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一點都不「遜」!來自9900萬年前的菇菇甲蟲「偽蕈甲」所帶來的演化啟示

蕭昀_96
・2018/10/24 ・2663字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 569 ・九年級

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  • 文/蕭昀
  • 文字編輯/翁郁涵

來自緬甸克欽邦的琥珀 (9900 萬年前,晚白堊世,森諾曼階),因保存了大量完好的古代昆蟲遺骸,成為古昆蟲學者所專注的焦點。而不久前,我和澳洲國立昆蟲標本館 Adam Ślipiński 博士、廣州中山大學俞雅麗博士、鄧從雙博士和龐虹教授也在一塊特別的緬甸琥珀中,有了新發現──史前偽蕈甲新物種「白堊異特偽蕈甲」(Allostrophus cretaceus)。

白堊異特偽蕈甲 Allostrophus cretaceus Hsiao, Ślipiński, Yu, Deng & Pang, 2018,是緬甸琥珀生物群中第三筆偽蕈甲科的化石紀錄。

史前嬌客的身世

蕈甲蟲是一群以蕈類為食的甲蟲,不論是在海邊還是森林裡,只要依循著朽木上的蕈類蹤跡,要找到這群菇菇甲蟲並不難。其中,有種在擬步行蟲總科底下,被稱為偽蕈甲 (蟲) 的「偽蕈甲科(Tetratomidae)」家族,牠們體型屬中小型且多為不起眼的棕暗色系,以多孔菌類的子實體為食,全球約有 150 個現生種,主要分布在北半球。

圖二、靛青斑蕈甲屬 Cyanopenthe 為偽蕈甲科少數具有艷麗金屬光澤的成員,圖為奇峰靛青斑蕈甲C. leei Hsiao, Pollock & Barclay, 2015 (鍾奕霆 攝)。

這隻在琥珀裡發現的白堊異特偽蕈甲,就屬於偽蕈甲科下五個亞科之一的「優偽蕈甲亞科(Eustrophinae)」,如今還有 87 種現生種生活在在東方區、全北區和熱帶非洲。不過,偽蕈甲的化石紀錄相當稀少[2],所以這次的發現對蕈甲蟲研究而言,是個重要且令人振奮的好消息呢!

圖三、優偽蕈甲亞科的東方全偽蕈甲 Holostrophus orientalis Lewis, 1895 會取食蕈類的子實體 (黃福盛 攝)。圖/ Cretaceous Reserach 論文原文

這個物種是目前發現的第三例緬甸琥珀偽蕈甲物種,同時也是優偽蕈甲亞科在中生代化石紀錄中的第四筆記錄。我們之所以將牠命名為白堊異特偽蕈甲 Allostrophus cretaceus(Hsiao, Ślipiński, Yu, Deng & Pang, 2018);給了牠 Allo- (異特)的屬名字首,意指本屬物種在形態上相當特別,尤其是在觸角的部分,種小名 cretaceus 則以白堊紀為名,意即其為生存于白堊紀的物種。

現在,這塊琥珀化石典藏於北京首都師範大學生物演化與環境變遷重點實驗室,繼續等待科學家們從它身上挖出更多故事!

新面孔帶來的新資訊:推測菇菇甲蟲與菇菇們的史前樣貌

這次除了增進了對史前偽蕈甲的認識,發現一個新的化石物種支系,也讓我們對於偽蕈甲科形態和演化進行了以下推論:

一、找到優偽蕈甲亞科的起源

化石證據是佐證某一生物類群的起源年代的最佳實體證據。此前發現的白堊新偽蕈甲屬和奇異偽蕈甲屬,外形上雖然已經相當接近現生優偽蕈甲亞科,仍有著與現生優偽蕈甲截然不同的絲狀觸角型態。

不過,本次發現異特偽蕈甲雖然一樣擁有比例較長的觸角,卻呈現棍棒狀,與現生的優偽蕈甲亞科物種更加相似,驗證了本亞科確實已在白堊紀中期出現。

二、此類群的觸角形態如何演化

比較化石和現生生物類群的形態特徵,有助於我們了解這些特徵構造的演化狀況,從古今偽蕈甲的形態檢視和比較可得知,現生所有的優偽蕈甲亞科成員,觸角皆相對較短,觸角小節 3-7 節短而膨大,形狀上具有相當的一致性。

我們本次發現的的異特偽蕈甲也是接近這個形狀,但是,同為緬甸琥珀生物群的始祖白堊新偽蕈甲和白堊奇異偽蕈甲的觸角卻呈細長絲狀,觸角小節細長而明顯節長長於,而已知最古老的偽蕈甲化石──早白堊紀法國的 Synchrotronia idinineteena 觸角小節 4-6 節反而呈三角形,這說明了什麼呢?

這表示了在演化初期,優偽蕈甲亞科成員的觸角形式可能較現今更多樣化,擁有著各式不同的觸角形狀,然而在之後漫長的演化過程中才漸漸成為現今的形貌

三、食菌性甲蟲功能群與蕈類的多樣性演化

生物類群的多樣性往往會藉由拓殖(及開始利用新資源)到新的食物資源而呈爆炸性成長,也就是說,若我們在化石紀錄中發現到某個特定取食功能群的物種本身很豐富,就可以反過來合理的推測在其生存年代時,牠們所取食的食物資源可能已經具有相當的多樣性。

由於我們目前發現的化石偽蕈甲跟現生的類群外形相當相似,這暗示著牠們可能也有著相似的食真菌習性。除了偽蕈甲外,白堊紀時期也有不少種類的食菌性隱翅蟲(沒錯,也有取食真菌的隱翅蟲) ,牠們的例子即可以作為這個推論的互見。

從這些發現可知此時期的食真菌性甲蟲多樣性已經相當高,而這個時間恰與菇蕈類主要類群的多樣性增加時間吻合,這就說明了食菌性甲蟲群的多樣化很可能肇因於其食物資源的豐富化。曾有研究根據緬珀生物群豐富的蕈類物種和多樣的食菌性隱翅蟲,提出傘菌綱在白堊紀中期已相當多樣的假說[2],而緬珀生物群的一系列發現也支持了這個假設,為其增添又一例證。

註解

  • [1]目前已知最古老的偽蕈甲化石紀錄是來自早白堊紀法國琥珀中的 Synchrotronia idinineteena Soriano & Pollock, 2014。而緬珀生物群的偽蕈甲則有兩例,分別為:始祖白堊新偽蕈甲 Cretosynstrophus archaicus Cai, Hsiao & Huang, 2016 和白堊奇異偽蕈甲 Thescelostrophus cretaceus Yu, Hsiao, Ślipiński, Jin, Ren & Pang, 2016。
  • [2] Cai, C., Leschen, R.A.B., Hibbett, D.S., Xia, F., Huang, D., 2017. Mycophagous rove beetles highlight diverse mushrooms in the Cretaceous. Nature Communications 8, 14894.
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蕭昀_96
21 篇文章 ・ 12 位粉絲
澳洲國立大學生物學研究院和聯邦科學與工業研究組織─澳洲國立昆蟲標本館聯合培養博士生,國立臺灣大學昆蟲學系學士,中研院臺灣生命大百科(TaiEOL)編輯人員、泛科學專欄作者,曾任科博館昆蟲學組蒐藏助理。研究興趣為鞘翅目(甲蟲)系統分類學和古昆蟲學,博士研究主題聚焦在澳洲蘇鐵授粉象鼻蟲的系統分類及演化生物學,其餘研究題目包括菊虎科(Cantharidae)、長扁朽木蟲科(Synchroidae)、擬步總科(Tenebrionoidea)等,不時發現命名新物種,研究論文發表散見於國內外學術期刊 。因為攻讀博士所以持續焦慮中。

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鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/11/01 ・2113字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
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為什麼花錢買票看贗品?每分鐘都有一位傻 B 誕生
寒波_96
・2022/11/18 ・2454字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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造假是人類複雜心智的一大產物,歷史上各式各樣的作假、贗品層出不窮。作家 Kristine De Abreu 在 ExplorersWeb 網站的文章[參考資料1],整理歷史上的 6 起贗品案例,時過境遷後回顧,這些造假頗有趣味。

龐貝石碑

6 起案例最早的是龐貝石碑。這個「龐貝」不是義大利那個龐貝城,在紐約。公元 1820 年有人找到一塊石碑,上頭有看似陌生的圖像、文字,但是無人能釐清來歷。此後衍生出不少相關的假說與討論。

1894 年,工程師史威特(John Edison Sweet)出面宣稱那是他叔叔的惡作劇。這類藍色窗簾的案例十分普通,也很常見。

龐貝石碑,現在擺在當地的地方小博物館展示。圖/參考資料1

卡迪夫巨人

1868 年,當時某些基督教信徒根據「創世記」,主張世界上曾經有巨人漫步。美國的無神論者胡爾(George Hull)設局惡搞,製作石頭巨人誆騙信徒,希望藉此證明他們是一群盲信的傻B。

惡搞產品身高 3 公尺,重 1350 公斤,成本 2600 美金(約現在的 54000 元)。本來想運到墨西哥,但是太重,最後埋在紐約的卡迪夫親戚家,1869 年「發現」後被稱為卡迪夫巨人(Cardiff Giant)。

假巨人騙到一些人,不過也很快被識破。後來有人以 23000 美金收購(約現在的 50 萬元)。不論當初意圖是否達到,胡爾都大撈一筆。

當時有位東搞西搞的掮客……沒禮貌,是知名經紀人巴納姆(P.T Barnum) 想買卻被拒絕。於是巴納姆也製作自己的巨人,還宣稱那才是真正的假貨 XDDD

假巨人當時興起一股熱潮,許多觀眾付費參觀。對於這些花錢看假貨的觀眾,有人表示:「每分鐘都有一位傻 B 誕生(There’s a sucker born every minute)」。這句流傳頗廣的話,到底是誰講的其實沒有定論,不過江湖傳言就是巴納姆自己。

卡迪夫巨人 1869 年的照片。圖/New York State Historical Association Library

伊特拉斯坎勇士雕像

美國的里卡狄兄弟(Pio Riccardi 和 Alfonso Riccardi)與其兒子們,有一門獨特的家族事業:偽造雕像。他們在 1915 到 1918 年製作 3 具 2 公尺高的伊特拉斯坎勇士雕像(Etruscan Terracotta Warriors),並成功賣給紐約的大都會博物館。

伊特拉斯坎文化位於義大利,年代早於羅馬帝國,歷史應該超過 2000 年,可是雕像狀態太好,有人懷疑是假的。1960 年代費歐拉凡提(Alfredo Fioravanti)出面承認,他當初協助兩兄弟造假。

一群當年世界頂尖的專家,散發滿身的權威感,架勢十足地檢視皮爾當人,卻沒人察覺這批「化石」是徹徹底底的偽物。圖/John Cooke 作於 1915 年

皮爾當人

前幾起贗品案都無傷大雅,但是皮爾當人(Piltdown Man)深深地傷害學術。它可謂人類演化研究史上,最大的造假醜聞。

1912 年,名字和達爾文(Charles Darwin)有點像的英國業餘研究者道森(Charles Dawson)宣稱,在薩塞克斯發現古人類的化石,引發一陣轟動。他在 1915 年又宣布找到化石,這批化石後來合稱「皮爾當人」。

當時一些學者認為,皮爾當人可以填補演化史上,人與猿的缺失環節。英國出土的化石,也支持大英帝國在人類演化史上的地位。業餘人士道森一心想躋身上流,加入英國皇家學會,最終卻沒有如願,在 1916 年去世。

一直有人懷疑皮爾當人的真實性。終於在 1953 年證實皮爾當人分別具有人與猿的特徵,根本是因為皮爾當人不是一個人,而是由猿和人的骨頭拼裝而成。

偽造的伽利略手稿。圖/密西根大學

伽利略手稿

美國的密西根大學 1934 年購入一份「伽利略手稿」,據說是伽利略本人 1609 年的手筆。造假兼打假專家威爾丁(Nick Wilding)在 2022 年 8 月證實,那是假的。決定性的證據來自紙張上的 BMO 水印,它要等到 1770 年才出現,遠遠晚於伽利略的年代。

推測這份假貨來自造假名人尼可查(Tobia Nicotra),他在 1930 年代復刻哥倫布、莫札特、林肯等等名人,製作超過 600 件贗品。

偽造的維京人文蘭地圖。圖/耶魯大學

維京人的文蘭地圖

有些贗品花費數十年破解,有些則一開始就知道是假的,後來再漸漸補足證據。就像某些偵探故事,一開始就知道誰是兇手,後來才釐清作案過程,可謂證明題。

美國的耶魯大學 1960 年代取得一份 15 世紀地圖,上頭繪有文蘭(Vinland),也就是維京人在美洲的殖民地。幾乎一開始就判斷這份地圖是假的,不過做證明題也有意思,圍繞其衍伸出有趣的議題。現在知道,此圖字體不符合年代以外,使用墨水含有天然的鈦,證實這是晚於 1920 年代的字跡。

至於維京人是否曾經抵達美洲?1960 年代在這份贗品地圖出現不久後,考古學家於加拿大東北部的紐芬蘭,尋獲蘭塞奧茲牧草地遺址(L’Anse aux Meadows),證實維京人確實在美洲留下足跡。只是文蘭在哪裡,仍是謎題。

參考資料

  1. Why Did They Do It? Six Archaeological Forgeries and the People Behind Them
  2. Analysis unlocks secret of the Vinland Map — it’s a fake

本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook 同名專頁

寒波_96
175 篇文章 ・ 673 位粉絲
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》。

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天選之人!為什麼地球上只有我們是高智慧生命體?——《人類的旅程》
商業周刊
・2022/10/21 ・2959字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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人類最早的足跡

爬著蜿蜒的山路,前往位於現代以色列的迦密山洞穴,不難想像史前時代這一帶的壯麗環境。

地中海型氣候應是四季宜人,氣溫只會小幅變動。附近青翠的山谷裡,穿山越嶺曲折流過的溪流,應是飲用水的來源。山脈旁的森林應適合狩獵鹿、瞪羚、犀牛、野豬。再向外,在毗連狹長海岸平原及撒馬利亞山脈的開闊荒野地帶,應生長著史前品種的穀物及果樹。四周的溫暖氣候、多樣性生態及生食材料,應使迦密山洞穴成為萬千年來,無數狩獵採集族群的理想家園。

這些古代洞穴,如今是聯合國教科文組織(UNESCO)的人類演化世界遺產,從中挖掘出的遺物確實證明,在數十萬年間,這裡曾有一連串史前人類棲息地,同時智人與尼安德塔人(Neanderthals,譯注:遺跡最早在德國尼安德河谷被發現的史前人類)可能曾經相遇,引人遐思。

1920 年查爾斯.R.奈特( Charles R. Knight )所畫的,想像中的史前人類。 圖/wikimedia

在此地和世上其他遺址的考古發現,顯示遠古及早期現代人類,是緩慢但持續學會新技能,善於用火,打造出越來越精細的刀刃、手斧、黑燧石及石灰石工具,也創作藝術作品。這些文化與技術進步,逐漸成為人類特徵,使我們有別於其他物種,而關鍵的推力之一,是人類腦部的進化。

人腦為什麼能發展得如此特別?

人類的腦部非比尋常:容量大且經壓縮,比所有其他物種的腦部都複雜。人腦的大小在過去六百萬年裡長大三倍,這種變化大都發生於二十至八十萬年前,以智人出現前為主。

在人類歷史的長河中,人腦的能力為何能擴展到如此強大?答案乍看之下或許不言而喻:頭腦發達顯然使人類可以達到地球上沒有其他生物辦得到的安全與繁榮水準。然而,事實真相要錯綜複雜得多。要是像人腦那樣的腦部,真的如此明確有益於生存,那其他物種經過數十億年演化,為何未發展出類似的腦部?

我們暫且來看看其間的差別。以眼部為例,它是沿幾條演化路徑獨立發展。有脊椎動物(兩棲類、鳥類、魚類、哺乳類、爬蟲類)的眼部,頭足類動物(烏賊、章魚、墨魚)的眼部,還有較簡單形式:單眼,見於蜜蜂、蜘蛛、水母、海星等無脊椎動物。這種現象稱為趨同演化(convergent evolution),就是不同物種各自演化出相似的特徵,而非來自共同祖先的既有特徵。眼部之外的例子不勝枚舉,像是昆蟲、鳥類、蝙蝠都有翅膀,魚類(鯊魚)與海生哺乳類(海豚)為適應水下生活而體形類似。

顯然不同物種是各自發展而獲得近似的有利特徵,但是能夠創作文學、哲學、藝術傑作,或發明耕犁、輪子、指南針、印刷機、蒸汽引擎、電報、飛機、網際網路的頭腦,卻是例外。這種頭腦只演化過一次,在人體上。

人腦隨著演化發展與進化。圖/pixabay

這麼強大的腦部,具有明顯的優勢,為何在自然界絕無僅有?

這個謎題的解答,有部分要歸咎於腦部的兩大缺點。一來人腦需消耗龐大能量。它只占人體二%的重量,卻要消耗二○%的能量。其次人腦很大,使新生兒頭部很難通過產道。因此比其他動物的腦部,人腦更壓縮或更「褶皺」,並且人類嬰兒出生時,腦子只有「半熟」,需要好多年的微調才能成熟。

所以人類嬰兒無生活能力:許多動物的幼兒出生後不久就會走路,也很快就能自己覓食,人類卻需要兩年時間才能穩穩地走路,至於物質上自給自足,還要很多年。既然有這些缺點,那當初是什麼因素導致人腦的發展?

研究者曾認為,或許有數種力量共同促成這一過程。

生態假說(ecological hypothesis)主張,人腦是出於人類暴露在環境挑戰下而進化。當氣候起伏不定,附近動物的數量隨之增減,腦部較發達的史前人類更能夠找到新的食物來源,設計捕獵採集策略,發展烹煮及儲存技術,使他們在棲息地生態條件不斷變動下依舊能夠生存並興旺。

反之,社會假說(social hypothesis)主張,在複雜的社會結構中日益需要合作、競爭、交易,這促成更精進的腦部,才更有能力去理解他人的動機,預期他人的反應,於是成為演化優勢。同理,能夠說服、操弄、恭維、敘述、娛人,這些都有利於個人社會地位,也有它本身的好處:刺激大腦發展及說話、論述能力。

文化假說(cultural hypothesis)則強調人類吸收及儲存資訊的能力,使資訊能夠代代相傳。依此觀點,人腦的獨特優勢之一是能夠有效率地學習他人經驗,養成有利的習慣與偏好,不必仰賴緩慢許多的生物適應過程,即可促進在各種環境下存活。換言之,人類嬰兒雖然身體上無能為力,但是頭腦裡備有獨特的學習能力,包括能夠領會及保留,曾幫助祖先存活、也將協助後代興盛的行為規範,那就是文化。

另一種可能進一步推動腦部發展的機制,是性選擇(sexual selection)。即使對腦部本身沒有明顯的演化優勢,但人類也許形成了對頭腦較發達的配偶的偏好。這些先進的頭腦或許具有對保護及養育子女很重要的隱形特質,有意找這種配偶的人,從可辨認的特徵像是智慧、口才、思慮敏捷或幽默感,能夠推斷出這些特質。

科技進步下越來越聰明的大腦!

人類獨有的進步以人腦進化為主要推力,尤其在於它有助於帶來技術進步:以日益精進的方式,把周遭自然物質及資源轉為我們所用。技術進步又塑造繼起的演化過程,使人類得以更成功的適應不斷變動的環境,從而進一步推動新科技及加以利用。這種重複且具強化作用的機制引導著科技加速向前邁進。

隨著技術進步大腦也更快速發展。圖/pixabay

尤其有人主張,越來越熟諳用火的早期人類開始烹煮食物,因而減少咀嚼和消化所需的能量,以致熱量充裕,並空出原本由顎骨和肌肉占據的頭顱空間,更加刺激腦部成長。這種良性循環或許促進烹飪技術更多創新,繼而又使腦部進一步成長。

不過腦部並非人類與其他哺乳類唯一有別的器官。人的手也是其一。與腦合作的雙手,也在一定程度上為回應技術而演化,尤其受益於製作及使用狩獵工具、針、烹飪器皿。

特別當人類長於雕刻石頭、製作木矛等技術時,能夠強力使用並正確加以改良的人,存活的可能性就增加。擅長狩獵的人能夠更可靠地養家活口,扶養更多子女長大成人。相關技能的世代傳承,使人口中能幹的獵人比例增加。再來,進一步創新的好處,如更堅硬的矛和後來更強的弓、更尖的箭等,又提高狩獵技藝的演進優勢。

類似性質的正面回饋循環,見於整個人類歷史:環境變遷與技術創新,促進人口成長,引發人類去適應變化中的棲息地和新工具,這些適應增強人類操縱環境、創造新技術的能力。在後面會看到,這種循環是理解人類歷程,解開成長謎團的關鍵。

———本書摘自《人類的旅程》,2022 年 10 月,商業周刊,未經同意請勿轉載

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