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噓!噓!死骨頭在說話!

timd_huang
・2011/04/18 ・7511字 ・閱讀時間約 15 分鐘 ・SR值 515 ・六年級

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噓!噓!安靜!恐龍死骨頭在說話,注意聽。

長久以來,科普頻道有關法醫鑑定(Forensic Investigation)的節目,都是我喜歡的節目,不管所報導的是某國、通常是美國的某個小城無意中發現的一堆多年荒郊白骨,或是幾百幾千年前的木乃伊人乾,看著刑事司法人員與科學家們,利用先端科技渾身解數,從一小塊被燒得烏七麻黑碎骨頭或一根牙齒,敬業地找出兇手,繩之以法,總有一種公義被伸張的快感;對於司法人員、或是人類考古學者來說,人死並非一了百了,死骨頭會說話,也一直在說話,只是你我有沒有聽到,有沒有聽懂這些死骨頭在說什麼;這個「死骨頭會說話,也一直在說話」的事實,不只發生在人身上,在恐龍也是如此。

說到恐龍,牠們雖然統治了地球大約一億六千萬年,從晚三疊紀約二點三億年前開始,到白堊紀結束六千五百萬年前下台,但是如今所能找到的,都僅僅是死骨頭一堆,沒有活體存留著,那些遊樂場內嚇小朋友的所謂恐龍,都是科學家加上藝術家再加上商賈做出來唬人賺錢的玩意兒,沒有任何人看過活的恐龍;當然,如今有一派學者說,其實恐龍並沒有滅絕,我們今天所吃的「啃大雞(Kentucky)」,也就是說鳥類,正是恐龍的後裔,他們隨著越來越多從遼西出土的帶毛恐龍,論述越講越大聲,甚是說鳥類歸入「會飛的恐龍(Avian-dinosaur)」類,原本的恐龍就是「不會飛的恐龍(Non-avian dinosaur)」,畢竟,恐龍和鳥類的演化關係非常密切;不過,到目前為止,還是有些恐龍學派並沒有完全接受此說,如以「恐龍是不會飛的恐龍」來稱呼恐龍,不是有一點脫褲子放屁嗎?總之,如今想玩恐龍,還是得從恐龍死骨頭堆中傾聽這些恐龍說些什麼。

比較傳統一點的恐龍學,特別是在中國大陸,老一輩的學者和徒子徒孫們,或許因為大陸的恐龍夭壽多,整天忙著挖掘都忙不過來挖不完,一旦發現恐龍化石,雇用些老鄉胡亂快速把大骨頭挖出來,稍微清理一下,看看是否是新品種,若是的話,給牠命個名,發表ㄧ篇描述性的文章,至於恐龍化石本身,幸運的被裝架放到展示廳去「驕其妻妾」,君不見乎,最典型的例子,就在所謂的「恐龍谷」大展廳內擺的那六十幾隻恐龍化石,看來看去,就是寥寥那幾個品種,同種的恐龍,用那樣子重複的排列方式展示,像不像菜市場裡面賣成衣的地攤?何況,那些裝架的姿態,千篇一律,總以某人想當爾的「雄姿」架出來,事實上錯誤百出,那有從恐龍實際的身體骨骼結構來考慮?比方說,看看這些恐龍被擺出來的「死相」,脖子是不是舉得高高的S型?腰帶連接大腿骨的部份,是否角度放錯了,而會導致屁股骨折?更不要說這些當中,有太多的「組合(Composite)恐龍」而非真正純單一隻恐龍,也就是說,這隻恐龍所缺的幾塊死骨頭,是從庫房裡找幾塊類似的來拼湊出一頭完整的恐龍骨架,討好外行人(包括領導們);再說回來,如此胡亂拼湊出一百隻類似的恐龍,意義在那裡?和台灣那些財大氣粗穿著拖鞋嘴吐檳榔汁、晚上到酒廊裡猛灌XO的暴發戶田僑仔,有什麼不同?一點知識水平都沒有。

算了,與其多說這種無知當有趣,只是浪費精力,俗語說:「無法教老狗新把戲」,還不如跟上世界的恐龍研究潮流,透過最新的設備儀器,做一些腳踏「石」地的好項目,用類似於法醫鑑定的方法,來玩玩恐龍死骨頭,傾聽這些恐龍所要告訴我們的信息,總比負面埋怨要來得有意思。

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最近這六個禮拜天晚上九點,國家地理頻道播放一系列的恐龍節目:〈侏羅紀犯罪現場〉;關於這個系列的總名稱,我不久以前就貼文說出它的錯誤,預告片的旁白也把六千五百萬年膨風成為六億五千萬年等等,在此不再重複;可是,說真心的,這系列的內容,倒是蠻值得好好看看,人家國際上研究恐龍已經走到什麼樣的地步?比方說,透過電腦斷層掃描(CT-scan)得知暴龍的腦部結構,進而推論暴龍的食性,似乎暴龍是機會主義者,幹嘛每次都費力辛苦去獵食?碰上自己不用花力氣撿死屍來吃,當然不會放過,又如,透過「來達(LIDAR, Light Detection And Ranging」來研究恐龍腳印,進而推論恐龍的行動,又如,藉由X光元素分析,探討帶毛恐龍的顏色,還有,從恐龍死骨頭病理學組織學的角度,說出那頭「穌」暴龍活了廿五歲,在牠十歲左右,曾經重重地受傷,或是受到攻擊,或是摔倒,前肢和肋骨都留下了傷痕證據在大聲說話,人家是怎麼算出這些年齡數字的?答案是,全方位的研究加上最先進的科學儀器,而非還是醬缸在傳統的系統描述恐龍學(Systematic Descriptive Dinosaurology)。

哈!說到恐龍病理骨科,對於所有研究恐龍者,這不是最起碼入門的科目嗎?我們所挖到的恐龍死骨頭化石裡的「怪異處」,如果有注意的話,應該不是太稀罕,我們人類無法逃脫生老病死,恐龍難道就不會?諸多證據就在眼前手頭中,關鍵是,你我到底有沒有看到、有沒有聽到死恐龍藉由骨頭怪異處所要講給我們聽牠的生活故事?或者,你我的注意力,只有從有限的系統描述恐龍學角度,關心這堆骨頭完不完整?外型和其它種恐龍對應的那根骨頭是不是同樣?如果有差異,是不是發現了一個新種的恐龍?甚至覺得這些恐龍死骨頭上面那些「不規矩」的地方,真是很「礙目」,快快把它清除掉,免得將來裝架起來不好看。

再一次,哈!受到國家地理頻道這次恐龍系列節目的啟發,半夜爬起來跑到樓上玩石家博石館,把一些有「毛病」的恐龍死骨頭找出來,東施效顰模仿人家,開始玩玩、不敢說「研究」恐龍骨頭病理,覺得實在太好玩了,於是在此再度野人獻曝,和大家分享我的樂趣。

不過,想要搞恐龍骨科病理,我又不是學古生物科班出身的,自己總要臨陣磨槍,惡補一下我完全是白痴的骨頭組織學領域,幸好,網路上可找到一些,好友蘇立文也給我一些相關的資料看,終於學了幾個最基本的名詞,在此現買現賣,專家們請勿見笑;此外,要玩這方面,當然需要有台顯微鏡,而且不久就發現,還不只是普通的礦物顯微鏡,必須有偏光顯微鏡才行。

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幸好,前幾天,我那亦生亦友的催眠學生,拿了一台數位顯微鏡(Digital Microscope)來讓我玩,拍了不少手頭上化石的顯微照片;其實,所謂的數位顯微鏡,說穿了,就是拿新台幣幾百塊錢就能買到的網路攝影機,把鏡頭拆下來反向裝上去而已,如果希望能調整倍率,就得有個可以移動鏡頭的機制,台灣的廠商,老早就有如此的產品,價格也只有幾千塊新台幣而已;這種數位顯微鏡,通常以反光方式取像,而非通常生物顯微鏡的透光取像;按:如果要透光取像,一方面需要配有從底下往上打光的設置,而且所看的樣本,必須磨成30 µm透光的薄片放在載玻璃片上,讓光線從下往上穿透,對於玩家來說,這兩者都嫌麻煩,初步可以跳過去,而採用反光式的,把想要看的化石表面,用砂紙磨平(先用100目,再用400目,如果有必要,最後用1000目),直接放在鏡頭前帶有二極燈(LED)之下照射,就可在電腦螢幕上看到顯微放大的影像。

剛剛開始的時候,有此科技新玩具,老頑童童心未泯,當然就像小孩子走進糖果店,這個也要,那個也要,但是,太過貪心,發現了自己的手卡在糖果罐中抽不出來,又捨不得把手中好吃的糖果放開;透過這個科技新玩具,把手中能拍、需要拍的樣本,一個個拿來拍,不同的倍率,不同的角度,不亦樂乎!可是,冷靜下來就發現了一些問題,比方說,樣本磨平之後,如果最後用的砂紙目數太細(1000目),常常因為燈源角度的關係,相片上會有很大一塊反光的白光區,又如,貪心高倍率放大,景深非常淺,對於我這種「視蒼蒼而髮茫茫」的老人家來說,光是要調準焦距,就是一大工程,眼睛昏花沒辦法。

不過還好,終於能把自己的興奮度控制下來,從諸多錯誤中學習,慢慢熟悉了這個硬體的獨有特性(毛病),也找到了在麥金塔上堪用的軟體來配合;對了,叫我每次要用數位顯微鏡近拍,都得回頭去用那個「不是人用(用久了也不是人)的視窗」,我寧願去跳淡水河,我的原則是,如果可以避免被一天到晚中電腦病毒、羞辱人性尊嚴的破爛視窗折磨,當然能閃就閃;事實上,雖然市面上各種網路攝影機和數位顯微鏡的品牌很多(上千種吧),可是實際上裡面最關鍵的感光晶片與控制晶片電路板,卻只有少數那麼幾家供應廠,源頭就只有這些而已,所以不管外殼包裝如何,裡面的肚腸都是一樣的,也就是說,這兩種電子攝影器材的電腦驅動程式,大同小異,大致都通用,網路上可以下載好多麥金塔可用免費或很便宜的應用軟體,當然也就一個個拿來試試看,選出自己覺得最順手的;好了,針對手頭上的軟硬體配備,終於可以「隨心所欲」地拍出「差強滿意」的近拍成果了。

可是,隨著累積起來的經驗,和所看到忽圇吞棗閱讀過的恐龍骨科病理的文章,我想進一步玩玩恐龍死骨頭,當個無牌照的恐龍骨科蒙古大夫,還有幾個關鍵擋在眼前必須克服,最為顯著的就是需要有台偏光顯微鏡;到網路上搜尋一下,傳統光學的那一大類就甭考慮了;數位顯微鏡這類的,倒是有幾家廠商推出有偏光效果的產品,不過價格都要很多百塊美元,不是目前可考慮的,可是,稍微仔細看看他們所做的,和我自己想出來「滴哎歪(DIY)」的,其實完全一樣,哈!這又是一次「天下英雄所見略同」,只不過我所想出來的,人家已經先走一步有商品化的產品了!

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偏光顯微鏡的原理,就是在鏡頭前面加上一片(固定)偏光濾片,另外在燈光(二極光)前面也加一片,不過,這一片燈源偏光片,要能旋轉到不同的角度,用以產生偏光過濾的效果;在此,我不再把偏光原理等複誦一遍,有興趣者,自己可上網去看看就知道了;偏光片在科學教材儀器行可以買得到,價格也很便宜,一大張一兩百塊錢而已,我呢,則是透過網路,向簡志祥老師要了幾片,收到後,自己剪裁一下,就把原本的數位顯微鏡增改成偏光數位顯微鏡,在此要大大地感謝簡老師。

上面這張照片中下方的圈圈,就是自己做的燈源偏光環,套在數位顯微鏡內建八個二極燈前面,提供偏光的光源,注意四個黏上去的小把手,方便轉動角度;鏡頭前面,也固定貼了一塊。

對於我們玩化石(和礦物岩石)者來說,不只是要把影像中的反光去除,更是要利用化石裡面的礦物質本身的偏光效果,看出一些普通燈光下所看不到的古生物結構,接下來左邊這張組合照片,非常清楚地顯示偏光的效果;在不正確(或沒有)的偏光角度之下(上半部),這根恐龍化石中央原本海綿狀骨頭組織的邊緣難以辨認,外圍硬骨質部份的細微結構也看不清楚,但是當轉到正確的偏光角度之後(下半部),嘩啦!一目了然,同時,也可看到外圍硬骨質裡面的骨頭細胞,好像灑在燒餅上的黑芝麻,提供了更多的資訊。

這是一根小恐龍肋骨,哈!突然想到,中文的斷詞,實在很有趣,剛才這短短五個字「小恐龍肋骨」有語病,有沒有看出來?它們可能有兩種解讀,「小恐龍」「肋骨」和「小」(的)「恐龍肋骨」,兩者都有可能,是兩種不同當時的情況:幼小恐龍的肋骨當然會很小,但是青少年期恐龍的肋骨遠端,也是小小的,到底是哪一種情況?說到這裡,不免想起有一次在雲南陪老外跑恐龍考察,這位恐龍學者對如此窮鄉僻壤小村落土瓦房屋外面處處都漆滿的標語,覺得很好奇,他跑過世界很多國家通常都是鳥不生蛋的恐龍點,沒有看過這麼多無孔不入的政治廣告,就指著其中一個「貫徹黨中央科學性教育」大紅標語問我說是什麼意思,突然間,我被中文的斷詞電到卡住了說不出來,這句政治廣告話最後面的五個字「科學性教育」,要看如何斷詞,才能確定它真正的意義,到底是「科學性」「教育」,或是「科學」「性教育」?因為在這種偏遠的村落,窮農人家那裡知道科學?教育小孩子,當然應該響應國家主席的「科學發展觀」,但另一方面,窮農晚上閒著無事,只好增產報國「做人」,也是整個大陸控制人口成長非常關鍵的項目,所以性教育也是絕對重要,這兩種解讀都說得通,至今我一直還沒搞清楚。

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話說回來,這已經忘記在雲南那個位置撿到的孤魂野鬼死骨頭,它的橫切面長徑只有一公分半,比起雲南那邊成年大恐龍的肋骨來說,的確是小了一點,不過體型已經接近成年龍的青年恐龍肋骨終端也不大;此樣本斷面外型略呈橢圓狀,應該是肋骨的一小段沒錯,不過,因為沒有鄰近部份的骨頭,無法確定是長長肋骨的那一小段;上面說過這小塊骨頭,有兩種可能,一是幼龍的一段肋骨,另外是青年(Juvenile)龍肋骨靠近終端的部份,何者才對?

哈!你知道嗎?除了樹木有年輪之外,恐龍和很多動物的骨頭,裡面也都有年輪(Annuli),記錄牠的成長過程,要知道這頭恐龍活了幾歲,算算它骨頭裡面的年輪數就知道了;好,回到照片來看,正確偏光的那下半張,從中央往右上方的方位,似乎可以看出四條片段的年輪,這些年輪線的距離相當大;這是什麼意思?首先,似乎可以說,這頭恐龍的年齡,應該在三到四歲之間,所以前面斷詞問題的答案,應該是「小恐龍」「肋骨」,這頭恐龍真歹命,很可能還沒慶祝四歲生日就嗚呼哀哉了!這一點符合自然界的實況--很多夭折的幼體,根本沒有機會長大到成龍,就是所謂的「夭壽」啊!你知道嗎?即便最兇猛的獅子,爸爸和媽媽獅子,要很辛苦連續做愛三千次,才會有一隻長大到成年的後代;再者,年輪距離的差異,也符合動物骨頭成長的情況,小的時候、特別是青少年發育期間,長得很快,年輪之間的距離比較大,後來越接近成年,成長速度慢下來,年輪間距越密集,到了老年甚至「老倒縮」,無法清楚分辨。

接下來談談以前一篇文章:〈帶病恐龍去看醫生〉已經說過的恐龍骨科病變,當時我和醫生有如下的對話:

「光從外表的畸形來看,我(醫師)認為有兩種可能,一、退化性關節病,也就是骨風溼,造成骨表面毀損,並有骨質增生現象,就是骨刺啦!第二種可能,我比較偏於這個看法,這頭恐龍患上了骨壞死病,因而導致接下來的骨質增生,這種情況,在我們人類也有,特別是年紀大的女性,手指最後關節也會有,關節都腫脹起來了。」

「醫師,不管怎麼說,這頭恐龍活著的時候,應該很痛苦吧?」「沒錯,如果是腳趾的話,就如你說的,牠會是一隻跛腳恐龍;從這些病徵來看,不會是骨折死亡的,而是活著的時候得了骨病。」

從這個病變趾骨和前面爪子的大小來研判,應該是一頭已經長得很大的恐龍,而不是青少年恐龍,也就是說,牠活著的時候,有好長一段時間飽受此骨頭病變的痛苦折磨,雖然無法說牠是因此病死的,但說不定此痛隨著牠一直到死;這頭跛腳恐龍,到底生了什麼病?為什麼會生這種病?原因何在?搞不好,是牠生命中某個時段,這隻指頭被咬或被壓受傷而產生的,一旦跛了腳的野生動物,通常就是宣告死亡,為何牠還活下來那麼久?或許將來能用電腦斷層掃描(CT-Scan),來進一步看看病變趾骨裡頭能否可提供更多的資料,真正的診斷宣判(Verdict),尚未出爐,請把手指交叉(Cross your fingers)吧!

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再來看下面這張照片,這是以前從雲南採集到的一根形狀比較奇怪的恐龍骨頭,當初清理了之後,發現它的形狀很不平常,右邊好好的,而從中央往左邊,則為扁平破碎,好像曾經被咬過的樣子,所以沒拿它來當我刻甲骨文印章的印材,一直很珍惜地保留著。

從正(上)反(下)兩面的照片可以看出來,原本橫切面(最右邊)本為大略圓形的骨頭,在此變了形扁了下去,而且有一條橫溝凹進去(上面照片中央),在另外一面(下面照片中央略左),也是如此,好像是被某種獵食恐龍咬過,中央那個洞,好像就是當初獵食恐龍牙齒所咬穿透骨頭之處;從骨頭碎裂的情況來看,諸多的小塊和移動的位置,這應該不是牠自己摔倒而造成的單純骨折,加上此骨頭碎塊之間沒有看到癒合的骨質增生,因此可以說,這頭恐龍可能因為這次被人家攻擊打死的,或者死了沒多久,被撿便宜的肉食恐龍啃食把肉吃掉吐出骨頭,而留下了這個證據。

至於,這頭恐龍是幾歲的時候死亡的?這要從橫切面來看下邊這張照片,照片右下方的比例尺,每一小格是 1 mm,從左上角尖凸出到右下角靠近比例尺的對角長度是27毫米,以此骨的橫切面外型來看,比較不像恐龍的肋骨,因為肋骨的橫切面通常比較扁平橢圓形,而是前肢的尺骨/徑骨或後肢的腓骨/脛骨之一小段落,這個尖凸出來的部位,其實沿著縱向走,而且在接近被咬的地方附近,已經形成一個內凹的小溝型態,似乎這根骨頭旁邊還有另外一根骨頭,就是我們人類小腿裡面兩根骨頭之一,但我限於我對恐龍解剖學的無知,目前真的無法辨識確認是那種恐龍身上的那根死骨頭;在偏光數位顯微鏡下的照片,我不得不承認,我是骨科外行人,無法看出牠的年輪,若要勉強猜測(從中央往左上方看),似乎已有十幾歲了,這還要請骨科專家來幫忙解讀,要不然以我這個恐龍骨科幼稚園生所言,可能只是不能太正確的老玩童之童言童語;嘿,抓到機會自我調侃一下,感覺也真不錯。

最後一個樣本,也是到目前為止的壓軸,這是一根又是忘記在什麼時候、在雲南什麼確切地點撿到的小骨頭;我為什麼會把它撿起來?原因就是照片中略微靠左邊鼓起來這部份,當時覺得怪怪的,好像不太正常,和一般的不一樣,當時先看到左邊這部份,右邊小段就在旁邊,所以清理之後,用三秒膠把它們黏回去,這兩段是連續的,這個黏合處的斷裂,應該是經常見到的骨頭形成化石後,受到地層擠壓變動而造成的,而非當時恐龍死亡或之前遺留下來的;若先忽略腫起來的部份,從整體的外型來看,這應該是一根縱向帶著弧度、橫切面略微橢圓的小肋骨,而且應該是一頭小恐龍的,照片右邊處的直徑,不到7毫米,不會是較大恐龍肋骨的尾端,青少年以後的恐龍肋骨尾端橫切面直徑,通常都超過一公分,不會這麼小。

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哈!現在我這個幼稚園生已經學到了,這個腫起來部份的原因,是因為當初這頭小恐龍的肋骨斷了,可是小恐龍沒有死掉而活了下來,在動物自我癒合過程中,牠以本身的癒合能力,沒有去找、也找不到恐龍骨科大夫幫忙看病,只能靠自己修復了這個簡單骨折,用骨質增生的方式把斷裂處多用骨頭包起來,補強化斷裂過的地方,免得以後再斷;至於進一步問為什麼此肋骨會斷掉的原因,那就難說了,可能是自己不乖趴趴亂走不小心摔傷的,也有可能還在恐龍窩內被父母大恐龍不小心踩斷的,這個無法確定,不過有一點很確定,這次的肋骨折傷害,並沒有促使此小貝比恐龍夭折,牠還繼續痛苦地活下去一段時間;至於,怎麼能說這是一頭幼小的恐龍、甚至可能小到還在恐龍窩內靠父母餵養呢?證據在橫切面的偏光顯微照片,似乎看不到明顯的骨頭年輪,而有好多相對來說比較大的骨細胞(斑點),這些說明此恐龍還處於快速成長的階段。

噓!噓!安靜!這五塊恐龍死骨頭在說話,你有聽到了嗎?

本文原發表於「催眠恐龍」[2011-03-02]

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從一片荒蕪到綠色星球:細菌與光合作用如何重塑地球——《你的身體怎麼來的?》
商周出版_96
・2025/01/27 ・3861字 ・閱讀時間約 8 分鐘

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喜出望外

海中糟粕化為盎然綠意

這個星球現在仰仗光合作用運轉。

──史緹耶可.戈盧比奇(Stjepko Golubic)

四十億年前,地球的陸塊相當單調,黑色、褐色、灰色的岩石上一片荒蕪,火山朝著無氧的大氣噴發毒素,人類乘坐時光機回到那時間點會立刻窒息。當時地球上僅有的生命形態是細菌,以及比英文句號還小得多的單細胞生物。然而若往前快轉幾十億年,來到距今僅三億五千萬年前後,會發現大氣中氧含量接近人類已經習慣了的百分之二十一,這是個很奢華的數字。

那個年代,海洋中滿是巨大生物四處洄游,植物入侵陸地並為人類的演化鋪路。地球從無法居住的荒土蛻變為藍綠色的生命樂園,這麼戲劇性的轉折是什麼力量在背後推動?

種種因素之中有一項特別醒目:直到一九六〇年代人類才開始意識到光合作用的力量不下於各種地質學事件,改造這顆星球的手段神祕且驚奇,非常難以想像。

地球從荒土到生命樂園的蛻變,歸功於光合作用的出現。圖 / unsplash

改造過程中,光合作用或許曾經引發大規模生物滅絕。科學家一度認為其威力能夠與核戰浩劫相提並論,使這顆行星被寒冰覆蓋化作巨型雪球。但同時光合作用又輔助、甚至促成「不可能」的演化捷徑,進而提高生命多樣性,最終使植物甚至人類得以存在。科學家如何研究太古時代的自然變動?而光合作用又如何將地球鬧得天翻地覆?

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疊層石背後的生命故事

十九世紀末期,有人找到能夠追溯光合作用悠久歷史的第一條線索。那時候沒有任何證據指向距今大約五億五千萬年的寒武紀之前有生命存在,然而一八八二年冬天美國大峽谷深處名叫查爾斯.沃爾科特(Charles Walcott)的岩石收藏家改變了一切,後來還當上史密森尼學會的主席。

沃爾科特的故鄉是化石天堂紐約州由提卡市(Utica)。小時候他生得瘦瘦高高,喜歡在父母的農場以及附近未來岳父擁有的採石場內找化石,十八歲離開校園之後先去五金行當店員,卻自己閱讀教科書、研究化石並撰寫論文、與著名地質學家通信來維繫心中熱情。他曾經蒐集古代海洋生物三葉蟲的化石標本,品質在全世界而言也是數一數二,後來慷慨出售給了哈佛大學。

沃爾科特的勘探技巧十分高明,也藉此就職於新成立的美國地質調查局。一八八二年十一月,地質調查局局長、同時自己也是探險家的約翰.威斯利.鮑威爾(John Wesley Powell)要求沃爾科特勘測迄今為止無法進入的大峽谷深處。

鮑威爾之前嘗試過,但只能乘坐小木舟趁漂流時稍微觀察最底層岩石,後來他就在偶爾有「刺骨寒霧、雪花飛旋」的地方紮營監督,帶人修建一條從峽谷邊緣延伸到下方三千英尺(約九百一十四公尺)處溫暖地帶的陡峭馬徑,並且讓時年三十三歲的沃爾科特帶著三名工人和足夠支撐三個月的食物、九匹上鞍的騾子沿著那條臨時小徑進入谷底。

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「高原之後就會積滿雪,」鮑威爾告訴他:「春天之前你和搬運工無法離開峽谷。希望這段時間裡,你能好好研究地層序列,盡量收集化石。祝好運!」

對沃爾科特而言,這是千載難逢的機會。他已經發現一些已知的最古老化石,例如神似甲殼類但奇形怪狀的三葉蟲。此外,達爾文發表《物種起源》不過四十年前,但因為缺乏最原始的動植物或細菌化石而遭到很多抨擊。批評者仗著沒有化石這點堅稱所有物種都是神造,懷疑論者也要求達爾文證明古代有過更單純的生物,可惜他只能委婉表示若生物體很小就不容易留下化石,希望有朝一日會出現。

充滿驚喜的山谷

沃爾科特深知達爾文的窘境。他沿著陡峭原始小徑下降到幾乎沒有生命跡象的大峽谷谷底,然後用心觀察周遭環境。山谷、懸崖,除了石頭還是石頭,但這一隅紅色天地很得他喜愛,不過同行的化石收集家、廚師和馱獸管理員就未必能夠分享那份悸動了。

他們沿著八百英尺(約兩百四十四公尺)峭壁吃力前行,其中一段就是現在的南科維山徑(NankoweapTrail),一般認為是大峽谷裡最危險的路線,河流地形坡陡水急即使沿岸也難以行走,有時候不得不自己開路以求深入。後來一頭騾子死亡、另外兩頭受傷。旅程中至少一次,沃爾科特筆中的墨水結凍了,但又必須在篝火邊融冰為水給騾子飲用。但最可怕的其實是死寂與孤獨,才三個星期就導致那位化石收集家夥伴憂鬱求去。但沃爾科特不同,能來到谷底他太興奮了,堅持了七十二天才踏上歸途。

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有一天他爬上爬下,對部分岩石中層層線條感到好奇,乍看很像切開的包心菜。這些圖案極不尋常,所以沃爾科特認定是生物,後來將其命名為藍綠菌(最初曾視為藻類)。他還聯想到自己在紐約州看過來自寒武紀時期的類似化石,取「隱含生命」的含義命名為隱藻化石(Cryptozoön)。然而大峽谷的情況有點不同,這些化石明顯可見,卻又位於更古老的岩層內,因此歷史比任何其他已發現的化石都久遠。

沃爾科特在大峽谷的古老岩層中發現了類似藍綠菌的化石,命名為隱藻化石,揭示比已知更古老的生命存在。圖 / unsplash

沃爾科特後來在蒙大拿州等地持續發現同樣古老的隱藻化石,接著其他古生物學家也在前寒武紀岩石內察覺到疑似化石的特殊圖案,種種線索指向最原始生命形式的證據可能保存在寒武紀前的石頭裡。即便如此懷疑論調不斷,尤其某個長期存在爭議的標本被證明了並非化石,而是火山石灰岩經過壓力和高溫形成獨特的礦物沉積。

隱藻化石的爭議:解鎖前寒武紀生命的證據

一九三〇年代,沃爾科特去世的四年後,劍橋大學最具影響力的古植物學家蘇厄德(Albert Charles Seward)決定加入辯論,卻在後來被古生物學家肖普夫(William Schopf)形容是「讓煮熟的鴨子飛了」。蘇厄德在史稱「隱藻化石爭議」的事件中嚴格審視前寒武紀化石證據,得出結論認為這完全是一廂情願,所謂的化石與現存物種之間沒有明顯關係,大型結構並未顯示出由較小細胞組成的特徵。

他主張沃爾科特在隱藻化石找到的環狀圖案可能是海底富含鈣質的淤泥沉積,人類本來就不該期望細菌這樣微小的生物會被保存在化石,最後又語重心長告誡科學家:有些尋找化石的人太過一頭熱,他們宣稱找到特別古老的標本時不能輕信。

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地位如此卓著的人物提出警告,導致地質學家不願再從岩石尋找距今約五億年以上的化石,畢竟找到的機率幾乎等於零。久而久之許多人認定了生命在地球上的歷史很短,這顆星球的前面四十億年、其歷史的九成之中根本沒有生命存在。微生物學家史緹耶可.戈盧比奇指出許多科學家以「前寒武紀」一詞指稱生命尚未問世的太古時期,其實這是陷入「現有工具檢測不到就代表不存在」的思考偏誤,將缺乏證據直接視為否定證據了。

時間來到二十年後的一九五〇年代中期,澳洲年輕研究生布萊恩.洛根(Brian Logan)隨地質學教授菲利普.普萊福德(Philip Playford)探索了位置偏遠的鯊魚灣,也就是澳洲西北海岸一片孤立的鹹水潟湖。站在這兒的海灘,淺藍色海水退潮時會露出如夢似幻的奇景:數百顆三英尺(約九十一公分)高的圓柱狀岩石林立,彼此間距很小,彷彿堅硬粗糙如石塊的蘑菇聚集叢生。

兩人詳細調查了這片怪異石陣,然後意識到理解沃爾科特隱藻化石的關鍵。眼前這些不僅是活化石,還能回答一個經典謎語:什麼東西既死又活?石頭表面曾經活著,是藍綠菌累積起來形成網罩般的構造。海水進出時,這層菌網會捕捉沉積物。而藍綠菌死亡後,沉積物固定在原位如海綿狀的石塔,於是又有新的細菌附著其上、形成新的一層網罩。

細菌以同樣方式在太古海洋中創造出沃爾科特的隱藻化石,現在稱為疊層石,語源是希臘文stroma(層)和lithos(岩)。目前只有鯊魚灣等少數幾個地方能找到疊層石,環境對其他多數生物過於鹹澀無法生存。但另一方面,已經化石化的古老疊層石則在世界各地皆有發現。

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澳洲地質學家偶然發現還活著的疊層石,同時美國兩位地質學家史坦利.泰勒(Stanley Tyler)和埃爾索.巴洪(Elso Barghoorn)也宣布找到了蘇厄德口中不存在的化石標本,其中微生物有單細胞也有多細胞,藍綠菌絲也包括在內,而且這些化石都有大約二十億年歷史。「許多人很震驚的,」戈盧比奇表示:「原本以為生命在寒武紀才爆發,之前什麼都沒有。寒武紀應該是起點才對。」但現在普遍接受最古老的疊層石化石上微生物活在三十五億年前,依舊是地球誕生的十億年之後。達爾文和沃爾科特應該很欣慰。

哪種細菌造出最古老的疊層石?無法確定是已經會行光合作用的藍綠菌,抑或是它們的祖先。不過藍綠菌至少二十四億年前已經存在於海洋。

——本文摘自《你的身體怎麼來的?從大霹靂到昨日晚餐,解密人體原子的故事》,2025 年 01 月,商周出版,未經同意請勿轉載。

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台灣有恐龍嗎?化石學家帶你探索島嶼的古老秘密——《好久・不見》
麥田出版_96
・2024/11/02 ・2579字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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台灣的地理位置與化石形成

台灣也有化石嗎?台灣也有恐龍嗎?

世界地圖攤開一看,台灣陸地上的面積看來是不大,但其面對的太平洋,不只在我的想像中、在我多年搭著飛機到世界各地檢視相關的標本,試著拼湊出鯨魚們在數千萬年間演化歷程的經驗中,我知道也相信台灣的地底下,必定蘊涵著能跟我們講出帶有全球視野的化石標本。

同時,台灣除了被海洋包圍之外,那平均深度只有六、七十公尺深的台灣海峽,也清楚的意味著,當更新世的冰河時期讓海平面下降幅度來到或超過這個臨界點時,台灣就會成為歐亞大陸最東南邊的一角。

相信在台灣的不少人都常聽過,台灣在冰河時期會和中國大陸連在一起,但我在跟大家解釋這樣的環境變遷與古生物演化時,總是會特別強調我不想泛政治化,但世界地圖清楚的標示出台灣的地理位置應該是可以、也該要放在更大的版圖:歐亞大陸的板塊底下來討論,而不是只有限縮在與中國大陸連結的關係。

畢竟,當我們像是讚嘆著非洲地區的陸生大型哺乳動物,能在以年為單位的時間軸來進行長距離的移動時,基本上是用「萬年」以上的尺度來探討生物演化、移動的古生物學,處於歐亞大陸東岸的台灣上的大型脊椎動物,要橫跨歐亞大陸到西邊、或是反方向的來到台灣,大概都會是稀鬆平常的移動距離。

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建立起這樣的思維模式後,當然就是需要有最直接的化石證據來驗證這樣的想法,或深入討論其化石標本的背後,隱藏了怎樣的大尺度演化事件。

大型脊椎動物跨越歐亞大陸到台灣,在古生物學的長時尺度下是平常現象。圖/envato

早坂一郎的開創性研究與犀牛化石

二○一八年一月底從日本的筑波搬到台北後,一邊重新改造所接手的退休丘臺生教授的實驗室、一邊開始準備新學期的上課內容;除此之外,很重要、也是主要的工作內容,就是要開始到野外和各個單位的收藏庫裡尋找、檢視相關的化石標本,試著解讀其背後所帶有的古生物學、演化學上的意義。

有趣、但不令人意外的是,知道我開始要在台灣從事大型脊椎動物化石研究的人,第一個反應通常都會是:台灣也有化石嗎?台灣也有恐龍嗎?這樣之類的疑問。

要回答台灣有沒有化石紀錄的出現,我在日本的工作經驗,和剛好不小心娶了日本太太,讓我能從搬到日本工作前還不會五十音的狀態,到現在能有一定用日文溝通和閱讀日文文獻的基礎能力,幫了很大的忙。

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因為,台灣的古生物研究歷史,基本上就是從日治時期展開並奠下根基。也因此,有一定的日文能力和在日本古生物學界中遊走的經驗,確實是對於一些細微的狀況,更能推敲或掌握。

舉例來說,我目前所服務的台灣大學於一九二八年創立時的前身:日治時期的台北帝國大學,一開始創校時就加入的早坂一郎教授,可以說就是在研究台灣大型脊椎動物化石的先驅,也就不意外為什麼一九八四年在台灣所發現、並被命名為一個新亞種的犀牛化石,會以早坂為名(犀牛的故事書寫在第四話)。

延伸閱讀:從放牛學生到震驚世界:左鎮犀牛化石背後的傳奇——《好久・不見》

台灣有化石的出沒,對生物多樣性、生命演化等議題有些敏感度的人來說,大概不會太意外。但台灣有沒有令許多人為之瘋狂的恐龍,聽起來就是一個棘手許多的疑問。

或許出乎大多數人的意外,台灣不只有貨真價實的恐龍,還有台灣才有的特有種恐龍!

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一九九三年上映的《侏羅紀公園》(Jurassic Park),可以說是徹底的激發了全世界對於恐龍的狂熱與追逐。即使到了二○二四年的今天,恐龍的形象,對於大多數的人來說,似乎就是古生物學研究的全部了。

《侏羅紀公園》激發全球恐龍熱潮,至今在大眾心中恐龍仍象徵著古生物學。圖/wikimedia

但恐龍有如此的代表性,可不是只有形象般的讓人摸不著邊際,而是有全世界各地的古生物學家用一生的精力,和政府、私人所挹注的大量資源,來試著一點一滴揭開恐龍那引人入勝的演化歷程。

舉一個比較可以讓大多數人理解到我們對於恐龍知識是如何持續的累積、建構起來的例子:我正在書寫這段文字的當下是二○二○年的五月中旬,這年從一月一日到這個時間點,已經有二十種,先前完全未知、生存於中生代的恐龍們被古生物學家發現,並且正式的命名為新物種、發表在國際間相關的古生物學研究期刊中—平均不到一個禮拜,全世界就又會多了一種中生代的恐龍在我們的知識體系中!

台灣的鳥類恐龍故事:恐龍演化新視角

藉由這樣的研究能量,我們現在不只清楚的知道所有現生鳥類都是貨真價實的恐龍,連我上課在談論恐龍演化所使用的教科書,所提到恐龍定義裡的其中一個主角,即有我們幾乎每天都會見到面的麻雀:

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恐龍包含了滅絕的三角龍和現生的麻雀最近的共同祖先,以及從這共同祖先開始的所有後代,都是恐龍。沒有被包含在三角龍和麻雀最近的共同祖先裡的後代,都不是恐龍。

大部分隨口問我台灣到底有沒有恐龍的人,我基本上都很難有足夠的時間用上述簡短的內容來說明,因為可以感覺得出來,大部分的人,真的都只是隨口問問,大概也沒有打算真的想要了解恐龍、或是古生物學的研究工作到底是怎麼一回事,背後又有什麼重要的意涵。所以我一般都只會簡短的回應著像是,台灣當然有恐龍,因為所有的鳥類都是恐龍,不只如此,我們每天也都在吃著貨真價實的恐龍肉!

——本文摘自《好久・不見:露脊鯨、劍齒虎、古菱齒象、鱷魚公主、鳥類恐龍⋯⋯跟著「古生物偵探」重返遠古台灣,尋訪神祕化石,訴說在地生命的演化故事》,2024 年 9 月,麥田出版,未經同意請勿轉載。

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1992,麥田裡播下了種籽…… 耕耘多年,麥田在摸索中成長,然後努力使自己成為一個以人文精神為主軸的出版體。從第一本文學小說到人文、歷史、軍事、生活。麥田繼續生存、繼續成長,希圖得到眾多讀者對麥田出版的堅持認同,並成為讀者閱讀生活裡的一個重要部分。

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穿越時空的地球階梯:從深海生物到滅亡的恐龍,旅程永不停止——《地球的階梯》
悅知文化
・2024/10/01 ・808字 ・閱讀時間約 1 分鐘

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來自悅知文化的編按:
城市中突然出現了一扇門, 門內是一條通往下方的樓梯!啊!原來這是一個「地球的階梯」。每下一層階梯,都將迎來不同時期的生物與環境,透過松岡老師精美的繪圖,孩子們得以加深每一層的印象。另外,書中還有位地球博士,適時地補充該時期的生物與環境等知識內容,你將發現原來鳥曾經是恐龍!生命的起源,竟是在有毒的水中誕生!
當你以為已經走向地球深處時,沒想到仍只來到 7000 萬年前……別停下來,旅程還很長,地球階梯繼續延伸,和我們一起洞悉地球生命歷史吧!

【本書特別邀請國立臺灣大學生命科學系.蔡政修副教授協助審定】

6600 萬年前

大約在 6600 萬年前,宇宙中有一顆小行星撞擊到地球,導致地球被大量的灰塵覆蓋著。灰塵遮蔽了太陽光,包含恐龍在內的緒多生物,都因此而滅亡。

7000 萬年前|白堊紀

在「白堊紀」末期,地球變得越來越寒冷。因此,有些科學家認為,暴龍的部分身體,可能覆蓋著跟鳥一樣的羽毛。

3 億 7000 萬年前|泥盆紀

從這裡開始,我們必須潛到海底,所以請穿上潛水服。請不要懷疑,狗狗也要穿。遠古時代的海洋,真是相當精彩呢!

魚石螈的體長大約 1 公尺,是一種兩棲類動物。牠類似現代的山椒魚(Salamander),卻有 7 根指頭。

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——本文摘自《地球的階梯》,2024 年 9 月,悅知文化,未經同意請勿轉載。

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