0

0
0

文字

分享

0
0
0

要隔離多久,才能形成新人類物種?--《未來人類》

八旗文化_96
・2017/11/05 ・2586字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 548 ・八年級
  • 作者:史考特.索羅門
    演化生物學家和科學作家。
    萊斯大學生物科學系的教授,開授生態學、演化生物學和科技傳播。

如果形成新物種最簡單的方法是隔離族群,那麼,何種程度的隔離能形成新人類物種的出現呢?再次回顧人類歷史,我們知道有許多族群歷經隔離數百年甚至數千年,卻沒有形成新物種。美國原住民被認為從東北亞遷移到新大陸已經超過十五萬年,似乎是與外界隔離時間最長的族群。

但是大衛.賴克、尼克.帕特森和同事比較現代美洲原住民與其他人類族群,發現遺傳證據顯示,從亞洲至美洲至少有兩波不同的移民潮,表示基因流動持續的時間可能比原本所設想的更長。雖然美洲原住民在長期隔離期間歷經了天擇作用,再加上遷徙期間一連串人口瓶頸帶來的遺傳漂移,讓他們成為基因獨特的族群,卻從沒有形成一個獨特的物種。

美洲原住民的祖先從東北亞遷移到新大陸已經超過十五萬年,隔離已久,卻未形成獨特物種。圖片來源:wikipedia

佛羅勒斯島上的小小哈比人

人類歷經種化的過程無例可循,要瞭解隔離如何影響人類世系的形成,必須觀察我們的近親。為了親身見證,我拜訪了古人類學家里克.波茨(Rick Potts)位於史密森國家自然歷史博物館的辦公室。雖然我已經在人類起源廳看過化石展出,波茨提供我某些未公開展示的標本。我在完成博士研究後,曾在博物館的昆蟲學門擔任過訪問學人,故而已有多次經驗走進展覽後方限制公眾進入的區域。但即使如此,每當我穿過以黃銅為框的雙層玻璃門進入管制區時,我仍然有種像是最初進入時的眩暈感受。我永遠不會忘記還是孩子時參觀博物館,夢想有一天能在那裡工作──這確實是童年的夢想成真。

史密森國家自然歷史博物館。source:wikimedia

博物館管制區大到好比迷宮,甚至在做研究時我也常一天到晚迷路。不過我還是設法找到了人類館藏,該區走廊的櫥櫃從地板延伸到天花板,櫃子抽屜裡裝著人類骨骼。我在大廳盡頭找到波茨的辦公室,他向我展示一組頭骨和骨骼化石的複製品,明顯比其他大多數化石都小得多。波茨解釋說,這個因為尺寸小而被稱為哈比人的標本,或許是顯示隔離如何導致人類近親的種化之已知最佳例子。

2003年,哈比人(Hobbit)的骨架在於印尼佛羅勒斯島(Flores)上的山洞裡發現。他們細小的體型震驚了古人類學界。這副骨架是個成年人,直立身高大約三英呎,他的大腦只有現代人的三分之一大小。懷疑論者認為這必定是身染疾病的智人,但因為至少發現九副遺骸都是相同尺寸,隨後的分析說服了大多數心懷疑慮者。這些化石代表一種新人類,被稱為佛羅勒斯人(Homo floresiensis)。舉起複製品,波茨指出該物種的某些生理特徵,例如頭骨上的眉脊、手腕骨和下顎形狀,通通類似於原始物種好比直立人或甚至更古老的南方古猿。

收藏於史密森博物館的佛羅勒斯人骨骼化石,約三英呎的身高明顯與智人有所差異。圖片來源:NMNH

但哈比人的遺骸年代太近了(最初估計該物種可能生存最晚到距今一萬八千年前),不可能來自這些遠古物種。此外,其他特徵例如骨盆、牙齒和臉部形狀,與遠古物種有著根本上的差異。波茨解釋,基於現有證據指出最有可能的情況是:佛羅勒斯人是從直立人族群演化而來的,後者來到佛羅勒斯島上後被孤立,最終導致種化。

到佛羅勒斯島的路程並不簡單。該島位於澳大利亞和爪哇島之間,一八九○年厄真.杜布瓦(Eugène Dubois)在此發現了第一副直立人化石。阿爾弗雷德.羅素.華萊士──天擇作用的共同發現者──在他收集該地區標本時曾造訪佛羅勒斯島。根據他對當地生態的觀察,他指出居住在佛羅勒斯島和其他鄰近島嶼上的動物,與西方爪哇島及附近島嶼的非常不同。這點很怪──各島嶼無論在氣候和植被方面看來都很相似,彼此間的距離也約略相當,所以沒有明顯障礙阻止動物只能在某些特定地點之間移動。

事實上,峇里島和龍目島(Lombok)這兩個島嶼相距不到二十英哩,島上卻有非常不同的鳥類和哺乳動物。動物族群的變動如此之大,讓華萊士在地圖上畫了一條線分隔該地區──在分隔線西邊,動物大多是亞洲可以發現的類型;分隔線東部,則是較為典型的澳大利亞和新幾內亞動物。

不知何故,哈比人的祖先成功穿越幾段開闊水域,來到充滿奇怪生物的佛羅勒斯島。圖片來源:Nature

後來人們發現,華萊士立下的分隔線正好是沿著大陸棚的邊緣。華萊士沒有瞧見峇里島東部的海水很深,其深度是即便海平面下降也足以隔離該島;但西部的海水較淺,當海平面較低時,峇里島和爪哇島等島嶼之間可由陸橋相連,而讓分隔線西邊的島嶼得以連接到亞洲大陸。因此,爪哇島和峇里島的動物甚至毋須穿越海洋就可以走過、跳過或飛過島嶼。但要到龍目島以及佛羅勒斯島,則意味著得穿越幾段開闊水域,而直立人沒能力做到這一點。然而不知何故,哈比人的祖先必定做到了,他們穿越地平線,越過華萊士的分隔線,來到充滿奇怪生物的島嶼,並且不再返回。

波茨解釋說,目前的考古證據顯示在哈比人的例子中,隔離導致種化的過程持續了數萬年。正如我們所看到的,當前人類的趨勢恰恰相反:今日族群間的聯繫比人類歷史上的任何時候都更加緊密。要符合種化產生的模式有賴大規模的改變,例如人口大幅下降或是人類全球運輸網絡完全並長期崩潰,造成現代人之間的相互分離。這是在人類還受限於地球上生活的時候。

或許未來地外殖民地的建立,才是人類產生隔離種化的契機。圖片來源:wikipedia

雖然在其他行星上建立永久人類殖民地的想法向來是科幻小說界的題材,但將之付諸實現的討論,近年來有越發認真的趨勢。無論是政府機構如美國國家航空暨太空總署或是商用太空梭公司,都表明他們打算在地球之外建立人類更具永久性的基地。我知道有些人已經著手準備實踐這種可能性。

本文摘自《未來人類:人類將演化到哪裡去?》,八旗出版。


數感宇宙探索課程,現正募資中!

文章難易度
八旗文化_96
34 篇文章 ・ 17 位粉絲
外部視野,在地思索, 在分眾人文領域,和你一起定義、詮釋和對話。


2

4
1

文字

分享

2
4
1

我們的失眠和喜鵲的失眠有什麼地方不一樣?

胡中行_96
・2022/05/12 ・2031字 ・閱讀時間約 4 分鐘

輾轉反側,徹夜難眠的時候,您幾點起床?就算醒了,工作效率是否異常低落?
在此,請您非但別只想到自己,還要拿出一點同理心:因為被剝奪睡眠的澳洲喜鵲,也深受困擾。

徹夜難眠很可能會影響工作效率。圖/Pixabay

捉野生喜鵲來做失眠相關的實驗

2022 年 4 月的《科學報告》期刊,有一篇標題冗長的論文,叫做〈失眠削弱澳洲喜鵲的認知表現並改變其歌曲產出〉[1]。其第一作者澳洲 La Trobe 大學博士候選人 Robin Johnsson,認為歌唱的時辰與類型,對於喜鵲的社交生活相當重要,並以此做為研究主題[2]。且不論在 COVID-19 疫情之前,有些人就已經沒什麼社交生活,更不要談呼朋引伴一起歡唱 KTV,人家喜鵲可是隨時都過得多采多姿。

喜鵲齊聲合唱。影/Youtube

於是,牠們就被科學家抓去做實驗了。

首先,研究團隊架設陷阱,用起士誘捕野生喜鵲。為牠們戴上標有序號的腳環之後,再關進裝有監視器的房間裡。接著,為了測量腦電波圖(electroencephalogram, EEG)與肌肉電位圖(electromyogram, EMG),科學家把無辜的喜鵲抓來開刀。於其腦部表面和頸部肌肉,植入電極貼片(electrodes),方便之後記錄睡眠狀態[1]

然後,喜鵲們就去接受特訓。

反覆訓練後篩選符合資格的喜鵲來做失眠實驗

研究團隊準備了一種木製食器,左右各挖一個淺槽。其中一個槽裡,盛裝少量起士和麵包蟲。第一次食物直接攤在眼前,不加以掩飾;第二次猶抱琵琶半遮面;第三次開始蓋子完全擋住凹槽,令喜鵲啥也看不見。在訓練的初期,全部的食器都採用灰色蓋子。直到最後的「聯想學習」(associative learning),蓋子被換成黑色或白色。喜鵲掀開特定顏色的蓋子,發現下面藏有食物。這樣重複 15 次,讓牠們不把「食」、「色」的關係兜在一起也難[1]

認知測試的教具,澳洲喜鵲執行聯想或逆向學習任務。圖/參考資料 1

結訓後,研究團隊把食器裡的獎勵換成「不會動的麵包蟲冷盤」(chilled, unmoving mealworms),為喜鵲舉辦驗收成果的模擬考。除了執行「聯想學習」的覓食活動,科學家也期望牠們展現「反轉學習」(reversal learning)的能力。將蓋子的顏色調換,要喜鵲嘗試選出有食物的凹槽。這個階段有一些評分要點[1],例如:

  1. 喜鵲做出第一次選擇時,是否有延遲的行為。緩慢的反應,代表注意力不集中,或動機下降。
  2. 喜鵲得經過幾回,才能達到連續 12 次嘗試中,有 10 次正確的及格分數。
  3. 喜鵲選擇正確瓶蓋的比率。

凡是順利通過模擬考的喜鵲們,便能晉升至下一關。

在實驗的主要階段,喜鵲們被劃為三組,分別體驗下列三種睡眠模式之一:無干擾睡眠、6 小時睡眠剝奪,以及 12 小時睡眠剝奪。研究人員防止喜鵲睡著的花招,包括:迫近或拍打鳥舍、發出噪音,或是輕撫充滿睡意的喜鵲[1]。如同可憐的臺灣中學生,明明前晚都沒睡飽,隔天還得參加考試。研究人員存心要看失眠的喜鵲,怎麼失常。

人類跟喜鵲一樣會被睡眠影響行為

正式測驗的結果不出所料,沒睡飽的喜鵲容易犯錯,而且要花較長的時間,才能選出正確答案。有些喜鵲甚至失去參與測驗的動機,傾向找機會補眠。其實以前的研究便顯示,失眠也會降低人類的認知表現。諸如參與動機、清醒程度(alertness)、注意力、警戒等級(vigilance)等,都會受到負面影響[1]

除了喜鵲考試的成績,科學家也記錄了牠們社交行為的變化。失眠的喜鵲寧可睡覺,也不要唱歌。最後就算唱了,單曲的長度卻意外地延展。原本的晨曲改在中午演出,頻寬變得狹窄,內容相較貧乏,顫音也明顯減少。這與人類的口語溝通,大同小異。當一個人睡眠不足,說話的速度會緩慢下來,咬字不如平常清晰,語句重覆的機率提高,甚至可能妨礙聽眾理解講者所要傳達的訊息[1]

澳洲喜鵲有複雜的家族。牠們用歌聲來劃定疆域,分辨敵友,並建立「鳥」際關係。失眠不僅會害喜鵲把歌唱得七零八落,也會進一步危及其社交生活。既然以往的人類睡眠實驗結果,與喜鵲有那麼多的相似處,下次在抱怨疫情害自己沒朋友之前,我們是不是應該先睡飽,再來思考怎麼社交呢?

睡飽再來社交比較不會被睏意影響思考。圖/Pexels

備註:此實驗結束後,參與受試的澳洲喜鵲,均在 2019 年 7 月被野放。

參考資料:

  1. Sleep loss impairs cognitive performance and alters song output in Australian magpies (Scientific Reports, 2022)
  2. Researchers find what magpies lose from hitting snooze (Brisbane Times, 2022)


數感宇宙探索課程,現正募資中!

所有討論 2
胡中行_96
29 篇文章 ・ 26 位粉絲
曾任澳洲臨床試驗研究護理師,以及臺、澳劇場工作者。 西澳大學護理碩士、國立台北藝術大學戲劇學士(主修編劇)。臉書:荒誕遊牧。