能「穿越」該有多好！無法時空旅行的地震學者，如何用科學解讀歷史地震？

歷史學家長久以來都在爭論，某個人如果留下了不成比例的後代數量，對於人類歷史影響會有多大。星團分析提供了客觀的資訊，讓我們知道在歷史中不同的時間點上，權力極端不平等的重要性。

以 Y 染色體追蹤權力不平等的原因

托馬斯．奇維希德（Toomas Kivisild）與馬克．史東金（Mark Stoneking）各自帶領的研究，都比較了對於 Y 染色體序列和粒線體DNA星團分析的結果，並且得到一個令人驚奇的結果。

兩個人計算一對序列中 DNA 字母的差異數量，由於突變的累積速度是固定的，他們的研究可以估計出不同的兩人組合之間，純父系譜系（Y 染色體）的共同祖先和純母系譜系（粒線體 DNA）的共同祖先各自存在的時代。

在關於粒線體 DNA 的研究中發現，現今族群中幾乎所有的兩人配對，在萬年內純母系譜系相同的機率非常低，世界許多地區是在那個年代之後才出現了農業。如果那段期間中族群都很大，可以預期會出現這樣的結果。

但是在關於 Y 染色體的研究中，發現的模式卻截然不同。在東亞人、歐洲人、中東人和北非人，那些科學家都發現許多「星團」，這些共同的男性祖先生活大約在五千年前。

五千年前在歐亞大陸，正好發生了考古學家安德魯．謝拉特（Andrew Sherratt） 所說的「次級農產品革命」（Secondary Products Revolution）：人類發現到牲畜除了能作為肉品來源之外，還有其他用途，例如拉車、耕地、產生乳汁與織品（例如羊毛）。

莫約也是從青銅時代開始，拜馴化馬匹與發明輪子及具備輪子的交通工具之賜，人類移動的能力增加，同時能夠累積大量財富。同時累積的還有銅和錫等比較稀有的金屬，這些金屬是青銅的材料，可以運到數百或甚至數千公里外。

Y 染色體模式指出，就是在這段時間，人類之間的不平等狀況增加了，遺傳狀況道出了當時一個群體中，權力集中到一小部分人的程度是前所未有的，可能是新的經濟體制促成了這種狀況。

在那個時期中，具有權力的男性對所處族群的影響力非常巨大，遠遠超過之前的時代，讓有自己 DNA 的後代數量超過成吉思汗留下的。

顏那亞民族擴張帶來的不平等社會

結合古代 DNA 和考古學研究，我們正在開始了解到這種不平等可能具備的意義。五千年前，剛好是顏那亞人在黑海與裏海的北方興起的時間。在第二部中討論過他們藉由馬匹和車子，首度能夠使用廣闊草原地帶上的資源。

遺傳資料指出，顏那亞人和他們的後代非常成功，幾乎取代了在其西方的歐洲北部農耕者，以及在其東方的中亞狩獵－採集者。

考古學家金布塔絲認為，顏那亞社會中性別不平等和社會階級分明的現象是前所未有的。顏那亞人留下了巨大的墳丘，中心部位中，男性的骨骸佔了約八成，這些骨骸上通常具有暴力傷害的痕跡，同時有其他可怕的金屬短劍和斧頭陪葬。

金布塔絲認為，顏那亞人抵達歐洲，預示了兩性之間權力關係的轉變。這個時期剛好是金布塔絲所說的「舊歐洲」沒落時期。舊歐洲的社會比較少暴力活動的證據留下，社會中女性處於核心地位，到處都有小型女神雕像留下。

在她重構出的歷史中，「舊歐洲」被以男性為中心的社會所取代。相關證據並不只來自於考古證據，那些可能經由顏那亞人所散播的印歐文化，例如希臘文化、北歐文化和印度文化中，神話都是以男性為中心。

對於文字歷史時代之前人類文化的詳細描述，都需要謹慎看待。不過古代 DNA 資料的確證明了顏那亞人的社會中，權力集中在少數菁英階級的男性。顏那亞人的 Y 染色體類型就只有幾種，代表了少數男性成功散播了自己的基因。

相較之下，顏那亞人的粒線體 DNA 序列就更為多樣。顏那亞人的後代或是他們的近親，把自己的Y染色體散播到歐洲和印度，這種擴張對人口造成了重大的影響。在歐洲與印度，這些 Y 染色類型在青銅時代之前並不存在，但是現在卻是這兩個區域中主要的類型。

現今在歐洲西部和印度的人口中，來自草原的 Y 染色體類型所佔的比例要比草原基因組其他部分所佔的比例高出許多，從這點就可以看出來，顏那亞人的擴張並非全然都是友善的。草原男性血統所佔的比例高，代表了顏那亞人的男性後代在政治上或經濟上比較成功，在與當地男性競爭伴侶的時候占優勢。

我所知最令人驚訝的例子來自於歐洲西南端的伊貝利亞半島，在四千五百年前到四千年前青銅時代一開始的階段，來自於顏那亞的血統抵達了那裡。

布萊德利的實驗室和我的實驗室各自從那個時期的遺骸中取出古代 DNA，發現在草原血統抵達時，伊比利亞族群中有百分之三十受到取代，但是 Y 染色體受到取代的幅度更高：在我們的資料中，在具有顏那亞人血統的男性，有九成帶有來自草原的 Y 染色體類型，這種染色體之前未曾在伊比利亞出現過。顯然草原族群在擴張的時候，階級高低非常分明，而且權力分配極度不平衡。

權力累積代代相傳

對於「星團」的研究主要靠分析Y染色體和粒線體 DNA，那麼分析全基因組會有幫助嗎？

用全基因組資料可以重建出最近一萬年中絕大多數農業群體的祖先族群大小，發現到在這段期間族群增大了，看不出 Y 染色體所指出在青銅時代出現了瓶頸效應。那是只彙整 Y 染色體資料和粒線體 DNA 資料所看不出來的。

其實我們很清楚，用 Y 染色體是看不出來某些遺傳類型是否能夠更成功的傳到後代。理論上，我們可以用天擇來解釋，說有些 Y 染色體類型能夠讓攜帶者具有某些生物優勢，例如生育能力提高。

但事實上全世界在同個時期有數個地方同時都出現了這種遺傳模式，那個時段剛好是社會階級明顯的社會興起時期，用天擇利益來解釋多個地區各自出現了有利於生物繁衍的突變，實在太勉強。

我認為比較有可能的解釋是在這段時期，某一個男性開始累積的權力大到不只能夠和大量女性交配，而且能夠把自己在社會上的優勢傳給下一代，確保自己的男性後代在生育上也那麼成功。

代代相傳之下，使得這些男性的 Y 染色體在族群中的頻率增加，留下的遺傳痕跡充分表示出過往社會的狀況。

在這段時期，個別女性累積權力也有可能比以往更多。但是由於生物特性的限制，即使是集權力於一身的女性也不可能有超多的後代，因此社會不平等在男性血脈中更容易看出來。

——本文摘自《我們源自何方？：古代DNA革命解構人類的起源與未來》，2023 年 ３ 月，馬可孛羅出版，未經同意請勿轉載。

遺傳基因如何記錄歷史？

要理解遺傳學為何能協助我們探究人類的過去，必須了解基因組（我們由雙親繼承來的所有遺傳密碼）如何紀錄資訊。

一九五三年，法蘭西斯．克里克（Francis Crick）、羅莎琳．富蘭克林（Rosalind Franklin）、詹姆斯．華生（James Watson）和莫利斯．威爾金斯（Maurice Wilkins）證明，基因組是由大約三十億個化學構件組成的雙長鏈（總共有六十億個單元）。

我們可以把這些構件想成字母，包括腺嘌呤（adenine，A）、胞嘧啶（cytosine，C）、鳥糞嘌呤（guanine，G）和胸腺嘧啶（thymine，T）1。我們所謂的「基因」是由一段段短鏈組成，每段的長度通常是一千個字母左右。

基因的功能是模板，用來合成執行細胞內各項工作的蛋白質。基因之間是非編碼 DNA ，有時稱為垃圾 DNA （junk DNA）。在 DNA 片段上進行化學反應的機器能讀取這些字母指令，在反應沿 DNA 序列行進時放射閃光。

A、C、G、T 等字母進行化學反應時放射的色彩各不相同，所以字母序列能用攝影機掃描後輸入到電腦。

絕大多數科學家只留意基因包含的生物訊息，但 DNA 序列之間偶爾也會有些差異。這些差異源自基因組過去複製時出現在某些時刻的隨機誤差（稱為突變〔mutation〕）。這些差異的發生機率大約是一千分之一，基因和垃圾 DNA 都可能出現。遺傳學家探究過去時要研究的正是這些差異。

在這大約三十億個字母中，無關的基因組之間通常有大約三百萬個差異。兩個基因組的片段之間差異密度越高，這兩個片段的共同祖先年代就越久遠，因為突變隨時間增加的速率大約是固定的。所以差異密度就像生物碼表，紀錄了以往發生的重要事件距離現在大約多久。

粒線體夏娃

透過遺傳學研究過往，最令人驚奇的應用途徑是粒線體 DNA 。粒線體 DNA 是基因組中非常微小的一部分（大約只有二十萬分之一），透過母親、女兒和孫女等母系親屬代代相傳。一九八七年，艾倫．威爾森（Allan Wilson）等人採集世界各地多個人種的粒線體 DNA ，定序出數百個字母。他們比較這些序列之間的突變差異，建構母系親屬系統樹。

他們發現，系統樹中最長的分支（也就是最早脫離主幹的分支）現在只出現在撒哈拉以南的非洲人後裔身上，表示現代人的祖先生活在非洲。相反地，現在非洲以外的人全都源自系統樹中年代較晚的分支。

依據一九八○和一九九○年代發現的考古、遺傳和骨骼證據下提出的主流整合結果中，這項發現成為十分重要的部分，支持現代人的祖先數十萬年前曾經生活在非洲的理論。

威爾森等人依據突變累積速率，估算出所有分支的共同祖先中，距離現在最近的粒線體夏娃（Mitochondrial Eve）大約生活在二十萬年前。目前最可靠的估計年代是十六萬年前左右，但我們必須了解，這個數據和大多數遺傳年代一樣不大精確，因為人類突變的實際發生速率並不確定。

共同祖先年代距離現在如此之近，相當令人興奮，因為這打破了多區域說（multiregional hypothesis）。根據這個假說，生活在非洲和歐亞大陸許多地區的現代人類大多源自直立人（Homo erectus）早年的擴散（距今至少一百八十萬年）。直立人能製作粗糙的石造工具，腦容量大約是現代人類的三分之二。

多區域說則指出，直立人的後代在非洲和歐亞大陸各地分別演化，形成現在生活在相同地區的族群，因此多區域說預測，現代人類身上有些粒線體 DNA 序列在兩百萬年前左右分化開來，也正是直立人擴散的年代。

人類擴散與文化演變

然而，遺傳資料完全不吻合這個預測。所有現代人類的共同粒線體 DNA 祖先距今只有兩百萬年的十分之一，代表現在的人類大多源自年代晚近許多的擴散，從非洲前往世界各地。

人類學證據指出當時可能的狀況。最古老的「解剖上具有現代人類相同特徵」的人類骨骼（也就是在球狀顱骨和其他表徵方面位於所有現代人類的變異範圍內）年代約為二十∼三十萬年前，而且全部出自非洲。但在非洲和近東地區外，解剖學上的現代人目前還沒有年代早於十萬年前的可信證據，年代早於五萬年前的證據也相當有限。

石造工具種類的考古證據也指出五萬年前開始出現重大改變，西歐亞大陸考古學家稱這個時期為舊石器時代晚期（Upper Paleolithic），非洲考古學家則稱之為石器時代晚期（Later Stone Age）。

這段時期之後，製造石造工具的技術大幅躍進，此後每幾千年改變風格一次，改變步調比冰河還慢。這段時期的人類也開始留下更多展現美學與精神生活的文物：鴕鳥蛋殼串珠、拋光的石質手鐲、以紅色氧化鐵製作的身體塗料，以及全世界最早的具象藝術。

目前已知全世界最古老的小雕像是長毛象牙刻成的獅子人（lionman）雕像，發現於德國的霍倫斯坦—施泰德洞穴（Hohlenstein-Stadel），年代約為四萬年前。法國蕭維岩洞（Chauvet Cave）中的前冰川時期動物畫的年代約為三萬年前，現在仍被認為是傑出的藝術作品。

從大約五萬年前開始，考古紀錄變化大幅加快，同時也反映在族群變化上。尼安德塔人大約四十萬年前出現在歐洲，由於骨骼形狀不在現代人類變異範圍內，所以被視為「古代」人類，於四萬一千年∼三萬九千年前在西歐滅絕，此時現代人類到達西歐只有數千年。

歐亞大陸其他地方也有族群反轉現象，非洲南部也是如此，證據包括某些地點遭到棄置以及石器時代晚期文化突然出現。

這些變化最自然的解釋是解剖上具有現代人類相同特徵的某個人類族群擴散，這個族群的祖先包括擁有先進新文化的「粒線體夏娃」，並且取代了原先居住在這些地方的人類。

——本文摘自《我們源自何方？：古代DNA革命解構人類的起源與未來》，2023 年 ３ 月，馬可孛羅出版，未經同意請勿轉載。

• 作者／廖子萱

蕞爾臺灣島，地跨熱帶與副熱帶季風氣候區、四面環海，縱貫的百岳更加深了氣候的複雜程度。

在這樣的地理條件下，即便當今借助氣象衛星進行天氣分析，預報仍偶見差之毫釐、失之千里。一百年前，人們對於山岳、海洋與其相生的自然現象往往常處於未知，而至今日手機隨手可得及時的氣象預報，在短短一百年間，臺灣氣象科學從無到有，蓬勃發展。這背後的功臣包括了中央氣象局、高山氣象站、地震觀測站，這些單位的前身與發展，皆與近藤久次郎有關。

近藤久次郎（Kondo Kyujiro ，1858 – 1926）是臺灣首任總督府測候所技手兼所長，也是臺北測候所所長（現中央氣象局）。 1896 至 1924 年在臺期間，近藤引領總督府測候所設立了七座地方測候所，並協調地方基層治理單位，建構氣象觀測方法和資料搜集的網絡。他更推動高山觀測方法，以進行颱風預測、推動高山與地震觀測系統的建置，為臺灣氣象科學翻開了嶄新的一頁。

臺灣近代氣象觀測的發展

臺灣近代氣象觀測發展可追溯於清朝，光緒年間的1883年，清廷聘請杜伯克博士（Dr. William Doberck）赴香港擔任首任天文司（天文台台長），並在沿海稅關和燈塔裝置觀測設備，進行氣象觀察。臺灣基隆、淡水、安平、打狗四港的稅關，以及漁翁島（澎湖）、南岬（鵝鑾鼻）也陸續在 1885 年前後，展開十餘年的氣象記錄。然而，1895 年清廷與日本簽訂馬關條約割讓臺灣，氣象觀測工作就此停擺，多數的觀測儀器與記錄更在政權交替期間散失。

日本統治臺灣之後，由於當時國際航海安全多仰賴氣象資料，在英法強權的施壓下，臺灣總督府於1896年發布第 97 號敕令，以「台灣總督府測候所官制」編制氣象觀測單位，而日本中央氣象台則選派本文主角，技手（技士）近藤久次郎來臺勘查、策劃氣象觀測站。同年，總督府也在民政局通信部海事課增設「氣象掛」一單位，統理全島氣象事務，如氣象觀測、天氣調查、颱風警報、地震檢測等工作。

1896 年四月至六月間，近藤久次郎與民政局通信部海事課課長遠藤可一翻山越嶺、走訪各地，行跡遠至鵝鑾鼻。根據兩人的調查基礎，臺灣總督府先後於臺北、臺中、臺南、恆春和澎湖設置測候所（後三為 1987 年設立），近藤也在日本中央氣象台台長中村精男（Nakamura Kiyoo）的任命下擔任臺北測候所所長，開始逐步搭建全島的氣象觀測網絡。

在各地氣候觀測所選址的條件上，近藤久次郎配合日本政府在農業、工業、航海與公共衛生等發展項目的資料需求，為詳實觀測各區域氣候根據相對距離由北至南畫設臺北、臺中、臺南、恆春測候所^１ 。此外，還參考了夏季與秋季的颱風路徑設立澎湖測候所，用以觀察自香港與馬尼拉而來的颱風。

除了本島的氣象觀測，近藤還曾於1897年，帶著晴雨計、寒暖針遠赴火燒嶼（綠島）、紅頭嶼（蘭嶼）進行氣象觀測、測量山頂高度，策劃設立觀測站。而後隨著總督府逐步克服東部地區交通和電信的限制， 1900 年、1910 年臺東和花蓮測候所分別建設完成，時至 1924 年近藤久次郎卸任前，全臺共設有七座「一般測候所」。

十九世紀末的觀測所主要沿用清朝遺留的官廳或民房，屋頂簡單設有的風力與風向儀，室內則作為辦公之用。一般測候所以風力塔為主要的觀測設施、可測量風向、風速、風壓、日照和日射；辦公室外設置氣象觀測坪以測量氣溫、雨量、地面溫度等；測候所外另設有提供執勤人員進駐的官舍。

而在時間方面，位於政治中心的臺北觀測所實施 24 小時氣象觀測；其他測候則每四個小時實施觀測、每日六次，用於地區性天氣預報，並將資料匯報予臺北測候所以利發布臨時颱風警報、氣候月報和年報，進一步進行總體性的氣象分析。

擴大氣象觀測網路，發佈氣象預報歷史頁面

為了擴大氣象觀測網絡，總督府會同官廳、派出所、郵局等單位協助蒐集雨量和氣溫資料，並於 1896 年 7 月以「民通 151 號」公報始建立暴風警報通報流程，命令各官廳、海關、郵局、燈塔，將通信部海事課所轉發的暴風警報公布予地方民眾，九座燈塔更奉「總督府訓」兼任氣象觀測的任務，協助測量氣溫、氣壓、風、雲與雨量。

1897 年 9 月，近藤領導的臺北測候所開始發佈每日三次的氣象預報，並與琉球、九州南部測候所，以及徐家匯、香港、馬尼拉等地的氣象台交換氣象報告。 ^２依循著新展開的天氣觀測模式，總督府府報開設「觀象」專欄，刊登臺北測候所撰寫的天氣預報（「本島氣象天氣豫報び天氣概況及暴風警報等」），開啟了臺灣天氣預報歷史性的一頁。直到1905年，全臺各地的雨量觀測網絡已達78處，涵蓋燈塔、支廳、派岀所、學校、郵局、農業試驗所、自來水廠等單位，各處配備簡易的氣溫觀測工具以協助記錄天候狀況。

很快地，日本在臺短短10年內，近藤久次郎已為氣象觀測網打下綿密的基礎。

不只是天氣預報，開啟高山觀測與地震研究先河

1900 年，近藤久次郎附議天文學者一戶直藏提出的新高山（今玉山北峰）報告（新高山ニ關スル研究報告），近藤提到：「新高山山頂是天然絕佳的天文觀測與氣象學研究位置」，他認為高山觀測有助於天文和氣象研究，可藉由研究大氣動力上升的過程進行天氣預測，尤其臺灣每逢夏季，颱風挾帶滂沱大雨常引發災情，若能在台灣百岳中設置幾處高山觀測所，定有助於颱風警戒和天候預設。

於是， 1911 年近藤久次郎與一戶直藏率先提出「新高山觀測所設置計畫」，向總督府倡議在玉山、阿里山興建高山觀測所和天文台，間接促成玉山觀測站（1943 年始建造）與阿里山觀測站（1932年建造）的設置。

近藤久次郎除了推動高山氣象、天文與航空研究，也曾與臺北測候所同仁積極推動與地震和火山相關的研究： 1896 年，臺北臨時測候所首次藉由人體感受進行地震觀測； 1897 年正式落成的臺北測候所，引進格雷－米爾恩型地震儀（Gray-Milne Seismograph）； 1900 年，由被譽為日本地震之父的大森房吉所改良的大森式水平地震儀（Omori horizontal pendulum seismograph）以及強震儀（Strong motion seismograph）裝設於臺北測候所。

這些地震觀測儀也在 1906 年 3 月 17 日的「嘉義梅山地震」發揮了記錄地震波形與餘震數據的作用，獲得的數據使大森房吉找出梅山地震與斷層的關係，並將之命名為「梅仔坑斷層」（後更名梅山斷層）。而後，大森房吉還將研究與近藤所著的說明書刊登於報紙，傳遞地震成因與餘震的科學知識，緩解民間傳說帶來的社會不安。時至1907年，在近藤的協助推動下，全臺共有七所測候所兼做地震觀測，當時的紀錄，也成為現代地震研究珍貴的早期觀測資料。

1924 年，近藤久次郎因病去職返回日本，1926年因胃癌而逝世。 1896 至 1924 年，近藤來臺近將三十年，他在擔任總督府測候所與臺北測候所所長期間，建制氣候所與觀測網絡、編輯並彙整氣象資料；開啟暴風雨警報、颱風預測等重要的氣象預報機制；也協助推動高山氣候觀測、天文觀測與地震研究，著實是臺灣近代氣象科學研究的先河。

註解

• 註 1：然而，由於當時日本與臺灣之間並無定期班船和通訊設備可供交通和信息的傳遞，使得測候所無法如期配備氣象觀測儀器並興建正式氣候站，故先以既有房舍作為臨時氣候所。而後各地氣候所材陸續興建並增添觀測設備：臺北測候所於 1897 年 12 月 19 日遷入臺北城內南門街三丁目；臺中測候所於 1901 年 5 月 20 日遷入臺中城內藍興堡台中街；台南測候所於 1898 年 3 月 1 日遷入台南城內太平境街第 216 號官有家敷地；恆春測候所於 1901 年 11 月 24 日遷入恆春縣前街四番地；澎湖測候所於 1898 年 3 月 1 日遷入澎湖島媽公城內西町。（資料來源：中央氣象局委由財團法人成大研究發展基金會、國立成功大學單位研究之《台灣氣象建築史料調查研究》， 2001 年 2 月出版。）
• 註 2：資料參考徐明同〈台灣氣象業務簡史〉