0

0
0

文字

分享

0
0
0

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

立即填寫問卷,預約【課程開賣早鳥優惠】與送你【問卷專屬折扣碼】!

 

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。

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。

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!

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。

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!

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。

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]

文章難易度
timd_huang
24 篇文章 ・ 0 位粉絲
跟我玩恐龍去!

0

1
0

文字

分享

0
1
0
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

立即填寫問卷,預約【課程開賣早鳥優惠】與送你【問卷專屬折扣碼】!

 

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
174 篇文章 ・ 671 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》。

0

1
1

文字

分享

0
1
1
過去從地球誕生到寒武紀大爆發,化石證據能告訴我們什麼樣的歷史?——《丈量人類世》
商周出版_96
・2022/10/11 ・3402字 ・閱讀時間約 7 分鐘

立即填寫問卷,預約【課程開賣早鳥優惠】與送你【問卷專屬折扣碼】!

 

  • 作者:陳竹亭

從冥古宙到元古宙

從地球開天闢地起,46-40 億年的期間稱為冥古宙(Hadean, 4567-4000 Ma,Ma=百萬年),也就是指比已知岩石更早之前的時期。在這地球形成的最初階段,應該有過隕石撞擊、高溫、熔岩翻天覆地的淬煉,月球也在此期間形成。

目前尚未能確認此一時期的地表岩石,而地球上能夠找到最老的礦物,則是在澳洲大陸西部得到的鋯英結晶,成分是矽酸鋯(ZrSiO4),放射線定年有 43.7 億年之久。鋯英結晶可耐數千度的高溫,是經歷了極高溫的最老的晶礦遺跡。

40-25 億年的期間稱為太古宙(Archean, 4000~2500 Ma)起始於約 40 億年前的內太陽系經歷了重轟炸後期的結束,已有可靠的最古老岩石記錄的地質年代,一般是以高度變質的變質岩(metamorphic rock)為主。加拿大西北部找到的阿卡斯達片麻岩,定年有 40.3 億年,是目前地球上已知最老的岩石。

阿卡斯塔片麻岩的碎片。圖/Wikipedia

格陵蘭西南部找到最早的沈積岩伊蘇阿綠石帶發現變質的鐵鎂質火山沉積岩,利用鈾—鉛鋯石定年法分析的結果,距今約有 37-38 億年。有研究團隊認為該處有微生物或藍綠藻堆砌構成的疊層石,不過事實上,古代的疊層石只有少數含有微生物化石,在尚不穩定的太古宙環境中發生生命的機會,仍有許多爭議。比較可靠的證據是在澳洲西部發現艾佩克斯燧石中的微生物化石,定年的結果是 34.65 億年。

元古宙(Proterozoic)或稱原生宙的時期,是 25-5.4 億年間,此時代的岩石已經十分普遍,發育良好,而且已經有細菌和低等藍藻存在。元古宙最重要的環境大事,就是大氣層中氧氣的累積。因為太古宙基本上是個無氧的環境,25 億年前的大氧化事件將還原性太古宙以甲烷為主的原始大氣,轉變為氧氣豐富的氧化性大氣,導致了地球持續 3 億年的第一個「休倫冰河時期」(The Huronian glaciation or Makganyene glaciation)。

距今約 24 億年時,海中開始增加豐富的亞鐵離子,促使藍綠藻進行光合作用而產生大量的氧氣,稱為「大氧化事件」(Great Oxidation Event)或氧化災變。這些氧來自藍綠菌的光合作用,但突然增加的原因仍不得而知。

大氧化事件使得地球上礦物的成分發生了變化,也導致日後動物的出現。但是氧氣在一個無氧的環境中出現,是莫大的「環境災難」,因為氧氣對許多厭氧生物可說是「極毒」之氣,所以也有人用「氧氣危機」,甚至「氧氣浩劫」來形容當時的狀況。

距今約 24 億年(圖中 Stage 2)時,藍綠藻進行光合作用,產生大量氧氣,稱為「大氧化事件」。圖/Wikipedia

另一件元古宙生物圈的大事,就是細胞的演化。最早提出原核生物(prokaryote)和真核生物(eukaryote)概念的是法國的夏棟(Édouard Chatton, 1883-1947),最有名的則是馬古里斯(Lynn Margulis, 1938-2011)於 1967 年提出了葉綠體(chloroplast) 和真核細胞中的自主胞器粒線體(mitochondria)是經由「內體共生」理論(endosymbiotic theory) 成為細胞胞器的證據。1979 年, 顧爾德(G. W. Gould)和德林(G. J. Dring)也共同提出真核生物的細胞核可以由格蘭氏陽性菌(Gram positive bacteria)形成芽孢。在 20 世紀末,細菌的內體共生已經成了十分普遍的學說。

在化石方面的證據,澳洲的苦泉(Bitter Springs)有最早的真核細胞化石紀錄。用碳—14 定年包埋這些化石的岩石,發現這些化石約有 12 億年之久。有些分子生物學家用 DNA 序列回推演化時鐘(molecular clock),推測大約早在 20 億年前就可能出現了真核生物。艾克里塔許(Acritarchs)的細菌化石約有 16.5 億年,格里帕尼亞(Grypania)藻類約有 21 億年,有些叢枝形的菌類則有 22 億年之久。整體而言,真核生物的起源有可能更早,但是成為地球上主要的生命形式,可能要晚至距今8 億年之後。

寒武紀生命大爆發

顯生宙(Phanerozoic)是 5.41 億年到 251.902 百萬年前的時期,是較高等生物開始以爆炸量出現的世代,分為古生代(Palaeozoic Era)、中生代(Mesozoic Era) 和新生代(Cenozoic Era)。

顯生宙是較高等生物開始以爆炸量出現的世代。圖/Wikipedia

古生代開始於 542±0.3 百萬年,結束於 251±0.4 百萬年。包括六個紀(period): 寒武紀(Cambrian)、奧陶紀(Ordovician)、志留紀(Silurian)、泥盆紀(Devonian)、石炭紀(Carboniferous)、二疊紀(Permian)。寒武紀、奧陶紀和志留紀為早古生代,泥盆紀、石炭紀和二疊紀則為晚古生代。

伯吉斯頁岩(Burgess Shale) 的名稱是來自伯吉斯通道,位在加拿大英屬哥倫比亞的洛基山脈。黑色的頁岩形成於寒武紀中期,寒武紀是顯生宙的開始,距今約 5.41 億年前至 4.854 億年前。

英國威爾斯則是最早被研究的寒武紀地層。大約為 5.05 億年前。在幽鶴國家公園(Yoho National Park)的伯吉斯頁岩,含有非常著名而且保存狀態極佳的化石床。頁岩中的動物相極具科學價值,其中有化石紀錄中極少見的軟體有機的部分,也有已經石化的部分。

這些化石最早是在 1909 年由美國古生物學家瓦爾卡特(Charles Doolittle Walcott, 1850-1927)所發現。他曾擔任華盛頓 D. C. 的史密森尼(Smithsonian)博物館館長。他每年都回到伯吉斯的採石場收集樣本,直到 1924 年瓦爾卡特 74 歲時,已經收集了 65,000 件樣本。瓦爾卡特注意到許多像是節肢動物(arthropod)的微化石,都是新的獨有種。

圖/商周出版提供

1962 年,西蒙尼塔(Alberto Simonetta)著手重啟調查瓦爾卡特留下的東西,才注意到瓦爾卡特只觸及伯吉斯頁岩化石的皮毛。也是在那時,才有人注意到化石的生物根本無法依照現有已知的生物分類。

最近的研究結果, 更證明其中許多是全新的動物門(animal phyla)。即使在 21 世紀,有些無脊椎動物(invertebrates)的化石還是無法分類。顯然在五億年前的寒武紀,曾經發生過海中較高等全新生物的爆量發生事件。

1984 年在中國的雲南澂江縣,也發現了保存十分完整的澄江古生物化石群,時間距今約有 5.20 -5.25 億年。整理的結果共涵蓋了 16 個門類、200 餘個物種的化石。由於化石埋藏地質條件十分特殊,不但保存了生物硬體化石,更保存了非常罕見清晰的生物軟體印痕化石。

中國科學院南京地質古生物研究所的侯先光研究員,首先在澂江縣帽天山的頁岩地發現了娜羅蟲(Naraoia)的化石,這是海中的一種節肢動物,長 2-4.5 cm,存活於寒武紀到志留紀。這是世界上第二個寒武紀生命大爆炸的遺跡,實際的時間比伯吉斯頁岩化石更要早 1 千萬年以上。

這種海中生命爆量的出現,猶如聖經創世記的七日創世,許多信徒相信地球上所有的活物是七日內由上帝所創造出來,各從其類,是所謂的「創造論」(creationism)。但如此解釋在極短的時間內,地球上突然出現了大量、多種類的生命,基本上就是卓姆斯基所說的,將不解的問題歸入「神祕」(mistery),只有愕然的驚嘆,沒有悟性理解的突破。

米開朗基羅的名畫《創造亞當》。圖/Wikipedia

科學家根據化石資料,「寒武紀大爆發」沈積化石群,是在 5.41 億年前的寒武紀,幾乎所有重要的動物門都在很短的 1 千 3 百萬年到 2 千 5 百萬年的時間內出現了。在 46 億年的自然史上,這種幾乎是「轉眼」或「瞬間」的短時間內發生的大量較高等動物的多樣性,是極為少見的例子,也導致了大多數現代動物門的發散。此外,事件前後的生物複雜度也相差甚大。

動物界的「門」(phylum)是生物分類法中的一級,位於界(kingdom)和綱(class)之間,有時在門下也分亞門。目前動物界有 34 個門,植物界則有 12 個門(Division),真菌界有 8 個門。現有的系統發生學就是研究不同門之生物間的關係。

生命大爆發之前的生物體,大多為單細胞生物或是菌落,但大爆發之後的生物體卻和現在的海洋動物頗為相像,多樣化速率的加速和生命的變異程度也與現今相似。雖然這究竟是化石資訊不足,還是寒武紀當時環境或是生物本身的因素所致,至今尚無定論。有人提出盤古大陸「超級大山」的形成和毀滅,可能是導致生命界劇變的原因。

無論如何,寒武紀大爆發的事件,事實上開創了顯生宙,註記了古代生物史上生命發生至為精采的一頁。

——本文摘自《丈量人類世:從宇宙大霹靂到人類文明的科學世界觀》,2022 年 9 月,商周出版,未經同意請勿轉載。

商周出版_96
101 篇文章 ・ 344 位粉絲
閱讀商周,一手掌握趨勢,感受愜意生活!商業出版為專業的商業書籍出版公司,期望為社會推動基礎商業知識和教育。

1

4
2

文字

分享

1
4
2
【2022 年諾貝爾生理或醫學奬】復現尼安德塔人消逝的 DNA,也映襯我們何以為人
寒波_96
・2022/10/06 ・8169字 ・閱讀時間約 17 分鐘

立即填寫問卷,預約【課程開賣早鳥優惠】與送你【問卷專屬折扣碼】!

 

人對自身歷史的好奇歷久彌新。最近十年古代 DNA 研究大行其道,光是發表於 Cell、Nature、Science 的論文就多到要辛苦讀完,加上其他期刊更是眼花撩亂。「古代遺傳學」的衝擊毋庸置疑,開創者帕波(Svante Pääbo)足以名列歷史偉人;然而,得知 2022 年諾貝爾生理或醫學獎由他一人獨得 ,還是令人吃驚——諾貝爾獎竟然會頒給人類演化學家?

諾貝爾獎有物理獎、有化學獎,但是沒有生物學獎,而是「生理或醫學獎」。帕波獲獎的理由是:「發現滅絕人類的基因組以及研究人類演化」。乍看和生理或醫學沒有關係,深入思考……好像還真的沒有什麼關係。

偷用強者我朋友的感想:「應該就是選厲害的。第一個和生理或醫學無關的生理或醫學獎得主,聽起來滿屌的」。

帕波直接的貢獻非常明確,在他的努力下,重現消失數萬年的尼安德塔人(Neanderthal)基因組。他為什麼想要這樣做,過程中經歷什麼困難,發現又有什麼意義呢?

喜愛古埃及的演化遺傳學家

帕波公元 1955 年在瑞典出生,獲獎時 67 歲。他從小對古埃及有興趣,大學時選擇醫學仍不忘古埃及,但是一生都在追求新奇的帕波,嫌埃及研究的步調太慢,後來走上科學研究之路。1980 年代初博士班時期,他使用當時最高端的分子生物學手段探討免疫學,成果發表於 Cell 等頂尖期刊,可謂免疫學界的頂級新秀。

然而,他始終無法忘情逝去的世界。1984 年美國的科學家獲得斑驢的 DNA 片段,轟動一時。斑驢已經滅絕一百年,能夠由其遺骸取得古代 DNA,令博士生帕波大為震撼。他很快決定結合自己的專業與興趣,嘗試由古埃及木乃伊取得 DNA,並且獨立將結果發表於 Nature 期刊。

古代 DNA。圖/取自 參考資料 1

博士畢業後,帕波義無反顧地轉換領域,遠渡美國追隨加州柏克萊大學的威爾森(Allan Wilson)。威爾森在 1970 年代便開始探討分子演化,後來又根據不同人類族群間粒線體 DNA 的差異,估計非洲以外的人群,分家只有幾萬年,支持智人出非洲說。

帕波正式投入相關研究後意識到,從古代樣本取樣 DNA 的汙染問題相當嚴重。這邊「汙染」的意思是,並非抓到樣本內真正的古代 DNA 目標,而是周圍環境、實驗操作者等來源的 DNA;包括他自己之前的木乃伊 DNA,很可能也不是真正的古代 DNA。另一大問題是,生物去世後 DNA 便會開始崩潰,經歷成千上萬年後,樣本中即使仍有少量遺傳物質殘存,含量也相當有限。

帕波投入不少心血改善問題。例如那時新發明的 PCR 能精確並大量複製 DNA,他馬上用於自己的題目(更早前是利用細菌,細菌繁殖時順便生產 DNA)。多年嘗試後,他決定放棄埃及木乃伊(埃及木乃伊的基因組在 2017 年成功),改以遺傳與智人差異較大的尼安德塔人為研究對象。

取得數萬年前尼安德塔人的 DNA

根據現有的證據,尼安德塔人是距今約 4 萬到 40 多萬年前的古人類。確認為尼安德塔人的第一件化石,於 1856 年在德國的尼安德谷發現,並以此得名(之前 2 次更早出土化石卻都沒有意識到)。這是我們所知第一種,不是智人的古代人類(hominin)。

對於古人類化石,一百多年來都是由考古與型態分析。帕波帶著遺傳學工具投入,不但增進考古和古人類學的知識,也拓展了遺傳學的領域。他後來前往德國的慕尼黑大學,幾年後又被挖角到馬克斯普朗克研究所,領導萊比錫新成立的人類演化部門,多年來培養出整個世代的科學家,也改變我們對人類演化的認知。

不同個體的粒線體 DNA 之間差異,智人與黑猩猩最多,智人與智人最少,智人與尼安德塔人介於期間。圖/取自 參考資料 2

帕波在 1996 年首度取得尼安德塔人的 DNA 片段,來自粒線體。他為了確認結果,邀請一位美國小女生重複實驗,驗證無誤,她就是後來也成為一方之霸的史東(Anne Stone)。比較這段長度 105 個核苷酸的片段,尼安德塔人與智人間的差異,明顯超過智人與智人。

然而,粒線體只有 16500 個核苷酸,絕大部分遺傳訊息其實藏在細胞核的染色體中。想認識尼安德塔人的遺傳全貌,非得重現細胞核的基因組。

可是一個細胞內有數百套粒線體,只有 2 套基因組,因此粒線體 DNA 的含量為細胞核數百倍;而且染色體合計超過 30 億個核苷酸,數量無比龐大。可以說,細胞核基因組可供取材的 DNA 量少,需要復原的訊息又多,比粒線體更難好幾個次元。

方法學與時俱進:從 PCR 到次世代定序

一開始,帕波與合作者使用 PCR,但是帕波知道這是死路一條。取樣 DNA 會破壞材料,尼安德塔人的化石有限;PCR 一次又只能復原幾百核苷酸,要完成 30 億的目標遙遙無期。

帕波持續努力克服難關。2000 年人類基因組首度問世,採取「霰彈槍」定序法,大幅提升效率;也就是將 DNA 序列都打碎,一次定序一大堆片段,再由電腦程式拼湊。帕波因此和 454 生命科學公司合作,改用新的次世代定序法,偵測化石中的古代 DNA。2006 年發表的論文可謂里程碑,報告次世代定序得知的 100 萬個尼安德塔人核苷酸,足以進行一些基因體學的分析。

帕波當時在美國的合作者魯賓(Edward Rubin)持續使用 PCR,雙方分歧愈來愈大,終於分道揚鑣。所以很可惜地,2010 年尼安德塔人基因組論文發表時,魯賓沒有參與到最後。這是人類史上第一次,取得滅絕生物大致完整的基因組,也是帕波獲頒諾貝爾獎的直接理由。

帕波戰隊。圖/取自 The Neandertal Genome Project

鐵證:尼安德塔人與智人有過遺傳交流

這份拼湊多位尼安德塔人的基因組,儘管品質不佳,卻足以解答一個問題:尼安德塔人與智人有過混血嗎?答案是有,卻和本來想的不一樣。尼安德塔人沒有長居非洲,主要住在歐洲、西南亞、中亞,也就是歐亞大陸的西部。假如與智人有過混血,歐洲人應該最明顯。結果並非如此。

帕波的組隊能力無與倫比,他廣邀各領域的菁英參與計畫,不只取得 DNA 資料,也陸續研發許多分析資料的手法,其中以哈佛大學的瑞克(David Reich)最出名。

分析得知,非洲以外,歐洲、東亞、大洋洲的人,基因組都有 1% 到 4% 能追溯到尼安德塔人(後來修正為 2% 左右)。所以雙方傳承至今的混血,發生在智人離開非洲以後,又向各地分家以前;並非尼安德塔人主要活動的歐洲。

首度由 DNA 定義古代新人類:丹尼索瓦人

復原古代基因組的工作相當困難,不過引進次世代定序後,從不可能的任務降級為難題,尼安德塔人重出江湖變成時間問題。出乎意料,同樣在 2010 年,帕波戰隊又發表另外 2 篇論文,描述一種前所未知的古人類:丹尼索瓦人(Denisovan)。不是藉由化石,而是首度由 DNA 得知新的古代人種。

根據細胞核基因組,尼安德塔人、丹尼索瓦人的親戚關係最近,智人比較遠,三群人類間有過多次遺傳交流。圖/取自 參考資料 1

丹尼索瓦人得名於出土化石的遺址(地名來自古時候當地隱士的名字),位於西伯利亞南部的阿爾泰地區,算是中亞。帕波對這兒並不陌生,之前俄羅斯科學家在這裡發現過尼安德塔人化石,而且由於乾燥與寒冷,預計化石中的古代 DNA 保存狀況應該不錯。

帕波戰隊對丹尼索瓦洞穴中的一件小指碎骨定序,首先拼裝出粒線體,驚訝地察覺到這不是智人,卻也不是尼安德塔人,接下來的細胞核基因組重複證實此事。它們變成前後 2 篇論文,帕波出名的不喜歡物種爭論,不使用學名,所以直稱其為「丹尼索瓦人」。

還有幾顆丹尼索瓦洞穴出土的牙齒也尋獲粒線體,而且這些臼齒特別大,型態前所未見。奇妙的是,丹尼索瓦人粒線體、基因組的遺傳史不一樣;和智人、尼安德塔人相比,尼安德塔人的粒線體比較接近智人,細胞核基因組卻比較接近丹尼索瓦人。

這反映古代人類群體間的遺傳交流相當複雜,不只是智人、尼安德塔人,也不只有過一次。後來又在丹尼索瓦洞穴發現一位爸爸是丹尼索瓦人、媽媽是尼安德塔人的混血少女,更是支持不同人群遺傳交流的直接證據。

遠觀丹尼索瓦洞穴。圖/取自論文〈Age estimates for hominin fossils and the onset of the Upper Palaeolithic at Denisova Cave〉的 Supplementary information

回溯分歧又交織的人類演化史

重現第一個尼安德塔人基因組後,帕波戰隊持續改進定序與分析的技術,也獲得更多樣本,深入不同族群的分家年代、彼此間的混血比例等問題,新知識不斷推陳出新。

丹尼索瓦人方面,如今仍無法確認他們的活動範圍,不過很可能是歐亞大陸偏東部的廣大地區。一如尼安德塔人,丹尼索瓦人也與智人有過遺傳交流。

最初估計某些大洋洲人配備 4% 到 6% 的丹尼索瓦人血緣,後來修正為 2% 左右(不同方法估計的結果不一樣,總之和尼安德塔血緣差不多)。不同智人具備丹尼索瓦 DNA 的比例差異頗大,某些大洋洲人之外,東亞族群也具備些許,歐亞大陸西部的人卻幾乎沒有。

到帕波獲得諾貝爾獎為止,古代 DNA 最早的紀錄是超過一百萬年的西伯利亞古代象。圖/最早古代 DNA,超過一百萬年的西伯利亞象

至今年代最古早的人類 DNA,來自西班牙的胡瑟裂谷(Sima de los Huesos),距今 43 萬年左右(最早的是超過一百萬年的古代象,由受到帕波啟發的其餘團隊發表)。根據 DNA 特徵,胡瑟裂谷人的細胞核基因組更接近尼安德塔人,可以視作初期的尼安德塔人族群。然而,他們的粒線體卻更像丹尼索瓦人。

帕波開發的研究方法,不只針對消逝的智人近親,也能用於古代智人與其他生物,累積一批數萬年前智人的基因組。釐清近期的混血事件外,還能探討不同人群當初分家的時期。估計尼安德塔人、丹尼索瓦人約在 40 多萬年前分家,他們和智人的共同祖先,又能追溯到距今 50 到 80 萬年的範圍。

智人何以為智人?遠古血脈的傳承,磨合,新適應

消逝幾萬年的尼安德塔人、丹尼索瓦人,皆為智人的極近親。由於數萬年前的遺傳交流,仍有一部分近親血脈流傳於智人的體內。這些血脈經過數萬年,早已融入成為我們的一部分。

人,人,人,人呀。圖/取自 參考資料 2

智人的某些基因與基因調控,受到遠古混血影響。最出名的案例,莫過於青藏高原族群(圖博人或藏人)的 EPAS1 基因繼承自丹尼索瓦人,比智人版本的基因更有利於適應缺氧。另外也觀察到許多案例,與免疫、代謝等功能有關。

近年 COVID-19(武漢肺炎、新冠肺炎)席捲世界,觀察到感染者的症狀輕重受到遺傳差異影響;其中至少兩處 DNA 片段,一處會增加、另一處降低住院的機率,都可以追溯到尼安德塔人的遠古混血。

非洲外每個人都有 1% 到 2% 血緣來自尼安德塔人,不同人遺傳到的片段不一樣。將不同智人個體的片段拼起來,大概能湊出 40% 尼安德塔人基因組(不同算法有不同結果),也就是說,當初進入智人族群的尼安德塔 DNA 變異,不少已經失傳。

失傳可能是機率問題,某一段 DNA 剛好沒有智人繼承。但是也可能是由於尼安德塔 DNA 變異,對智人有害或是遺傳不相容,而被天擇淘汰。遺傳重組之故,智人基因組上每個位置,繼承到尼安德塔變異的機率應該差不多;可是相比於體染色體,X 染色體的比例卻明顯偏低;這意謂智人的 X 染色體,不適合換上尼安德塔版本。

例如 2022 年發表的論文,比較 TKTL1 基因上的差異對智人、尼安德塔人神經發育的影響。圖/取自〈Human TKTL1 implies greater neurogenesis in frontal neocortex of modern humans than Neanderthals

智人之所以異於非人者幾希?藉由比較智人的極近親尼安德塔人,能深入思考這個大哉問。是哪些遺傳改變讓智人誕生,後來又衍生出什麼不可取代的遺傳特色?另一方面也能反思,某些我們以為專屬智人的特色,其實並非智人的專利。

分析遺傳序列,畢竟只是鍵盤辦案,一向雄心壯志的帕波,當然想要更進一步解答疑惑。比方說,尼安德塔人、智人間某處 DNA 差異對神經發育有什麼影響?體外培養細胞、模擬器官發育的新穎技術,如今也被帕波引進人類演化學的領域。

瑞典與愛沙尼亞之子,德國製造,替人類做出卓越貢獻的人

回顧完帕波到得獎時的精彩成就,他的工作與生理或醫學有哪些關係,各位讀者可以自行判斷。我還是覺得沒什麼直接關係,如遠古混血影響病毒感染的重症機率這種事,那些 DNA 變異最初是否源自尼安德塔人,其實無關緊要。不過多少還是有些影響,像是為了研究古代基因組而研發出的基因體學分析方法,應該也能用於生醫領域。

《尋找失落的基因組》台灣翻譯本。

帕波 2014 年時發表回憶錄《尋找失落的基因組》,自爆許多內幕。台灣的翻譯出過兩版,可惜目前絕版了。我在 2015 年、2019 年各寫過一篇介紹。書中有許多值得玩味之處,不同讀者會看到不同重點,有興趣可以找來閱讀,看看有什麼啟發。

主題是諾貝爾獎就不能不提,帕波得獎也讓諾貝爾新添一組父子檔,他的爸爸伯格斯特龍(Sune Karl Bergström)是 1982 年生理或醫學獎得主。為什麼父子不同姓?因為他是隨母姓的私生子,父子間非常不熟。

他的媽媽卡琳.帕波(Karin Pääbo)是愛沙尼亞移民瑞典的化學家,2007 年去世前曾在訪問提及,她兒子在 13、14 歲時從埃及旅遊回來,對科學產生興趣。帕波獲頒諾貝爾獎後受訪提到,可惜媽媽已經去世,無法與她分享榮耀。移民異國討生活的單親媽媽,能夠養育出得到諾貝爾獎的兒子,也可謂偉大成就。

人類演化的議題弘大淵博,但是究其根本,依然要回歸到一代一代的傳承。每個人都無比渺小,卻也是全人類中的一份子,親身參與其中。諾貝爾生理或醫學獎 2022 年的頒獎選擇,乍看突兀,仔細思索卻頗有深意。帕波的研究也許很不生理或醫學,卻再度強化諾貝爾奬設立的精神:「獎勵替人類做出卓越貢獻的人」。

  • 帕波得獎後接受電話訪問:

延伸閱讀

參考資料

  1. Press release: The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2022. NobelPrize.org. Nobel Prize Outreach AB 2022. Wed. 5 Oct 2022.
  2. Advanced information. NobelPrize.org. Nobel Prize Outreach AB 2022. Wed. 5 Oct 2022.
  3. Geneticist who unmasked lives of ancient humans wins medicine Nobel
  4. Ancient DNA pioneer Svante Pääbo wins Nobel Prize in Physiology or Medicine
  5. Nature 論文蒐集「Nobel Prize in Physiology or Medicine 2022
  6. Estonian descendant Svante Pääbo awarded Nobel prize

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

所有討論 1
寒波_96
174 篇文章 ・ 671 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》。