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過去「滅絕」歷史的見證者:化石——《地球深歷史》書摘

左岸文化_96
・2021/04/25 ・4665字 ・閱讀時間約 9 分鐘 ・SR值 557 ・八年級

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  • 作者 / 馬丁.魯維克 (Martin J.S. Rudwick)
  • 譯者 / 馮奕達

滅絕,確有其事

截至十八世紀晚期,對於相關證據有第一手經驗的博物學家們,已經有了心照不宣的共識──地球歷史的整體時間跨度,必然大幅超越前幾代人信以為真、當作常識的區區幾千年。不過,在這一段剛拓展開來的深時間跨度中究竟發生什麼事,始終五里霧中。學者們探勘、描述了歐洲好幾個地方的岩層堆疊,顯示在一段起初並無任何生命存在的期間(以第一紀岩層為代表)之後,是另一段海中充滿大量生物的時期(以第二紀岩層為代表,其中經常有豐富的化石),而人類一直到最後一刻才出現在舞台上(顯然完全沒有任何化石代表他們)。可是,就連這種粗略的地球深歷史輪廓,都帶有不確定與爭議。就說布豐吧,他把這段歷史擴張成《創世紀》中創世敘事的世俗版本,但他的說法建立在薄弱的證據上,很容易被人當成純屬想像的科幻小說。德呂克根據大量的證據,主張在相對晚近的過去曾發生一場獨一無二、斷裂性的「鉅變」;但是,由於他把這場「鉅變」跟挪亞洪水的故事畫上等號,像赫頓等拒絕採用任何宗教文獻、不接受自然常態發展會有這種例外偏差的人,便會強烈否認他。赫頓等於同時拒斥布豐以截然不同的「紀元」構成的序列,以及德呂克的戲劇性晚近「鉅變」;他反而主張地球是一架平順運轉的自然「機器」,類似的「世界」不斷重複循環,始於永恆,終於永恆。

過去基督教鴻儒把自然史上的「鉅變」跟挪亞洪水的故事畫上等號。圖/Pixabay

即便因為所有這類整體觀太自不量力、太不成熟而姑且不論,但其他博物學家的研究──在尺度上沒那麼宏大,但在田野調查方面通常做的比較透徹──在重建更可靠的地球深歷史時,成果也相當有限。尤其是,他們的圖像對於生命本身是否真有任何發展的歷程(除了姍姍來遲的人類以外),仍莫衷一是。深海發現的「活化石」意味著任何顯而易見的早期生命歷史序列,或許都只是根據對現今世界不夠充分的知識所推導的假象。例如較深、較古老的第二紀岩層中有豐富的菊石與箭石,較年輕的地層則無,但這或許只是跟牠們在當時與現在的深海棲息地位置有關。說不定,牠們並未完全滅絕。除非生物滅絕確實是自然世界經常發生的情況,否則就不能把化石當成大自然可靠的「錢幣」或「遺跡」,作為地球深歷史早期階段的可信證據。偏偏人們對滅絕一事完全無法確定:所有紀錄詳實的滅絕案例,都能歸結於人類近期的所作所為,知名案例如印度洋模里西斯島(Mauritius)上面不會飛的渡渡鳥。何況人類的本能會強烈懷疑這類大自然中生物滅絕的真實情況,無論是猶太──基督教有神論中慈愛應人的神,或是啟蒙自然神論中幾乎非位格性的至高存在,既不會也不能允許任何受造的物種走向滅絕,除非是因為罪惡的行為,或者是因為人類粗心之過。

因此,對於任何想了解久遠過去的嘗試,滅絕問題都是關鍵。正因為如此,骨頭化石才會在一八○○年前後成為博物學家注意力的焦點。「俄亥俄動物」的化石對這件事沒有決定性的影響,因為就算實際上跟任何已知哺乳類完全不同,但這種動物說不定仍然以「活化石」的樣貌,生活在北美洲或中亞未經充分探索的內陸。不過,要是能證明還有其他化石骨頭跟任何現存物種截然不同,完全滅絕的說法就會更為有力。所以,化解這種不確定性的最大希望,就在於比較化石與現今動物的骨頭,而且要調查得更細緻,檢視的物種範圍也要更大。

有一位博物學家在恰到好處的地點與時間做了這件事,事實證明他也有這一行需要的絕佳天分。法國大革命最血腥的階段恐怖統治結束後不久,年輕的喬治.居維葉(Georges Cuvier)獲得任命,成為自然歷史博物館的下級職員。自然歷史博物館才剛經歷「民主化」,從君主制舊政權底下由布豐專斷管理的巴黎學會中脫胎換骨。人在館中的居維葉得以接觸世界上最好的動物學標本蒐藏,這對於比較化石與現今物種來說,可能是最好的資料庫了。他抵達巴黎後不久,法蘭西學會(此機構取代了舊有的皇家科學院,就像自然歷史博物館的情況)便收到了若干版畫,畫的是西屬美洲出土、不久前在馬德里拼成的化石骨頭。居維葉把這些骨頭跟世界各地現存的哺乳類相比較。他提出驚人的主張:最接近這種動物的是現存的樹懶與食蟻獸,而這些他後來分類為「貧齒類」(edentates)的哺乳類動物,可是比化石骨頭小得太多了。這暗示著他稱之為「大懶獸」(Megatherium,意即「巨獸」)的動物恐怕已經滅絕了,畢竟牠體型這麼巨大,如果現今尚存,人在南美洲生活或工作的歐洲人必然會聽到消息。就像「俄亥俄動物」,「大懶獸」是自然史研究逐漸使用全球資源的絕佳實例,只是實際上仍幾乎都侷限在歐洲式的解讀。

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這具巨大的化石骷髏(將近四公尺長,兩公尺高),是西班牙博物學家胡安──保蒂斯塔.弗盧.德.拉蒙(Juan-Bautista Bru de Ramon)在馬德里的皇家博物館中,用西屬南美洲布宜諾斯艾利斯附近的沖積物中找到的一套骨頭化石拼出來的。一七九六年,館方把這張當時仍未發表的版畫副本寄給巴黎的法蘭西學會,年輕的喬治.居維葉認出這動物是隻巨大的樹懶,將之命名為大懶獸(Megatherium),並斷定牠可能已經絕種了(現代的研究則以兩腳站姿呈現之,讓牠用後腳站立)。圖/《地球深歷史:一段被忽略的地質學革命,一部地球萬物的歷史》

幾乎在同一時間,居維葉仔細分析了猛獁象的化石骨頭與牙齒,跟現存的大象比較,從而強化了自己的論證。他很幸運,館方恰好獲取了相關的新標本,那是從荷蘭掠奪來的文物(法國在不久前的革命戰爭中征服了荷蘭)。居維葉證實印度象、非洲象是截然不同的物種。更有甚者,他還宣稱猛獁象與兩者完全不同。他主張其間的差異之大之徹底,就跟(打個比方)山羊跟綿羊一樣;這些差異無法只歸諸於年齡、性別或環境的影響。布豐主張在西伯利亞發現熱帶哺乳類動物遺骸一事,證明全球正逐漸冷卻,但居維葉的發現卻嚴重打擊了他的說法。此外,動物屍體是被巨大海嘯型態的大洪水從熱帶掃到西伯利亞的另一種說法,可信度也大受影響。假如猛獁象確實是不同的物種,說不定找到骨頭的地方就是牠生存的地方,意即非常能適應當地至今依舊的嚴寒氣候。這一點不久後便得到證實,有人在西伯利亞凍土中發現猛獁象骨架,連厚重的皮毛一起保存了下來。居維葉相信,這種比較解剖學的事實「就我看來,證明在我們的世界之前,還存在一個被某種災難摧毀的世界。」他來到巴黎之前就讀過德呂克的著作,這位老鴻儒的看法──「過去世界」因為猛烈的自然「革命」而與現今世界斷裂──仍清清楚楚迴盪在他心裡。

居維葉隨後研究「俄亥俄動物」,斷定牠其實跟大象或猛獁象完全不同,應該另立一個新的屬,他命名為「乳齒象」(mastodon,暗指其巨齒上乳房狀的突起物)。他進而主張在西伯利亞隨猛獁象一同發現的犀牛骨化石、巴伐利亞洞穴中找到的大型熊化石,以及從世界各地沖積層中找到的其他許多哺乳類化石,全都跟目前現存的相應物種不同(用今天的術語來說,他研究的是更新世巨型動物〔Pleistocene megafauna〕)。法蘭西學會意識到這項研究無與倫比的重要性,幫居維葉發表了一份聲明,呼籲博物學家與化石蒐藏家能把進一步的標本,或者至少是精確的素描寄來給他。縱使當時正值世界上第一場全球戰爭(編按:指十九世紀初的拿破崙戰爭),國際間仍慷慨響應,讓他得以大幅擴充相關標本的資料庫,他也穩定發表科學論文,分析一個接著一個的哺乳類化石,各自與現存最接近的相應物種做比較。

一七九九年,一具完整的猛瑪象骨骸在西伯利亞凍土中出土,送往聖彼得堡重建,重建結果在一八一五年發表。骨頭上堪堪留下了些原本包裹著整隻動物的厚毛皮。這暗示該物種已經充分適應西伯利亞北部的極地氣候,而非居住在今天印度象與非洲象所生活的熱帶氣候(居維葉早已如此主張):人們再也不能把猛瑪象當成地球漸冷,或是猛烈大洪水、超級海嘯等的證據了。(猛瑪象的巨大大腿骨〔股骨〕約一公尺長,這張圖也擺了大腿股的兩張放大圖,以充分利用印製這張版畫的昂貴銅版。)圖/《地球深歷史:一段被忽略的地質學革命,一部地球萬物的歷史》

居維葉採取精準的科學研究策略,把研究焦點擺在大型陸生動物遺骸上,因為這些物種的後代(要是有任何「活化石」存在的話)很難視而不見。就算牠們生活在各大洲未經探索的偏遠地帶,大型動物就是不太可能躲過注意;即便博物學家還沒有親眼見到活體,牠們也很可能出現在獵人的報告,甚或是原住民口耳相傳的傳說中。居維葉體認到,自己支持生物滅絕屬實的論點,只能靠機率加以證明。他能證明這些化石與現存任何物種之間有別,只要這樣的化石數量愈多,該物種就愈有可能真已滅絕(居維葉的研究在一八一二年完整發表,同年還有一部同等重要的數學機率巨作出自他的老同事皮耶──西蒙.拉普拉斯(Pierre-Simon Laplace,他讓機率的概念廣為人知,影響深遠)。他的論據要靠累積,隨著他對各種化石骨頭的細緻分析發表得愈來愈多,其主張也更形穩固。

居維葉讓一頭從蒙馬特(Montmartre,當時是巴黎城郊)的石膏層出土的絕種哺乳類動物之一(無防獸〔Anoplotherium medium〕)「復活」了。對於各式各樣的現存哺乳類,居維葉擁有無與倫比的比較解剖學知識與認知。藉此,他不僅能用許多四散的化石骨頭重組出整副骨架,更能重建動物的外貌與可能的姿勢,甚至加上眼睛與耳朵。不過,他從來沒有發表過這張與其他類似的圖畫,或許是因為擔心科學界的同儕會認為這些圖案純屬臆測,不能接受。圖/《地球深歷史:一段被忽略的地質學革命,一部地球萬物的歷史》

居維葉在博物館的一位同事誇獎他,說他在科學舞台上就像「雨後春筍」。年輕歸年輕,他還是很快就成了巴黎首屈一指的鴻儒之一;雖然連年戰亂,但巴黎仍然是科學世界無庸置疑的中心。他在比較解剖學上有著無與倫比的知識,讓他得以重建哺乳類化石的骨架,即使手邊有的只不過是一大堆分散的化石骨頭也難不倒他(他並未如後來的傳說那樣,宣稱自己有能力只靠一根骨頭就能重建整隻動物的樣貌,他只有說自己在情況不錯時,能辨認出這骨頭屬於哪種動物)。他對於動物身體結構與功能間關係的深度認識,更是讓他有能力推斷(幾乎跟辨識骨頭時一樣信心滿滿)這些已成化石的哺乳類動物過去如何生活、移動,以及長什麼樣子。聖經中有個段落,先知以西結在異象中見到滿是枯乾骸骨的平原。居維葉暗自援引這個典故,宣稱自己能讓化石骨頭復生,至少是在腦海中;他還用打趣的口吻說,自己可沒有神奇號角之助。他「復活」這些動物,就跟他家隔壁、博物館園區中動物園的動物一樣有生命力。居維葉等於豐富了德呂克「過去世界」的概念,讓裡頭多了一間迅速拓展的動物園,住著此前未知的各種哺乳動物,其中許多有著驚人的大小,而且全數都已滅絕。即便有更多的「活化石」現身(有是有,但情況稀少),也愈來愈難用牠們為化石和現有物種之間的差異做出全面的解釋。至此,人們已經把滅絕當成自然世界確實會發生的事情。化石因此可以當成「過去」的可靠見證,而過去與現在截然不同。深歷史確實是個陌生的國度。

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——本文摘自泛科學 2021 年 4 月選書《地球深歷史:一段被忽略的地質學革命,一部地球萬物的歷史》,2021 年 3 月,左岸文化
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左岸文化_96
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左岸的出版旨趣側重歷史(文明史、政治史、戰爭史、人物史、物質史、醫療史、科學史)、政治時事(中國因素及其周邊,以及左岸專長的獨裁者)、社會學與人類學田野(大賣場、國會、工廠、清潔隊、農漁村、部落、精神病院,哪裡都可以去)、科學普通讀物(數學和演化生物學在這裡,心理諮商和精神分析也在這裡)。

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純淨之水的追尋—濾水技術如何改變我們的生活?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/04/17 ・3142字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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本文與 BRITA 合作,泛科學企劃執行。

你確定你喝的水真的乾淨嗎?

如果你回到兩百年前,試圖喝一口當時世界上最大城市的飲用水,可能會立刻放下杯子——那水的顏色帶點黃褐,氣味刺鼻,甚至還飄著肉眼可見的雜質。十九世紀倫敦泰晤士河的水,被戲稱為「流動的污水」,當時的人們雖然知道水不乾淨,但卻無力改變,導致霍亂和傷寒等疾病肆虐。

十九世紀倫敦泰晤士河的水,被戲稱為「流動的污水」(圖片來源 / freepik)

幸運的是,現代自來水處理系統已經讓我們喝不到這種「肉眼可見」的污染物,但問題可還沒徹底解決。面對 21 世紀的飲水挑戰,哪些技術真正有效?

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19 世紀的歐洲因為城市人口膨脹與工業發展,面臨了前所未有的水污染挑戰。當時多數城市的供水系統仍然依賴河流、湖泊,甚至未經處理的地下水,導致傳染病肆虐。

1854 年,英國醫生約翰·斯諾(John Snow)透過流行病學調查,發現倫敦某口公共水井與霍亂爆發直接相關,這是歷史上首次確立「飲水與疾病傳播的關聯」。這項發現徹底改變了各國政府對供水系統的態度,促使公衛政策改革,加速了濾水與消毒技術的發展。到了 20 世紀初,英國、美國等國開始在自來水中加入氯消毒,成功降低霍亂、傷寒等水媒傳染病的發生率,這一技術迅速普及,成為現代供水安全的基石。    

 19 世紀末的台灣同樣深受傳染病困擾,尤其是鼠疫肆虐。1895 年割讓給日本後,惡劣的衛生條件成為殖民政府最棘手的問題之一。1896 年,後藤新平出任民政長官,他本人曾參與東京自來水與下水道系統的規劃建設,對公共衛生系統有深厚理解。為改善台灣水源與防疫問題,他邀請了曾參與東京水道工程的英籍技師 W.K. 巴爾頓(William Kinnimond Burton) 來台,規劃現代化的供水設施。在雙方合作下,台灣陸續建立起結合過濾、消毒、儲水與送水功能的設施。到 1917 年,全台已有 16 座現代水廠,有效改善公共衛生,為台灣城市化奠定關鍵基礎。

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圖片來源/BRITA

進入 20 世紀,人們已經可以喝到看起來乾淨的水,但問題真的解決了嗎? 科學家如今發現,水裡仍然可能殘留奈米塑膠、重金屬、農藥、藥物代謝物,甚至微量的內分泌干擾物,這些看不見、嚐不出的隱形污染,正在成為21世紀的飲水挑戰。也因此,濾水技術迎來了一波科技革新,活性碳吸附、離子交換樹脂、微濾、逆滲透(RO)等技術相繼問世,各有其專長:

活性碳吸附:去除氯氣、異味與部分有機污染物

離子交換樹脂:軟化水質,去除鈣鎂離子,減少水垢

微濾技術逆滲透(RO)技術:攔截細菌與部分微生物,過濾重金屬與污染物等

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這些技術相互搭配,能夠大幅提升飲水安全,然而,無論技術如何進步,濾芯始終是濾水設備的核心。一個設計優良的濾芯,決定了水質能否真正被淨化,而現代濾水器的競爭,正是圍繞著「如何打造更高效、更耐用、更智能的濾芯」展開的。於是,最關鍵的問題就在於到底該如何確保濾芯的效能?

濾芯的壽命與更換頻率:濾水效能的關鍵時刻濾芯,雖然是濾水器中看不見的內部構件,卻是決定水質純淨度的核心。以德國濾水品牌 BRITA 為例,其濾芯技術結合椰殼活性碳和離子交換樹脂,能有效去除水中的氯、除草劑、殺蟲劑及藥物殘留等化學物質,並過濾鉛、銅等重金屬,同時軟化水質,提升口感。

然而,隨著市場需求的增長,非原廠濾芯也悄然湧現,這不僅影響濾水效果,更可能帶來健康風險。據消費者反映,同一網路賣場內便可輕易購得真假 BRITA 濾芯,顯示問題日益嚴重。為確保飲水安全,建議消費者僅在實體官方授權通路或網路官方直營旗艦店購買濾芯,避免誤用來路不明的濾芯產品讓自己的身體當過濾器。

辨識濾芯其實並不難——正品 BRITA 濾芯的紙盒下方應有「台灣碧然德」的進口商貼紙,正面則可看到 BRITA 商標,以及「4週換放芯喝」的標誌。塑膠袋外包裝上同樣印有 BRITA 商標。濾芯本體的上方會有兩個浮雕的 BRITA 字樣,並且沒有拉環設計,底部則標示著創新科技過濾結構。購買時仔細留意這些細節,才能確保濾芯發揮最佳過濾效果,讓每一口水都能保證潔淨安全。

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濾芯本體的上方會有兩個浮雕的 BRITA 字樣,並且沒有拉環設計 (圖片來源 / BRITA)

不過,即便是正品濾芯,其效能也非永久不變。隨著使用時間增加,濾芯的孔隙會逐漸被污染物堵塞,導致過濾效果減弱,濾水速度也可能變慢。而且,濾芯在拆封後便接觸到空氣,潮濕的環境可能會成為細菌滋生的溫床。如果長期不更換濾芯,不僅會影響過濾效能,還可能讓積累的微小污染物反過來影響水質,形成「過濾器悖論」(Filter Paradox):本應淨化水質的裝置,反而成為污染源。為此,BRITA 建議每四週更換一次濾芯,以維持穩定的濾水效果。

為了解決使用者容易忽略更換時機的問題,BRITA 推出了三大智慧提醒機制,確保濾芯不會因過期使用而影響水質:

1. Memo 或 LED 智慧濾芯指示燈:即時監測濾芯狀況,顯示剩餘效能,讓使用者掌握最佳更換時間。

2. QR Code 掃碼電子日曆提醒:掃描包裝外盒上的 QR Code 記錄濾芯的使用時間,自動提醒何時該更換,減少遺漏。

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3. LINE 官方帳號自動通知:透過 LINE 推送更換提醒,確保用戶不會因忙碌而錯過更換時機。

在濾水技術日新月異的今天,濾芯已不僅僅是過濾裝置,更是智慧監控的一部分。如何挑選最適合自己需求的濾水設備,成為了健康生活的關鍵。

人類對潔淨飲用水的追求,從未停止。19世紀,隨著城市化與工業化發展,水污染問題加劇並引發霍亂等疾病,促使濾水技術迅速發展。20世紀,氯消毒技術普及,進一步保障了水質安全。隨著科技進步,現代濾水技術透過活性碳、離子交換等技術,去除水中的污染物,讓每一口水更加潔淨與安全。

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(圖片來源 / BRITA)

今天,消費者不再單純依賴公共供水系統,而是能根據自身需求選擇適合的濾水設備。例如,BRITA 提供的「純淨全效型濾芯」與「去水垢專家濾芯」可針對不同需求,從去除餘氯、過濾重金屬到改善水質硬度等問題,去水垢專家濾芯的去水垢能力較純淨全效型濾芯提升50%,並通過 SGS 檢測,通過國家標準水質檢測「可生飲」,讓消費者能安心直飲。

然而,隨著環境污染問題的加劇,真正的挑戰在於如何減少水污染,並確保每個人都能擁有乾淨水源。科技不僅是解決問題的工具,更應該成為守護未來的承諾。濾水器不僅是家用設備,它象徵著人類與自然的對話,提醒我們水的純淨不僅是技術的勝利,更是社會的責任和對未來世代的承諾。

*符合濾(淨)水器飲用水水質檢測技術規範所列9項「金屬元素」及15項「揮發性有機物」測試
*僅限使用合格自來水源,且住宅之儲水設備至少每6-12個月標準清洗且無受汙染之虞

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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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