牠們為「種系發生孑遺種」(所謂種系發生指的是一群生物的演化和多樣化現象)。

畢竟,這些昔日曾占優勢,如今大半滅絕的古老譜系所留下的倖存成員,沒有一種和我們發現的史前化石同屬一個物種。牠們全都是經由近代天擇力量塑造而成的現代動、植物,已完全適應當前的環境條件。然而牠們的身體依然背負著遠古留下的包袱:和比較晚才演化出現的同儕相比,牠們的身體結構和器官都顯得比較老舊、效率較低或比較簡單。

這些孑遺物種能幫我們重建演化路徑,一路追溯至牠們早已消逝的遠祖。不過還有一個大哉問:為什麼有的「物種之河」完全乾涸,只在古老的沉積岩中留下模糊印痕,而其他古老譜系卻能存續下來?

老狗也玩新把戲

有條線索來自紐西蘭外海的幾座小島。這些島嶼是斑點楔齒蜥(Sphenodon punctatus ,又稱喙頭蜥)的大本營。斑點楔齒蜥隸屬楔齒蜥目(Sphenodontia),這類爬行動物在中生代遍布陸地和海域。當現代蜥蜴踏上舞台,這個類群也幾乎完全消失,如今只剩斑點楔齒蜥承襲這譜系的基因遺產。儘管比牠們晚演化出來的蜥蜴遍布紐西蘭,出身古老家族的斑點楔齒蜥卻始終能與之並駕齊驅,因為牠已經高度演化,具備種種競爭優勢的特徵,成為一種現代動物。沒錯,牠和中生代祖先是有許多共通點(好比原始顱骨,以及缺少耳膜),不過牠也演化出各種高明的本領。

▲斑點楔齒蜥的祖先能夠存活下來,大半得歸功於紐西蘭在過去八千萬年間的與世隔絕。

其中一種是能夠耐受寒冷天候。爬蟲類的理想氣溫下限是攝氏20度,然而就算環境溫度降到這個門檻以下,斑點楔齒蜥依然能夠狩獵、交配,照常過日子。許多其他的古老類群也都靠著對付寒冷的本領來因應現代親屬的競爭,存續至今。

▲南非好望角植物保護區的二歧蘆薈,這裡的面積只有九萬平方公里,卻容納了約九千種植物。

身為早期鳴蟲最後倖存的物種,圓翅鳴螽始終沒有被後來出現的蟋蟀給比下去,因為當周遭氣溫低於冰點時,牠們那群現代表親就動彈不得,更甭提出聲鳴唱了。相較之下,圓翅鳴螽曾有在攝氏負8度的刺骨嚴寒下唧唧鳴叫的紀錄,這耐寒本領讓牠們能移居競爭敵手住不得的高山。基於相同的道理,同樣身為中生代昆蟲殘存物種的蛩蠊(Grylloblatta spp.)住在北美的冰河,在那兒可以不受競爭物種或掠食動物干擾,安然取食被風吹上冰面的昆蟲。

可以追溯自三疊紀(中生代的第一紀)的松和雲杉,同樣是寒冷山區和亞北極生態系的優勢類群。我們知道,中生代的地球遠比今日更為溫暖,因此對寒冷天候的耐受性是比較近代才適應出現的特徵,反映在這些生物的生理和行為變化上。這些生物或許看似「老派」,實則始終不斷與時俱進。

歷久不衰的演化樹

應付寒冷並不是唯一的成功對策。平凡的木賊(Equisetum spp.)長得就像它們石炭紀(三億六千萬到三億年前)喬木狀祖先的縮小版,保留了大半遠古的特徵。不過它們還長了長條狀結晶矽來強化組織,這種矽質化合物會損傷草食性動物的牙齒和顎骨。很少動物能大口嚼食木賊。

讓自己變得完全無法下嚥是個求生妙招,而蘇鐵正是採行這種策略。這群古老植物從二疊紀(三億年至兩億五千萬年前)迄今幾乎完全沒有改變,它們的組織飽含劇毒,那毒性強到不管是哪種生物將它吞嚥下肚,牠們的DNA都會因此出現變異。這毒素會釀成致命腫瘤,損傷神經系統,引發重症大傷元氣,甚至喪命。這作用不但危害不幸取食的倒楣鬼,甚至還會 連累後代。難怪沒有大型草食動物取食蘇鐵維生,也只有少數幾種昆蟲能消化蘇鐵。

▲蘇鐵運用毒素來嚇阻草食性動物。它們外覆鱗片的樹幹質地相對柔軟,容易受損。

不過最佳的存活策略是做個萬事通。地球環境不變的常理,就是它持續在演變。氣候會改變,食物會消失,甚至整個生態系在災變中付之一炬。若想被納入滅絕化石名錄,最快的捷徑就是不斷限縮自己的適應條件,只靠特定食物維生,或只生存於狹窄的溫度範圍。反過來講,能夠迅速適應環境,或者在遇上逆境時長期休眠保命的生物,都更有條件延續牠們的遺傳命脈,迎接變動的未來。

舉鱟為例,這種奇妙的海洋動物源遠流長,可以追溯至約四億五千萬年前的奧陶紀。牠們在淡水和鹹水,寒冷海域和熱帶珊瑚礁區都能生存,上了陸地仍能存活好幾天,幾乎一切有機物牠們都吃,還禁得住多數敵人的侵襲,其中包括多種細菌。

或者想想豐年蝦(Eubranchipus spp.),牠的卵擁有驚人的存活本領。豐年蝦卵能保持休眠多年,周圍有沒有水都行,還可以忍受浸泡在液態氣(攝氏負195度)和沸水(攝氏100度)中。牠們可以靠風力傳播,一旦降落在合宜的棲所(甚至只是個裝了死水的輪胎),幾週內就能孵化並發育完全。因此,牠們的祖先得以在五億年前的寒武紀海中大量繁衍,也就不足為奇了。

▲豐年蝦在美國麻州的春池興盛繁衍。不過即使是在高達攝氏百度的水中,牠們仍能存活。

基於種種不同的原因,生命樹的某些分支就是不肯凋萎,一直存活至今,在數億年間不斷新生葉片,而值此同時,這棵大樹卻有其他枝幹徹底凋零。這些非常古老的譜系在基因和形態當中保存了種種證據,像盞明燈照亮地球生命的演化歷程,幫我們了解箇中內情。牠們不只讓我們得以洞察人類出現前的生命是什麼模樣,還透露是哪些因素讓物種更能成功傳遞基因。

▲新幾內亞的袋貂,牠是模樣像負鼠的有袋類動物。

眼前全球生物多樣性正逐漸流失,我們比以往都更迫切需要集中專研這群古老譜系。種系多樣性(動、植物獨立遺傳分支和形態的變異程度)比單純的物種豐富度還要重要。舉例來說,下列哪個組合更值得我們費心保存:是三種鸚鵡,一種鴕鳥,還是一種鸚鵡加上一種蜂鳥?

我們永遠不該面對這種抉擇,但悲哀的現實是,我們常得這麼做。眼前的關鍵要務是妥善分配我們手上有限的資源,盡可能保存最豐富的遺傳多樣性。至於孑遺種,甭考慮了,全都必須優先保育。■


▲一對雙色猴樹蛙(Phyllomedusa bicolor)準備交配。這兒是蓋亞那的雨林,屬於南美洲圭亞那地盾,本區大半範圍仍保持原始。

皮歐特.納斯科列奇
從事寫作和昆蟲學研究,任職於哈佛大學。他在保育工作和昆蟲行為演化研究中,發現古代譜系的動人之處。

譯者蔡承志
政治大學心理學碩士,長期從事科普翻譯。

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【本文選自《BBC知識國際中文版》第20期(2013年4月號)。版權所有,轉載請註明出處。】

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