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狗可分品種,蚯蚓可以嗎?——太平二號與牠們的產地(六)

YTLai_96
・2017/01/20 ・3174字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 492 ・五年級

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前一篇文章提到了蚯蚓會不會雜交這個常見的問題,或許很多人還是不服氣。畢竟,「太平二號是由日本花蚯蚓和美國紅蚯蚓雜交而成的品種」這說法在網路上到處都是,看久了也就好像有這麼一回事。

另外,我在上篇文末提到「蚯蚓目前並沒有任何品種喔,那些宣稱的品種恐怕都像太平 X 號一樣是個誤會或商業噱頭」,可能也有些人實在不服氣,覺得自家的蚯蚓好棒棒跟別人的明明就不一樣,怎麼可能沒有品種的差別。

沒關係,我們就來簡短的聊聊蚯蚓的品種這回事。

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你說的品種是什麼意思?

在談蚯蚓的品種之前,其實需要先釐清「品種」的意思。一般人口中的品種指稱的概念並不精確,有時候是指例如人、黑猩猩、大猩猩、老虎、獅子這樣的物種(species)層級,而且這樣把物種稱為品種的用法在中國的網頁上似乎頗為常見,有時又是指柯基犬、柴犬、德國狼犬、月月哈士奇、波斯貓、美國短毛貓這樣的品種(breed)層級。

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如果大家口中說的品種是前者(也就是物種),那麼蚯蚓當然有很多不同的物種,目前全世界已經超過 5,000 種蚯蚓,台灣也已經超過 100 種蚯蚓。不過呢,既然這裡的品種是在講「物種」,那我建議就直接稱呼為「物種」或「種」就好,讓品種歸品種、苓膏龜苓膏,省得常常要後續釐清自己在說的品種到底是什麼意思。

狗的品種差異。圖/By Mary Bloom, American Kennel Club - http://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.1000310, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=51751579
狗的品種差異。圖/By Mary Bloom, American Kennel Club, CC BY-SA 4.0, wikimedia commons.

蚯蚓的品種該怎樣?

好的,如果真的是在問蚯蚓的品種(breed),那麼答案其實很簡單,那就是「蚯蚓沒有品種」。至少就我所知,目前為止,沒有一個真正的、穩定的蚯蚓品種存在。

根據英文維基百科上的品種定義(因為中文維基沒寫),品種必須要有穩定而且一致的表型、行為、以及/或者其他特徵,讓牠和同種其他個體可以區別(A breed is a specific group of domestic animals having homogeneous appearance (phenotype), homogeneous behavior, and/or other characteristics that distinguish it from other organisms of the same species.)。這當然也符合我們對於品種的概念,就好像柴犬就是長這個樣,個性上行為上都有其獨特之處,這些特徵都是我們可以輕易區別,也是穩定又可以遺傳的。

當我們把這個品種的定義放到蚯蚓上,第一個問題就是一般大眾乃至於諸多古今中外的蚯蚓養殖業者,對蚯蚓的特徵其實並沒有足夠的了解,不知道什麼特徵是在一種蚯蚓間會有相當變化或穩定不變,甚至連不同種的蚯蚓間有什麼特徵上的差異也搞不清楚(不然怎麼會在太平二號裡面混了三種不同科的蚯蚓也沒發現呢)。因此,在這樣薄弱的基礎上,要宣稱什麼自己培育/雜交出不同的品種,其實是非常不可信的。

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常見的狀況是宣稱培育出不同的品種,但卻也說不出自己這個品種的蚯蚓跟別人的蚯蚓有什麼明顯的差別,或者所說的是一些本來就非常有變化的差異,例如吃得比較快啊比較好動啊比較大隻啊比較紅或黑啊等等,甚至根本只是個不同種混養造成的狀況而已(當年的太平二號很可能就是這樣),那這樣又怎麼能稱得上品種呢?

(點擊看大圖)三種「太平二號」的差異。資料/作者提供
三種「太平二號」的差異。資料/作者提供

再者,若是看看培育蚯蚓品種的方式,其實也可以想像為什麼沒有蚯蚓品種這回事。真的要培育品種,理應挑選特定表型的個體出來繁殖或純化,例如短腿狗配短腿狗越配越短,最後就成了科基這樣。無論什麼動物,在培育的目標特徵穩定下來並且有明顯差別之前,絕對是個漫長又繁瑣的過程,在蚯蚓品種培育上也該是如此。但是偏偏蚯蚓經常一養就成千上萬條,宣稱培育出蚯蚓品種的人恐怕都沒有真的有找出特定表型的個體來繁殖或純化,而只是「感覺起來這一群有點不一樣」就說是個品種,畢竟這樣講起來比較好聽威猛又神奇,商業上也比較有噱頭。到頭來,這些所謂的品種很可能都只是因為提供的環境或食物有些差別,或甚至根本是不同種的蚯蚓,讓整群的蚯蚓有些不同的表現罷了。

更何況,在網路之海放眼望去,同樣都是蚯蚓養殖資訊分享,英文的蚯蚓網頁資料裡從未出現任何蚯蚓品種的說詞,現在的日文網頁資料也罕有提及「太平二號」或任何的品種說詞,只有中文的網頁資料還在不斷宣稱自己的蚯蚓是太平二號、大平三號、北星二號、OX N 號等等各式各樣的品種。試想,如果真的有培育出蚯蚓品種的可能,照理說蚯蚓品種應該在各種語言的網頁資料中都遍地開花才對,沒道理只有華人世界鶴立雞群超英趕美獨霸蚯蚓品種培育的能力。因此合理的推斷,我們的蚯蚓品種一說應該是大有問題的。

而且,前一篇文章我們也已經說過了,不同種的蚯蚓要雜交應該是幾乎是不可能,就算赤子愛勝蚓和安卓愛勝蚓這麼相近的兩種,雜交了也是只生得出空包彈的卵繭孵不出後代,那些說靠著不同種雜交培育出品種的也就沒什麼好提了。

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那蚯蚓的近親交配呢?

蚯蚓會不會有近親交配,則是另一個常出現的問題。問問題的人可能沒注意到的是,這個問題其實跟蚯蚓的品種有些關聯。畢竟,品種培育的過程中,很多時候就是不斷的在近親交配,才能強化那些想要保留的特徵。

如果蚯蚓真的有好好培育品種,為了保留或強化好不容易出現的某個特徵,用同一窩的兄弟姊妹繼續交配大概是免不了的事,這時候要來苦惱近親交配可能還比較實在一點。但是坊間的蚯蚓一養多半是以斤為單位,歐洲紅蚯蚓一斤大概就有兩千隻以上的數量,這樣的數量若是要發生近親交配,恐怕機會也是微乎其微了。

如果我說的你都不相信的話…

沒關係,那我們就來看看這個 2006 年發表的研究,再來想想品種和近親交配的問題。

在這個研究中,研究人員在西班牙北部的維戈(Vigo)和中部的馬德里(Madrid)各取了一群安卓愛勝蚓(也就是台灣養殖的歐洲紅蚯蚓),他們先是把維戈的未成熟個體單獨養到成熟,再讓牠們兩兩交配,形成了五個維戈蚯蚓家族。

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接下來實驗的重頭戲,就是把每一個維戈蚯蚓家族裡面的子代蚯蚓隨機分成三群,分別是跟自己手足交配的近親交配群、跟別的維戈蚯蚓家族子代交配的青梅竹馬群、最後是跟馬德里來的蚯蚓交配的兩地通婚群,並且在這些子代蚯蚓交配後的 15 周內,計算牠們產卵繭的數量。

歐洲紅蚯蚓的卵繭,顏色越深紅越接近孵化時刻
歐洲紅蚯蚓的卵繭。圖/作者提供

結果發現,青梅竹馬群的蚯蚓所產的卵繭最多,兩地通婚群的蚯蚓所產的卵繭則少了一點(跟青梅竹馬群的產卵繭數相比少了 19%),近親交配群的蚯蚓所產的卵繭則最少(跟青梅竹馬群的產卵繭數相比少了30%)。而維戈跟馬德里分隔 500 公里,兩群的安卓愛勝蚓都是自然族群,應該至少上百年幾乎沒有任何交流。因此在品種上,這樣的結果其實暗示了不同群的蚯蚓分隔久了,在遺傳上或生理適應上是真的會出現些許的差異,讓兩群個體通婚後的繁殖率下降。但即使如此,研究中也絲毫不曾提到「品種」這個詞,只是謹慎的使用了「族群」這個稱呼。對比起來,大談品種的養殖蚯蚓產業也許就輕率了點。

另外,從研究結果看來,真的要問近親交配會不會造成影響,答案的確是會但是是在跟兄弟姊妹交配的極端狀況下才會有影響,而且影響的是繁殖率,而不是其他活動力或食慾或行為等的表現。相對的,跟遠在天邊的另一族群配對,也會對繁殖率有影響。

所以到頭來最好的作法,其實就是確保養殖的蚯蚓數量夠大,讓蚯蚓能夠有夠多的潛在對象可以交配,也許偶爾混合翻攪,讓蚯蚓可以有機會遇到同群但不同家族的個體來交配,這樣照理說就不至於有什麼近親交配的擔憂才是。

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YTLai_96
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也許永遠無法自稱學者,但總是一直努力學著

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快!還要更快!讓國家級地震警報更好用的「都會區強震預警精進計畫」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/01/21 ・2584字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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本文由 交通部中央氣象署 委託,泛科學企劃執行。

  • 文/陳儀珈

從地震儀感應到地震的震動,到我們的手機響起國家級警報,大約需要多少時間?

臺灣從 1991 年開始大量增建地震測站;1999 年臺灣爆發了 921 大地震,當時的地震速報系統約在震後 102 秒完成地震定位;2014 年正式對公眾推播強震即時警報;到了 2020 年 4 月,隨著技術不斷革新,當時交通部中央氣象局地震測報中心(以下簡稱為地震中心)僅需 10 秒,就可以發出地震預警訊息!

然而,地震中心並未因此而自滿,而是持續擴建地震觀測網,開發新技術。近年來,地震中心執行前瞻基礎建設 2.0「都會區強震預警精進計畫」,預計讓臺灣的地震預警系統邁入下一個新紀元!

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連上網路吧!用建設與技術,換取獲得地震資料的時間

「都會區強震預警精進計畫」起源於「民生公共物聯網數據應用及產業開展計畫」,該計畫致力於跨部會、跨單位合作,由 11 個執行單位共同策畫,致力於優化我國環境與防災治理,並建置資料開放平台。

看到這裡,或許你還沒反應過來地震預警系統跟物聯網(Internet of Things,IoT)有什麼關係,嘿嘿,那可大有關係啦!

當我們將各種實體物品透過網路連結起來,建立彼此與裝置的通訊後,成為了所謂的物聯網。在我國的地震預警系統中,即是透過將地震儀的資料即時傳輸到聯網系統,並進行運算,實現了對地震活動的即時監測和預警。

地震中心在臺灣架設了 700 多個強震監測站,但能夠和地震中心即時連線的,只有其中 500 個,藉由這項計畫,地震中心將致力增加可連線的強震監測站數量,並優化原有強震監測站的聯網品質。

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在地震中心的評估中,可以連線的強震監測站大約可在 113 年時,從原有的 500 個增加至 600 個,並且更新現有監測站的軟體與硬體設備,藉此提升地震預警系統的效能。

由此可知,倘若地震儀沒有了聯網的功能,我們也形同完全失去了地震預警系統的一切。

把地震儀放到井下後,有什麼好處?

除了加強地震儀的聯網功能外,把地震儀「放到地下」,也是提升地震預警系統效能的關鍵做法。

為什麼要把地震儀放到地底下?用日常生活來比喻的話,就像是買屋子時,要選擇鬧中取靜的社區,才不會讓吵雜的環境影響自己在房間聆聽優美的音樂;看星星時,要選擇光害比較不嚴重的山區,才能看清楚一閃又一閃的美麗星空。

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地表有太多、太多的環境雜訊了,因此當地震儀被安裝在地表時,想要從混亂的「噪音」之中找出關鍵的地震波,就像是在搖滾演唱會裡聽電話一樣困難,無論是電腦或研究人員,都需要花費比較多的時間,才能判讀來自地震的波形。

這些環境雜訊都是從哪裡來的?基本上,只要是你想得到的人為震動,對地震儀來說,都有可能是「噪音」!

當地震儀靠近工地或馬路時,一輛輛大卡車框啷、框啷地經過測站,是噪音;大稻埕夏日節放起絢麗的煙火,隨著煙花在天空上一個一個的炸開,也是噪音;台北捷運行經軌道的摩擦與震動,那也是噪音;有好奇的路人經過測站,推了推踢了下測站時,那也是不可忽視的噪音。

因此,井下地震儀(Borehole seismometer)的主要目的,就是盡量讓地震儀「遠離塵囂」,記錄到更清楚、雜訊更少的地震波!​無論是微震、強震,還是來自遠方的地震,井下地震儀都能提供遠比地表地震儀更高品質的訊號。

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地震中心於 2008 年展開建置井下地震儀觀測站的行動,根據不同測站底下的地質條件,​將井下地震儀放置在深達 30~500 公尺的乾井深處。​除了地震儀外,站房內也會備有資料收錄器、網路傳輸設備、不斷電設備與電池,讓測站可以儲存、傳送資料。

既然井下地震儀這麼強大,為什麼無法大規模建造測站呢?簡單來說,這一切可以歸咎於技術和成本問題。

安裝井下地震儀需要鑽井,然而鑽井的深度、難度均會提高時間、技術與金錢成本,因此,即使井下地震儀的訊號再好,若非有國家建設計畫的支援,也難以大量建置。

人口聚集,震災好嚴重?建立「客製化」的地震預警系統!

臺灣人口主要聚集於西半部,然而此區的震源深度較淺,再加上密集的人口與建築,容易造成相當重大的災害。

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許多都會區的建築老舊且密集,當屋齡超過 50 歲時,它很有可能是在沒有耐震規範的背景下建造而成的的,若是超過 25 年左右的房屋,也有可能不符合最新的耐震規範,並未具備現今標準下足夠的耐震能力。 

延伸閱讀:

在地震界有句名言「地震不會殺人,但建築物會」,因此,若建築物的結構不符合地震規範,地震發生時,在同一面積下越密集的老屋,有可能造成越多的傷亡。

因此,對於發生在都會區的直下型地震,預警時間的要求更高,需求也更迫切。

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地震中心著手於人口密集之都會區開發「客製化」的強震預警系統,目標針對都會區直下型淺層地震,可以在「震後 7 秒內」發布地震警報,將地震預警盲區縮小為 25 公里。

111 年起,地震中心已先後完成大臺北地區、桃園市客製化作業模組,並開始上線測試,當前正致力於臺南市的模組,未來的目標為高雄市與臺中市。

永不停歇的防災宣導行動、地震預警技術研發

地震預警系統僅能在地震來臨時警示民眾避難,無法主動保護民眾的生命安全,若人民沒有搭配正確的防震防災觀念,即使地震警報再快,也無法達到有效的防災效果。

因此除了不斷革新地震預警系統的技術,地震中心也積極投入於地震的宣導活動和教育管道,經營 Facebook 粉絲專頁「報地震 – 中央氣象署」、跨部會舉辦《地震島大冒險》特展、《震守家園 — 民生公共物聯網主題展》,讓民眾了解正確的避難行為與應變作為,充分發揮地震警報的效果。

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此外,雖然地震中心預計於 114 年將都會區的預警費時縮減為 7 秒,研發新技術的腳步不會停止;未來,他們將應用 AI 技術,持續強化地震預警系統的效能,降低地震對臺灣人民的威脅程度,保障你我生命財產安全。

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除了蚯蚓、地震魚和民間達人,那些常見的臺灣地震預測謠言
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/02/29 ・2747字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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本文由 交通部中央氣象署 委託,泛科學企劃執行。

  • 文/陳儀珈

災害性大地震在臺灣留下無數淚水和難以抹滅的傷痕,921 大地震甚至直接奪走了 2,400 人的生命。既有這等末日級的災難記憶,又位處於板塊交界處的地震帶,「大地震!」三個字,總是能挑動臺灣人最脆弱又敏感的神經。

因此,當我們發現臺灣被各式各樣的地震傳說壟罩,像是地震魚、地震雲、蚯蚓警兆、下雨地震說,甚至民間地震預測達人,似乎也是合情合理的現象?

今日,我們就要來破解這些常見的地震預測謠言。

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漁民捕獲罕見的深海皇帶魚,恐有大地震?

說到在坊間訛傳的地震謠言,許多人第一個想到的,可能是盛行於日本、臺灣的「地震魚」傳說。

在亞熱帶海域中,漁民將「皇帶魚」暱稱為地震魚,由於皇帶魚身型較為扁平,生活於深海中,魚形特殊且捕獲量稀少,因此流傳著,是因為海底的地形改變,才驚擾了棲息在深海的皇帶魚,並因此游上淺水讓人們得以看見。

皇帶魚。圖/wikimedia

因此,民間盛傳,若漁民捕撈到這種極為稀罕的深海魚類,就是大型地震即將發生的警兆。

然而,日本科學家認真蒐集了目擊深海魚類的相關新聞和學術報告,他們想知道,這種看似異常的動物行為,究竟有沒有機會拿來當作災前的預警,抑或只是無稽之談?

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可惜的是,科學家認為,地震魚與地震並沒有明顯的關聯。當日本媒體報導捕撈深海魚的 10 天內,均沒有發生規模大於 6 的地震,規模 7 的地震前後,甚至完全沒有深海魚出現的紀錄!

所以,在科學家眼中,地震魚僅僅是一種流傳於民間的「迷信」(superstition)。

透過動物來推斷地震消息的風俗並不新穎,美國地質調查局(USGS)指出,早在西元前 373 年的古希臘,就有透過動物異常行為來猜測地震的紀錄!

人們普遍認為,比起遲鈍的人類,敏感的動物可以偵測到更多來自大自然的訊號,因此在大地震來臨前,會「舉家遷徙」逃離原本的棲息地。

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當臺灣 1999 年發生集集大地震前後,由於部分地區出現了大量蚯蚓,因此,臺灣也盛傳著「蚯蚓」是地震警訊的說法。

20101023 聯合報 B2 版 南投竹山竄出蚯蚓群爬滿路上。

新聞年年報的「蚯蚓」上街,真的是地震警訊嗎?

​當街道上出現一大群蚯蚓時,密密麻麻的畫面,不只讓人嚇一跳,也往往讓人感到困惑:為何牠們接連地湧向地表?難道,這真的是動物們在向我們預警天災嗎?動物們看似不尋常的行為,總是能引發人們的好奇與不安情緒。

如此怵目驚心的畫面,也經常成為新聞界的熱門素材,每年幾乎都會看到類似的標題:「蚯蚓大軍又出沒 網友憂:要地震了嗎」,甚至直接將蚯蚓與剛發生的地震連結起來,發布成快訊「昨突竄大量蚯蚓!台東今早地牛翻身…最大震度4級」,讓人留下蚯蚓預言成功的錯覺。

然而,這些蚯蚓大軍,真的與即將來臨的天災有直接關聯嗎?

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蚯蚓與地震有關的傳聞,被學者認為起源於 1999 年的 921 大地震後,在此前,臺灣少有流傳地震與蚯蚓之間的相關報導。

雖然曾有日本學者研究模擬出,與地震相關的電流有機會刺激蚯蚓離開洞穴,但在現實環境中,有太多因素都會影響蚯蚓的行為了,而造成蚯蚓大軍浮現地表的原因,往往都是氣象因素,像是溫度、濕度、日照時間、氣壓等等,都可能促使蚯蚓爬出地表。

大家不妨觀察看看,白日蚯蚓大軍的新聞,比較常出現在天氣剛轉涼的秋季。

因此,下次若再看到蚯蚓大軍湧現地表的現象,請先別慌張呀!

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事實上,除了地震魚和蚯蚓外,鳥類、老鼠、黃鼠狼、蛇、蜈蚣、昆蟲、貓咪到我們最熟悉的小狗,都曾經被流傳為地震預測的動物專家。

但可惜的是,會影響動物行為的因素實在是太多了,科學家仍然沒有找到動物異常行為和地震之間的關聯或機制。

遍地開花的地震預測粉專和社團

這座每天發生超過 100 次地震的小島上,擁有破萬成員的地震討論臉書社團、隨處可見的地震預測粉專或 IG 帳號,似乎並不奇怪。

國內有許多「憂國憂民」的神通大師,這些號稱能夠預測地震的奇妙人士,有些人會用身體感應,有人熱愛分析雲層畫面,有的人甚至號稱自行建製科學儀器,購買到比氣象署更精密的機械,偵測到更準確的地震。

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然而,若認真想一想就會發現,臺灣地震頻率極高,約 2 天多就會發生 1 次規模 4.0 至 5.0 的地震, 2 星期多就可能出現一次規模 5.0 至 6.0 的地震,若是有心想要捏造地震預言,真的不難。 

在學界,一個真正的地震預測必須包含地震三要素:明確的時間、 地點和規模,預測結果也必須來自學界認可的觀測資料。然而這些坊間貼文的預測資訊不僅空泛,也並未交代統計數據或訊號來源。

作為閱聽者,看到如此毫無科學根據的預測言論,請先冷靜下來,不要留言也不要分享,不妨先上網搜尋相關資料和事實查核。切勿輕信,更不要隨意散播,以免造成社會大眾的不安。

此外,大家也千萬不要隨意發表地震預測、觀測的資訊,若號稱有科學根據或使用相關資料,不僅違反氣象法,也有違反社會秩序之相關法令之虞唷!

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​地震預測行不行?還差得遠呢!

由於地底的環境太過複雜未知,即使科學家們已經致力於研究地震前兆和地震之間的關聯,目前地球科學界,仍然無法發展出成熟的地震預測技術。

與其奢望能提前 3 天知道地震的預告,不如日常就做好各種地震災害的防範,購買符合防震規範的家宅、固定好家具,做好防震防災演練。在國家級警報響起來時,熟練地執行避震保命三步驟「趴下、掩護、穩住」,才是身為臺灣人最關鍵的保命之策。

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黔金絲猴物種起源,竟是近親雜交形成?
寒波_96
・2023/08/11 ・3267字 ・閱讀時間約 6 分鐘

新物種如何誕生,是演化最重要的主題之一,正如達爾文代表作的書名《物種起源》(The Origin of Species,也常譯作《物種源始》)。隨著基因體學帶來愈來愈多新知識,人們對物種的想法也不斷演變。

2023 年發表的一項研究調查多種金絲猴的基因組,意外發現有一種金絲猴,竟然直接由不同物種合體形成。這是靈長類的第一個案例,動物中也相當少見。

黔金絲猴。圖/Current status and conservation of the gray snub-nosed monkey Rhinopithecus brelichi (Colobinae) in Guizhou, China

五種金絲猴的親戚關係

金絲猴(snub-nosed monkey,學名 Rhinopithecus,也稱為仰鼻猴)主要住在中國西南部和東南亞,目前有五個物種。牠們的中文名字依照地名,英文名字則多半根據顏色。

古時候金絲猴的分布範圍更廣,像是台灣也曾經存在過,如今卻只剩下化石。現今五個物種分別為:

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*(雲南)滇金絲猴(black-white 黑白,學名 Rhinopithecus bieti

* 緬甸金絲猴(black 黑,學名 Rhinopithecus strykeri

*(四川)川金絲猴(golden 金,學名 Rhinopithecus roxellana

*(貴州)黔金絲猴(gray 灰,學名 Rhinopithecus brelichi

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* 越南金絲猴(Tonkin 越南東京,學名 Rhinopithecus avunculus

五種金絲猴。圖/參考資料1

比對五款吱吱的 DNA 差異,可知滇、緬甸金絲猴的親戚關係最近,川金絲猴則和黔金絲猴較近,但是黔金絲猴明顯介於兩者之間。黔金絲猴在自己獨特的變異之外,僅管基因組整體更接近川金絲猴,也有不少部分和滇、緬甸金絲猴相似。

見到不同物種之間共享血緣,最直覺的想法是,兩者的祖先發生過遺傳交流。但是詳細比對後,研究猿認為還有機率更高的可能性。

最滑順的劇本是,大約 197 萬年前,滇、緬甸金絲猴的共同祖先,和川金絲猴分家;又經過十幾萬年,約莫 187 萬年前,兩群金絲猴再度合體,形成一個全新的支系,也就是黔金絲猴的祖先;後來滇、緬甸金絲猴再衍生出兩個物種。

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這形成如今我們見到的狀態:黔金絲猴大約 75% 血緣來自川金絲猴,25% 源於滇、緬甸金絲猴的共同祖先。

四種金絲猴的親戚關係,與遺傳交流。圖/參考資料1

靈長類首見,雜交直接形成新物種

或許有人會疑惑,看起來都是共享 DNA 變異,上述說法和「不同物種之間,發生過遺傳交流」有何差別?

差別在於,所謂「不同物種之間」,指的是新物種已經誕生一段時間以後,彼此間又發生 DNA 交流,這個一點都不稀奇。例如 A、B 物種間發生關係,變成 A 的遺傳背景下,又有一點 B 血緣的物種。

但是黔金絲猴的狀況是,新物種之所以誕生,就是不同物種直接合體所致。例如 A、B 物種發生關係,衍生出差異更大,不是 A 也不是 B,足以認定為新物種的 C。

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假如重建的劇本為真,這就是首度在靈長類中觀察到,不同物種直接合體形成新物種的「hybrid speciation」。可以翻譯為「雜交種化」,不過「合體種化」似乎更直觀。

哥倫比亞猛獁,想像畫面。圖/wiki

經由兩個物種雜交,直接產生新物種的方式,植物較為常見,哺乳類動物極少。此前古代 DNA 研究認為,已經滅絕的美洲大象「哥倫比亞猛獁」(Columbian mammoth,學名 Mammuthus columbi)是不同猛獁象合體產生的新物種,但是證據沒那麼充分。

或許沒有那麼罕見?

直接雜交產生新物種,會很難想像嗎?仔細想想,金絲猴的案例可能沒那麼驚悚,或許還有某種程度的普遍性。

回到當初的情境,所謂「兩個物種」在當時其實只分家十萬年而已,差異應該仍很有限。是又累積 180 萬年的分歧到今日,才顯得親戚之間明顯有別。

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這邊 197 萬、187 萬、十萬年都是根據 DNA 變異的估計,實際數字未必如此。不過順序大概差不太多,就是首先分出兩群,很短的時間後又合體產生第三群,再經歷好幾倍的時間直到現在。

假如川金絲猴不幸滅團,缺乏樣本可供比較,那麼黔金絲猴與另外兩種近親,看起來就單純是 187 萬年前分家。

值得注意的是,我們能判斷演化樹上的不同分枝曾經合流,來自對樹形的比對。假如川金絲猴不幸滅團,這棵演化樹中我們只剩下三個物種的樣本,便會判斷黔金絲猴是跟另外兩種親戚分家而成,卻完全不會察覺有過合體種化。

這麼想來,雜交誕生新物種的現象,或許沒那麼罕見,只是時光抹去了許多痕跡。

血緣融合,猴毛也是奇美拉

另一有趣的發現是毛色演化。金絲猴現今四個物種,外表的毛色為一大差異。毛色與深色素有關,深色素愈多,毛色會顯得愈黑,相對則是愈淡,會呈現白毛、黃毛、金毛。

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身為不同演化支系合體的產物,黔金絲猴的毛色也混合兩邊的風格。頭和肩膀的淺色,類似川金絲猴;手腳的深色,則類似滇、緬甸金絲猴。

基因組合體以後,兼具兩群影響毛色的基因,形成混合的毛色搭配。圖/參考資料1

金絲猴毛的顏色深淺,取決於不同色素的相對比例。棕黑色素(pheomelanin)愈高,毛色愈淡;真黑素(eumelanin)愈高,毛色愈深。例如猴毛中含有大量棕黑色素、少量真黑素,便會呈現金毛。

很多基因有機會影響色素與毛色。分析得知金絲猴們有 5 個基因和毛色關係密切,黔金絲猴的基因組來自兩個支系,比對發現,三個基因 SLC45A2MYO7AELOVL4 繼承自川金絲猴,兩個基因 PAHAPC 則源於滇、緬甸金絲猴。

這些基因如何影響毛色,仍有許多不明朗之處。最明確知道的是,SLC45A2 基因表現降低,會使得棕黑色素產量上升,令顏色變淡。PAH 基因表現增加,可以讓顏色加深。

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同一隻金絲猴不同部位的細胞,同一批基因經由不同調控,就能控制毛色深淺。

這篇文章介紹的演化基因體學分析手法,對許多人大概不算容易,但是這些研究帶來的趣味,倒是不難體會。

延伸閱讀

參考資料

  1. Wu, H., Wang, Z., Zhang, Y., Frantz, L., Roos, C., Irwin, D. M., … & Yu, L. (2023). Hybrid origin of a primate, the gray snub-nosed monkey. Science, 380(6648), eabl4997.
  2. The Primate Genome Project unlocks hidden secrets of primate evolution
  3. Biggest ever study of primate genomes has surprises for humanity
  4. Hundreds of new primate genomes offer window into human health—and our past
  5. van der Valk, T., Pečnerová, P., Díez-del-Molino, D., Bergström, A., Oppenheimer, J., Hartmann, S., … & Dalén, L. (2021). Million-year-old DNA sheds light on the genomic history of mammoths. Nature, 591(7849), 265-269.

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寒波_96
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生命科學碩士、文學與電影愛好者、戳樂黨員,主要興趣為演化,希望把好東西介紹給大家。部落格《盲眼的尼安德塔石器匠》、同名粉絲團《盲眼的尼安德塔石器匠》。