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雲豹的「劍齒」?——從化石解構現生動物

Crystal_96
・2021/06/01 ・3814字 ・閱讀時間約 7 分鐘

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  • 作者 / 黃曉君

台灣到底還有沒有雲豹 (Neofelis nebulosa) 一直都眾說紛紜,雖然多年沒有正式紀錄,但牠的名字還保存在我們的保育名錄中;在臺北市立動物園裡,我們也還是可以一睹雲豹神秘的身影。這麼受歡迎的大貓,竟然有比獅子老虎還要兇的犬齒!不過大家知道其實雲豹的犬齒是很像「劍齒」嗎?沒錯,就是印象中兇巴巴的那隻劍齒虎的「劍齒」!

劍齒虎這個名詞應該大家都有聽過,但它實際上是指哪些物種呢?有很多牙齒長長扁扁,外表看起來像大貓的都被叫做「劍齒虎」,但有些其實並不屬於貓科 (Felidae),像是袋劍虎科 (Thylacosmilidae) 是屬於有袋類的,並不是真正的劍齒虎。牠們的劍齒與貓科的劍齒並不是同源,而且使用的方式也可能不一樣。真正屬於貓科的劍齒虎都是劍齒虎亞科 (Machairodontinae) 的成員,其中包括了最有名的斯劍虎 (Smilodon) 和似劍虎 (Homotherium)。而牠們除了外表獨特以外,捕獵的行為模式也跟現生的獅子老虎有所不同。

雲豹。圖/Wikipedia

劍齒虎的捕獵方式與老虎有甚麼不同?

在了解雲豹的犬齒怎麼會像劍齒之前,先來了解一下同屬貓科的劍齒虎是怎麼利用劍齒來獵食的吧。劍齒在我們的印象中,都是長長尖尖的,在嘴巴的兩邊突出來,是劍齒虎最有標誌性的特徵。但其實劍齒可不只是長而已,更重要的是它是扁平狀的,好像從左右兩邊被壓扁了一般,變成像刀一樣的形狀,看起來攻擊力滿分。

但是劍齒虎也不光靠劍齒就可以完成攻擊的哦,還需要不同骨骼與肌肉的配合,才能狠狠地刺到獵物的要害。把劍齒虎跟體型和食性較相近的豹屬 (Panthera) 大貓,像是獅子和老虎相比的話,劍齒虎的頭骨兩側,外耳孔附近的顳骨乳突 (mastoid process) 會比較大而且位置較低。這個乳突連接的是頭前斜肌 (m. obliquus capitis cranialis),這塊肌肉會把頭部連接到第一頸椎,讓頭部可以上下移動。

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因為乳突的位置不一樣,現生豹屬類的大貓,肌肉收縮的時候會把頭往上拉;而劍齒虎則是把上顎往下拉,乳突較大也表示牠們的肌肉更大更強壯。由於這個乳突的結構位置與現生大貓不同,劍齒虎才有辦法把上顎用力往下拉,把犬齒刺進獵物的皮肉,而現生的大貓則沒辦法借用頭前斜肌的力量作強度較高的咬合。

老虎(上)與似劍虎(下)的骨骼和肌肉復原圖,肌肉 6 為頭前斜肌。圖/參考資料 2

劍齒虎捕獵時,會先用上下顎咬住獵物的頸部,頭前斜肌收縮,把上顎往下拉,用力地把劍齒刺進去,就好像把兩把鋒利的刀捅下去一樣。這個捕獵方法叫「canine shear bite」,可以在短時間內對獵物的氣管造成很大的傷害和失血量,快速地把獵物殺死,避免獵物掙扎弄斷牙齒,或獵物被其他掠食者偷走,讓劍齒虎在更新世的激烈資源競爭中更有優勢。而獅子老虎等現生大貓則是用「suffocating bite」來殺死獵物,牠們用力咬住獵物的脖子直到牠們窒息而死,所以需時較久,但牠們的犬齒比較短,在獵物掙扎時被弄斷的風險也比較低,所以「suffocating bite」也是有其優勢的。

已經滅絕的劍齒虎,我們還是可以用化石和現生大貓的骨骼形態,加上肌肉的解剖研究去重現牠們的捕獵模式。那同屬肉食大貓的雲豹,形態和行為模式會像誰呢?

雲豹長長得犬齒是「劍齒」嗎?

雲豹的外觀看起來比較像現生老虎或花豹,事實上,英國人第一次看到並命名雲豹的時候也以為牠們就是老虎的一種。當我們去看雲豹的頭骨時,卻可以看到一個跟其他現生大貓非常不一樣的地方,就是牠們的犬齒很長,比起老虎更像劍齒虎!那牠們的犬齒真的是「劍齒」嗎?

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比較雲豹和其他的現生貓科,尤其是豹屬的成員的上犬齒與牠們頭骨的比例的話,會發現雲豹的上犬齒真的要長很多,與較為原始的劍齒虎的比例非常接近,而完全不像老虎或花豹。

而且,雲豹的嘴能張非常大,上顎和下顎之間可以張開到接近九十度,是在現生食肉目中最大的。這個特徵也是和劍齒虎很相關的,劍齒虎因為上犬齒太長了,嘴必須張大一點才可以利用犬齒獵食,因此牠們的嘴也是可以張開到九十度左右。相反,現生大貓像美洲獅這種掠食者,也只能把嘴張到大槪六十五度而已。

雲豹(左)與美洲獅(右)的頭骨對比,雲豹是肉食目中嘴可以張最大的物種。圖/參考資料 3

這樣看來,雲豹與現生貓科好像格格不入,那牠是劍齒虎的一種嗎?答案是還不算是哦!當劍齒虎的要求可是很高的!上犬齒除了要夠長,還要夠扁。可惜雲豹的上犬齒長是長,卻比較像其他現生大貓,横切面是偏橢圓形的,不夠扁平。而且真正的劍齒虎為了容納變大的上犬齒,下犬齒會變小,有些甚至像門齒一樣。可是,雲豹的下犬齒的大小還是比較接近現生的大貓,比門齒大多了。因此,雲豹要當劍齒虎,還有一段不短的距離。

誰是雲豹的親戚?

雲豹既像劍齒虎,可是有些特徵像現生大貓,那牠們到底跟誰關係比較親近呢?說到底還是跟豹屬大貓比較親近的,豹屬(老虎、獅子、美洲豹、花豹、雪豹)與雲豹都屬於貓亞科 (Felinae),豹屬是雲豹的姊妹群,全部成員與雲豹的親緣關係都是一樣的,沒有誰和雲豹比較親近也沒有誰比較疏遠。

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反觀劍齒虎亞科,在斯劍虎和似劍虎的化石中保留下來的古基因就告訴我們,牠們並不在貓亞科裡面,而是整個貓亞科的姊妹群。根據分析結果,劍齒虎亞科和貓亞科早在大概兩千兩百萬年前就分化出來了,因此劍齒虎與雲豹之間的關係是相對疏遠的。

劍齒虎亞科和現生貓科動物的親緣關係,劍齒虎亞科是貓亞科的姊妹群。圖/參考資料 7

至於豹屬和雲豹,牠們則在約一千八百萬年前才在貓亞科裡分化出來,而雲豹在六百多萬年前又和豹屬分開。從豹屬物種都沒有像劍齒虎的特徵來看,雲豹的這些特徵應該是和豹屬分道揚鑣了以後獨立演化出來的,和劍齒虎並無同源的關係。既然並不是遺傳自劍齒虎,那雲豹長長的牙齒和獨一無二的大嘴,用途會和劍齒虎一樣嗎?

雲豹也可以一擊斃命嗎?

雖然雲豹從各種特徵來說還算不上是劍齒虎,但畢竟也是擁有在現生貓科中最像劍齒的犬齒,那牠可以用劍齒虎的「canine shear bite」去把獵物快速咬死嗎?答案是—還不可以。就如前面提到,劍齒虎殺死獵物並不是只靠犬齒的,還需要用到連接頭骨跟第一頸椎的頭前斜肌。從變大和位置靠下的顳骨乳突可以看出,這個肌肉在劍齒虎中是比現生大貓大而強壯,並可以把上顎往下拉。反觀雲豹的顳骨乳突就比較像現生大貓,沒有增大,位置也沒有下移,頭前斜肌的力量較小而且由於乳突的位置限制,並不能把上顎往下拉。因此,雲豹用犬齒咬下去的時候力量沒有那麼大,並不能像劍齒虎一樣造成大量出血和致命創傷。

雲豹與其他貓科動物的顳骨乳突(mp)對比,雲豹的乳突比較像現生貓科,劍齒虎的乳突較大及位置靠下。A:美洲豹貓,B:獵豹,C:獅子,D:老虎,E:雲豹,F:斯劍虎。圖/參考資料 3

由此可以推斷,雲豹並不可以使用跟劍齒虎一樣的手段去狩獵。那牠們會是像現生豹屬大貓一樣,咬住獵物讓獵物窒息而死嗎?有可能!可是,雲豹的犬齒和張嘴的角度,又跟其他現生肉食性的大貓很不一樣,所以牠們也許會有不同的狩獵策略。其中一個可能性就是牠們正在往劍齒虎的方向去演化,或者是牠們既不像豹屬大貓,也不像劍齒虎,而是佔據了一個獨一無二的生態區位。

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可是,雲豹又沒有滅絕,為甚麼我們不直接去觀察活生生的雲豹怎樣去捕獵呢?這是因為雲豹的數量本來就稀少,牠們又比較神秘,喜歡躲起來,導致牠們的行為模式,包括用甚麼策略捕獵都還沒有詳細的觀察紀錄和充分的研究。在動物園裡,牠們通常都是被喂食像松鼠這類體型比較小的動物;但在野外,牠們應該是可以捕食體型與牠們差不多大的獵物的。因此牠們是如何捕獵的,還需要更多野外的觀察去解答。

從化石解構現生動物

從雲豹的個案中,我們可以看到古生物的研究如何跟現生的物種息息相關:如果只看現生的大貓,我們或許沒辦法找到與雲豹的犬齒相似的物種,可是當我們去看化石紀錄時,就會發現原來這種長長的犬齒在以前也曾經被演化出來過,繼而再去討論雲豹可能有的生態區位。因此,並不是只有現生動物的研究可以幫助我們理解已經滅絕的物種;反過來,化石物種也可以協助我們對現生動物的研究和詮釋。

而不論雲豹到底是用甚麼方式去捕獵,牠們都代表了一個獨一無二的演化譜系,唯一一個擁有與已經完全滅絕的劍齒虎亞科相似特徵的物種,只有好好保育牠們,我們才可以更好的去研究牠們的行為模式,也才可以在未來看到牠們到底會演化出甚麼樣的形態和捕獵策略。

參考資料

  1. 臺灣物種名錄
  2. Anton, M., Salesa, M. J., Pastor, J. F., Sanchez, I. M., Fraile, S., Morales, J. 2004. Implications of the mastoid anatomy of larger extant felids for the evolution and predatory behavior of sabertoothed cats (Mammalia, Carnivora, Felidae). Zoological Journal of the Linnean Society 140: 207-221.
  3. Christiansen, P. 2006. Sabertooth characters in the clouded leopard (Neofelis nebulosa Griffiths 1821). Journal of Morphology 267: 1186-1198.
  4. Christiansen, P. 2008. Evolutionary convergences of primitive sabertooth craniomandibular morphology: the clouded leopard (Neofelis nebulosa) and Paramachairodus Ogygia compared. Journal of Mammalian Evolution 15: 155-179.
  5. Christiansen, P. 2013. Phylogeny of the sabertoothed felids (Carnivora: Felidae: Machairodontinae). Cladistics 29: 543-559.
  6. Christiansen, P., Kitchener, A. 2011. A neotype of the clouded leopard (Neofelis nebulosa Griffith 1821). 2011. Mammalian Biology 76: 325-331.
  7. Westbury, M. V., Barnett, R., Sandoval-Velasco, M., Gower, G., Vieira, F. G., Manueal, M. D., Hansen, A. J., Yamagucji, N., Werdelin, L., Marques-Bonet, T., Gilbert, M. T. P., Lorenzen, E. D. 2021. A genomic exploration of the early evolution of extant cats and their sabre-toothed relatives. Open Research Europe 1: 25.
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Crystal_96
2 篇文章 ・ 2 位粉絲
我是國立臺灣大學的碩士生,目前在做古生物相關的研究,我的ig (@purpletiger_viovora) 也有古生物相關的插畫和科普哦,歡迎來追蹤交流!

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【2023 年搞笑諾貝爾化學與地質獎】舔石頭以外,猛獁象竟是海龜湯?
寒波_96
・2023/10/20 ・2211字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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搞笑諾貝爾獎每年都是新的開始,2023 年也不例外。今年「第 33 次第一屆搞笑諾貝爾獎」頒發十個獎項,「化學與地質獎」以看似獵奇的舔石頭博取不少眼球,不過得主揚.扎拉謝維奇( Jan Zalasiewicz)的文章中,其實還提到另一件知名的歷史公案。

1951 年晚宴真相,竟然是海龜湯?!圖/americanoceans

1951 年晚宴真相,竟然是海龜湯?!圖/americanoceans

文學史上用味覺帶出情節,最知名的案例之一是普魯斯特的小說《追憶似水年華》開頭,由瑪德蓮的味道切入,接著進入意識的海洋游泳。扎拉謝維奇的文章開頭,也從品嚐岩石的味道切入,自由切換不同的題材。

地質學家為什麼要舔石頭?《舌頭、石頭,迸出新滋味?科學家為什麼要舔石頭?——2023 搞笑諾貝爾獎》一文有精簡介紹。最主要的理由是,缺乏現代儀器之際,舌頭可謂方便的化學感應器,能提供有用的資訊。

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當然,即使有了現代儀器,舌頭還是很方便的工具。

處於意識流科學史中,扎拉謝維奇的文章從舌頭感應器,十分合理地切換到一場宴會。那場 1951 年的晚宴中,據說提供猛獁象肉製作的餐點。

這場晚宴由美國的「探險俱樂部(The Explorers Club)」舉行,主辦方宣稱當天有道菜,來自已經滅絕的動物大地懶(Megatherium)。但是幾天後有報紙披露,宴會中的奇珍異獸不是大地懶,而是來自阿留申群島,25 萬年久遠的猛獁象!

1951 年保存至今的晚餐。圖/取自 參考資料3

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奇妙的是,當天的餐點竟然有少量樣本被保留至今。當時沒有參加的豪威斯(Paul Griswold Howes)寫信要到一份樣本,一直保存到他去世為止。後來樣本輾轉來到耶魯大學的皮博迪自然史博物館(Yale Peabody Museum)。

那一餐到底是大地懶,還是猛獁象呢?2014 年,耶魯大學的研究生葛拉斯(Jessica Glass)等人成功由樣本中取得 DNA,結果在 2016 年發表。比對之下相當明顯,答案是綠蠵龜。

現今綠蠵龜是保育類動物,合法的狀況下沒有機會吃到。然而 1951 年那個時候,綠蠵龜尚未面臨滅團威脅,仍然是普遍的食材。

區區綠蠵龜製成的海龜湯,當然無法彰顯晚宴的尊絕不凡。不過俱樂部宣稱的大地懶,怎麼又會變成猛獁象?

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最可疑的是當天在場的俱樂部成員尼可斯(Herbert Bishop Nichols),他也是基督科學箴言報(The Christian Science Monitor)的科學編輯。可考的記錄中,他第一個對外提出相關描述,後來被視為吃猛獁象的證據。

海龜湯的幾位相關人猿。(A) 據說將食材從北極帶回的極區探險家 Father Bernard Rosecrans Hubbard。(B) 極區探險家 George Francis Kosco。(C) 晚宴主辦人 Wendell Phillips Dodge。(D) 保存樣本的 Paul Griswold Howes。圖/取自 參考資料3

如果真的是那道菜的材料,那麼狀況就是:俱樂部用綠蠵龜做菜,宣稱是大地懶,報紙以訛傳訛寫成猛獁象。

「吃猛獁象」之類的傳聞,雖然不是嚴謹的科學,卻因為有噱頭而容易引人注目。作為沒多少負面影響的玩笑,也沒有人想要特別澄清。使得這類事件的真相,往往不了了之。

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儘管沒有特別獲得搞笑諾貝爾獎關注,對於這道海龜湯的追根究底,倒是相當符合搞笑諾貝爾獎的精神。

海龜湯以後,扎拉謝維奇的文章意識又跳躍到另一種已經滅團的生物:貨幣蟲(Nummulites)。許多古生物,當初也是其他古生物的食物。儘管擁有堅硬的外殼保護,貨幣蟲這種生物依然有機會成為美食。

1912 年的時候,英國古生物學家庫克派崔克(Randolph Kirkpatrick)提出一個觀點:地球有一段時間存在非常大量的貨幣蟲,後來它們變成稱為「貨幣球(Nummulosphere)」的地層,是地殼岩石的源頭。

看起來很搞笑,可是庫克派崔克是認真的。所以他即使生在現代,應該也沒有獲得搞笑諾貝爾獎的機會。

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2023 年搞笑諾貝爾獎頒獎典禮影片(化學與地質獎從 10:18 開始):

延伸閱讀

參考資料

  1. The 33rd First Annual Ig Nobel Prizes
  2. Eating fossils
  3. Was Frozen Mammoth or Giant Ground Sloth Served for Dinner at The Explorers Club?
  4. Mammoth meat was never served at 1950s New York dinner, says researcher

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

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寒波_96
193 篇文章 ・ 1018 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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【2023 年搞笑諾貝爾獎快訊】10 項怪奇獲獎研究出爐
PanSci_96
・2023/09/15 ・3874字 ・閱讀時間約 8 分鐘

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一年一度、讓你廢到笑出來的搞笑諾貝爾獎,今年在美東時間 9 月 14 日下午 6 點準時直播。

今年的主題為「水」,這次 10 項獲獎都或多或少與「水」有關(但大部分是口水),現在就快讓我們一起來看看今年的得獎快訊,並一起期待後續的個別研究報導吧~

化學和地質獎:為什麼地質學家與古生物學家會舔化石

這是一封說明「過去」地質學家與古生物學家,為什麼會有舔化石習慣的「快訊」(發表在期刊上,但被歸類為快訊),這封快訊說了幾個故事,其中最讓我印象深刻的,是「義大利地質之父」的喬瓦尼·阿爾杜伊諾(Giovanni Arduino,1714-1795)用自己的舌頭「品嚐」這些化石,分類出可能是史上第一個「地質時期」

故事的亮點是引用了喬瓦尼·阿爾杜伊諾的研究紀錄,看起來就像是個美食家在品嚐化石。

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文學獎:重複寫字,直到感覺不對勁

A 編小學時,曾被老師罰抄生字 100 遍,寫到一半突然懷疑這個字是不是這樣寫,趕緊回頭看前面寫的字,還把課本翻出來看才確定自己沒有寫錯。

上述的情境,稱為「猶昧感」(Jamais Vu),「猶昧感」是「既視感」(Deja Vu)的反義詞,描述人們對熟悉的事物,突然感到陌生,也是這篇論文主要探討的主題。

這研究的笑點在於他的實驗,他們讓受試者一直重複寫同一個字,跟小學被老師罰抄生字一樣。

實驗中,約有三分之二的受試者體驗到「猶昧感」,這些受試者大約在重複 30 次或一分鐘後開始感到異狀。另外,研究也發現平常越容易發生「既視感」的人,也更容易發生「猶昧感」,未來「猶昧感」的相關研究,可能會加深我們對「既視感」的理解。

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  • 原文研究: “The The The The Induction of Jamais Vu in the Laboratory: Word Alienation and Semantic Satiation,” Chris J. A. Moulin, Nicole Bell, Merita Turunen, Arina Baharin, and Akira R. O’Connor, Memory, vol. 29, no. 7, 2021, pp. 933-942.  doi.org/10.1080/09658211.2020.1727519

機械工程獎:死靈機器蜘蛛

會招喚骷髏或操縱屍體的死靈法師稱為 Necromancer,而科學家再次中二病發作,把用液壓操控的蜘蛛屍體,稱作 Necrorobotics 死靈機器。

我跟同事討論這種死靈機器,算不算是一種仿生科技?他覺得是,我覺得不是,你們覺得呢?

  • 原文研究:“Necrobotics: Biotic Materials as Ready-to-Use Actuators,” Te Faye Yap, Zhen Liu, Anoop Rajappan, Trevor J. Shimokusu, and Daniel J. Preston, Advanced Science, vol. 9, no. 29, 2022, article 2201174.  doi.org/10.1002/advs.202201174
死靈機器蜘蛛。

公共醫學獎:斯坦福馬桶

恩,就是接上各種感應器的物聯網馬桶,能即時檢測使用者的糞便與尿液。這東西最酷的是能「肛門辨識」,只要坐到馬桶上,斯坦福馬桶就能透過肛門的型態,辨識出使用者!

因為這個獎項,我才知道原來每個人的肛門都長得不一樣……謝謝你,搞笑諾貝爾獎。

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  • 原文研究:
    •  “A Mountable Toilet System for Personalized Health Monitoring via the Analysis of Excreta,” Seung-min Park, Daeyoun D. Won, Brian J. Lee, Diego Escobedo, Andre Esteva, Amin Aalipour, T. Jessie Ge, et al., Nature Biomedical Engineering, vol. 4, no. 6, 2020, pp. 624-635.  doi.org/10.1038/s41551-020-0534-9
    • “Digital Biomarkers in Human Excreta,” Seung-min Park, T. Jessie Ge, Daeyoun D. Won, Jong Kyun Lee, and Joseph C. Liao, Nature Reviews Gastroenterology and Hepatology, vol. 18, no. 8, 2021, pp. 521-522.  doi.org/10.1038/s41575-021-00462-0
    • “Smart Toilets for Monitoring COVID-19 Surges: Passive Diagnostics and Public Health,” T. Jessie Ge, Carmel T. Chan, Brian J. Lee, Joseph C. Liao, and Seung-min Park, NPJ Digital Medicine, vol. 5, no. 1, 2022, article 39.  doi.org/10.1038/s41746-022-00582-0
    • “Passive Monitoring by Smart Toilets for Precision Health,” T. Jessie Ge, Vasiliki Nataly Rahimzadeh, Kevin Mintz, Walter G. Park, Nicole Martinez-Martin, Joseph C. Liao, and Seung-min Park, Science Translational Medicine, vol. 15, no. 681, 2023, article eabk3489.  doi.org/10.1126/scitranslmed.abk3489

傳播獎:嗎話說著倒能你?

趣有超也獎學播傳,心擔別,的常正是來過反來起看子句得覺在現你!

你有試過快速把彩虹的顏色順序倒著背,或是把你說話中的每個名詞都倒過來講嗎?大家都知道這超難,但這份研究中的兩位受試著確有著超強「顛倒單字或語句」的能力。

研究對象以西班牙語為母語,他們能在對話中輕鬆地將 banana 念成 ananab,或是將「 basket is fun」念成「nuf si teksab」。研究著重在這兩位有著特殊能力的人,推理、記憶能力是否優於常人,以及大腦灰質、白質比例與一般人(對照組)是否有差別。

大腦如何組織語言一直都是個有趣的研究題目,像是為什麼中文的序順不會響影到閱讀,這也是 A 編跟大家都一樣好奇的。而了解大腦語言是如何形成的,也能推進對於失語症、癡呆症的症狀研究。

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  • 原文研究:“Neurocognitive Signatures of Phonemic Sequencing in Expert Backward Speakers,” María José Torres-Prioris, Diana López-Barroso, Estela Càmara, Sol Fittipaldi, Lucas Sedeño, Agustín Ibáñez, Marcelo L. Berthier, and Adolfo M. García, Scientific Reports, vol. 10, no. 10621, 2020.  doi.org/10.1038/s41598-020-67551-z

醫學獎:屍體兩個鼻孔的鼻毛數量是否一致?

俗稱鬼剃頭的「圓禿」(Alopecia areata)不只會頭髮脫落,同時睫毛、眉毛與鼻毛也會脫落,其中,鼻毛脫落會增加得到過敏、呼吸道感染的機率。

由於鼻毛的相關研究非常少,為此,研究者調查 20 具「遺體」的鼻毛數量與長度,並收集相關病史、死往原因…等數據,來評估正常人的鼻毛數量與長度。研究結果顯示,平均每個鼻孔的鼻毛數量約為 120~122 根,左右鼻孔並沒有顯著差異,鼻毛平均長度大約是 1 公分。

  • 原文研究:“The Quantification and Measurement of Nasal Hairs in a Cadaveric Population,” Christine Pham, Bobak Hedayati, Kiana Hashemi, Ella Csuka, Margit Juhasz, and Natasha Atanaskova Mesinkovska, Journal of The American Academy of Dermatology, vol. 83, no. 6, 2020, pp. AB202-AB202.  doi.org/10.1016/j.jaad.2020.06.902

營養獎:電流有一股「電味」

日本明治大學教授宮下芳明 (Homei Miyashita)與他的團隊,發現在筷子與吸管上附加微弱電流,會改變食物的味道。

他們發現微弱電流刺激舌頭時,會產生一股「電味」(論文上寫 Electric taste,你說我要怎麼翻比較好) 。這股「電味」味道如何呢?基本上沒有味道(不能啟動味覺細胞),但如果有其他味道存在,例如鹹味(氯化鈉)或鮮味(麩胺酸鈉),電味會讓食物吃起來更鹹或更鮮。

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接著,他們發明了連著電線的通電筷子與吸管(看起像整人玩具),證明了通電筷子與吸管確實能在不改變食物味道的情況下,讓人們吃進更少的鹽跟味精。

通電吸管構造
  • 原文研究:“Augmented Gustation Using Electricity,” Hiromi Nakamura and Homei Miyashita, Proceedings of the 2nd Augmented Human International Conference, March 2011, article 34.  doi.org/10.1145/1959826.1959860

教育獎:系統性研究課堂上感覺無聊的學生與老師

你覺得上課無聊嗎?多半人都會問答「是」,而這系列研究仔細分析了為什麼上課無聊,且越來越無聊的原因。

你可能會想:「那不就是老師上課很無聊啊,老師不有趣阿。」我只能說你們這樣太沒同理心了,搞不好老師也在想:「教你們真無聊!」

所以,研究者第一個想探討的問題是:「老師如果覺得無聊,會不會讓學生也覺得無聊。」先說結論,不會。

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雖然學生不會刻意去了解老師的心情。但如果學生明確感受到老師很無聊,像是死氣沉沉地念課文,學生就會覺得這堂課更無聊,進而影響學習動機與學習成效。某種程度上,研究還是印證了「老師不有趣覺得無聊」這件事,但老師是否在強顏歡笑,這就不得而知了。

另一個問題則是:「是不是想著上課很無聊,就會覺得更無聊?」沒錯,的確是這樣!只要上課前預期這堂課很無聊,那這堂課就會比你預期的還要更無聊!

  • 原文研究:
    • “Boredom Begets Boredom: An Experience Sampling Study on the Impact of Teacher Boredom on Student Boredom and Motivation,” Katy Y.Y. Tam, Cyanea Y. S. Poon, Victoria K.Y. Hui, Christy Y. F. Wong, Vivian W.Y. Kwong, Gigi W.C. Yuen, Christian S. Chan, British Journal of Educational Psychology, vol. 90, no. S1, June 2020, pp. 124-137.  https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31342514/
    • “Whatever Will Bore, Will Bore: The Mere Anticipation of Boredom Exacerbates its Occurrence in Lectures,” Katy Y.Y. Tam, Wijnand A.P. Van Tilburg, Christian S. Chan, British Journal of Educational Psychology, epub 2022.   doi.org/10.1111/bjep.12549

心理學獎:你會跟著抬頭看天空嗎?

他們到底在看什麼?眼前一群人停下腳步抬頭看著上方,你一定會跟著將視線移向相同的地方,看看他們到底在看什麼。

沒錯,這就是著名的從眾效應,或稱做群聚效應、羊群效應。這個1969年進行的經典實驗,應該很多人也聽說過。Stanley Milgram、Leonard Bickman、Lawrence Berkowitz 三人組,在紐約的街道上測試要有多少人同時往上看,才能吸引其他人也駐足湊熱鬧。

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這個實驗能得獎感覺毫不意外,甚至覺得怎麼現在才得獎!

群聚效應引響甚遠,因為整個社會的運作都養類人與人之間的互動與連結。不管是跟風買東西、參與熱鬧的大型活動、政治意識型態的抉擇等等,都能看到群聚效應影響著人們的身影。

大家都有可能是羊群裡面的羊。

  • 原文研究:“Note on the Drawing Power of Crowds of Different Size,” Stanley Milgram, Leonard Bickman, and Lawrence Berkowitz, Journal of Personality and Social Psychology, vol. 13, no. 2, 1969, pp. 79-82. psycnet.apa.org/doi/10.1037/h0028070

物理學獎:一群鯷魚能影響海流?

一隻拍翅膀的蝴蝶能讓海的對面產生颶風,那一群在海中游泳的鯷魚呢?他們可能直接影響了洋流與海面的大氣流動。

如果要計算颱風能量或是海洋鹽分的變化,我們通常會考慮海面風速與氣壓,要不然就是洋流、海溫和密度的垂直梯度等等。但這份研究發現,我們或許忽視了大海居民造成的影響。

研究發現只要到了鯷魚的產卵季,當天晚上海面附近海水的垂直混合程度會增加10~100倍。也就是這群游動的小魚們,像是攪拌棒一樣攪混了上層海洋,程度相當於地球物理現象造成的影響,對海溫與營養鹽分布的作用可能比我們想像的還大。

  • 原文研究: “Intense Upper Ocean Mixing Due to Large Aggregations of Spawning Fish,” Bieito Fernández Castro, Marian Peña, Enrique Nogueira, Miguel Gilcoto, Esperanza Broullón, Antonio Comesaña, Damien Bouffard, Alberto C. Naveira Garabato, and Beatriz Mouriño-Carballido, Nature Geoscience, vol. 15, 2022, pp. 287–292.  doi.org/10.1038/s41561-022-00916-3

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恐龍時代的哺乳動物:爬獸居然會吃恐龍?!——《直立猿與牠的奇葩家人》
大塊文化_96
・2023/08/20 ・2616字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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爬獸是恐龍時代已知最大的哺乳動物。
這種健壯結實的動物與獾差不多大小生活在白堊紀早期的中國。
有件爬獸化石標本,出土時,還伴隨完好無損的胃部內容物:一隻小恐龍的遺骸。
這是顛覆人類對中生代哺乳動物演化認知的一件化石。

大約一億三千萬年前,有種名為爬獸(Repenomamus)的動物,在林下植物之間活動。牠看起來像獾,渾身是毛,體型壯實,有鋒利的牙齒,可以長到十四公斤(三十一磅),是中生代最大的哺乳動物。

爬獸是一種肉食性哺乳動物,體型與獾相當,會吃小恐龍。圖/大塊文化

爬獸屬於一個名為戈壁尖齒獸的已滅絕群體,是第一批專門吃肉的哺乳動物。儘管牠們主要以較小型的脊椎動物如蜥蜴和小型哺乳動物為食,來自中國的驚人證據顯示,這些飢餓的機會主義者也會吃恐龍幼仔,顛覆我們對古代食物網的成見。

儘管人們把侏羅紀和白堊紀跟恐龍聯繫在一起,哺乳動物在這個時期也在一旁蓬勃發展。牠們屬於合弓綱這個與爬蟲類有共同祖先的龐大群體,合弓綱動物在三億年前與爬蟲類分道揚鑣。

到了三疊紀晚期,大多數合弓綱演化分支已經滅絕,只剩下哺乳動物。一直到最近,人們依舊以為哺乳動物在侏羅紀與白堊紀仍維持老鼠的大小,因為牠們的世界被一同生活的大型爬蟲類所支配。

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會吃小恐龍的爬獸

我們現在知道,由於有爬獸之類的化石存在,前述想法並不成立。這隻爬獸的胃裡有一隻鸚鵡嘴龍(Psittacosaurus)幼仔,是當時常見的一種植食恐龍。

雖然無法確知爬獸到底是主動獵捕,還是單純吃下這頓令人印象深刻的腐肉大餐,這件化石證實,哺乳類在這個時期的生態多樣性,比人們之前懷疑的還要高。

成功捕捉到鸚鵡嘴龍幼體的巨爬獸。圖/wikipedia

現存的哺乳動物群體主要有三:胎盤哺乳類、有袋類與單孔目(鴨嘴獸與針鼴)。這些動物的共同祖先可以回溯到三疊紀。

所有哺乳類都是溫血動物,會分泌乳汁,身上有毛髮覆蓋。牠們的牙齒形狀複雜,而且與其他脊椎動物不同,通常只更換一次,換成恆齒以後得用一輩子。

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現今世界充滿各種形貌與大小的哺乳動物,但所有這些都源於白堊紀末期大滅絕事件的少數倖存者。在該次大滅絕之前,許許多多的家族分享著恐龍世界,包括爬獸在內。

大多數家族都隨著牠們的爬蟲類共居者一起消失了―把地球留給現代哺乳動物的祖先來接管。

三疊紀的哺乳動物留下生物感官上的遺產

在三疊紀,最早的哺乳動物體型非常小,而且可能是夜行動物。成為小型夜行性的狹適應動物,在哺乳動物生物學中留下永久的遺產。體型較小的動物比體型較大的動物更容易失去熱能,因為表面積與體積比更高,身體熱能會透過皮膚表面流失。

早期的哺乳動物藉由長出一層絕緣的皮毛來補償,同時新陳代謝加快了―這也是今日哺乳動物是溫血動物的部分原因。

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早期的哺乳動物藉由長出一層絕緣的皮毛來保存熱能。圖/envato

根據現存哺乳動物的眼睛結構與基因,我們得知早期哺乳動物屬於夜行性。如今的哺乳動物眼睛裡,只有為數不多、稱為視錐的感光結構,這些視錐的作用是日間視覺和顏色感知。牠們的夜行性祖先並不需要這些結構,因此視錐及與之相關的基因已經佚失。

如此一來,大多數哺乳動物現在都是色盲,只有少數演化分支(包括我們人類在內)演化出偵測顏色的替代方法。

夜行性可能導致感官的發展,包括敏銳的聽覺與氣味偵測。哺乳動物可以聽到很大範圍的聲音,包括蝙蝠能偵測到的超高頻率,以及大象對話的最低頻震動。哺乳動物也倚賴氣味來溝通,牠們的鬍鬚與皮毛對觸感很靈敏,適合在光線較暗的情況下導航。

哺乳動物可以聽到很大範圍的聲音,包括大象對話的最低頻震動。圖/envato

這些變化導致哺乳動物的大腦尺寸從侏羅紀就開始逐漸增大,因為牠們需要適應,想辦法解讀來自周圍環境愈形增加的感官資訊。沒有這樣的發展,就不可能出現今天這麼大範圍的物種―從體型小又好動的鼩鼱到藍鯨這類深海巨獸。

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恐龍時代的哺乳動物有出乎意料的多樣性

在過去二十年間,新化石的出土,顛覆我們對恐龍時代哺乳動物的看法。這些動物從迴紋針大小的啃食動物到鬥牛犬大小的肉食動物都有。

適應攀爬的動物,用長長的手指在樹梢之間穿梭;擅泳的動物,潛水捕食水生昆蟲與魚類;鼴鼠般的挖掘動物,則以蠕蟲為食。有些動物也擅長滑行,就如今日的飛鼠,利用張開的皮瓣在樹間穿梭。

這些化石大多來自中國,細節保存得相當完整,揭露中生代哺乳動物的生態多樣性幾乎和現今類似大小的動物差可比擬。

展示於中國古動物館爬獸模式標本。圖/wikipedia

雖然這些驚人的多樣性,發生在侏羅紀與白堊紀的許多哺乳動物群體中,現代哺乳動物的祖先在當時並不特別顯著。隨著地球大陸的解體,這些動物被分開了,而在大滅絕事件之後,每個群體都在世界的不同地區建立起獨特的演化分支。

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比如說,包括大象、金毛鼴、海牛與蹄兔等在內的非洲獸總目,其祖先可追溯到非洲阿拉伯大陸。包括刺蝟、鯨、有蹄類、肉食動物與蝙蝠的勞亞獸總目,有共同的祖先在北半球。

有袋類哺乳動物存在於澳洲與南美洲。這個例子正說明了地球地質情況與生物之間的密切關係,創造出地球上獨特的生命模式。

——本文摘自《直立猿與牠的奇葩家人:47種影響地球生命史的關鍵生物》,2023 年 7 月,大塊文化,未經同意請勿轉載。

大塊文化_96
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由郝明義先生創辦於1996年,旗下擁有大辣出版、網路與書、image3 等品牌。出版領域除了涵括文學(fiction)與非文學(non-fiction)多重領域,尤其在圖像語言的領域長期耕耘不同類別出版品,不但出版幾米、蔡志忠、鄭問、李瑾倫、小莊、張妙如、徐玫怡等作品豐富的作品,得到讀者熱切的回應,更把這些作家的出版品推廣到國際市場,以及銷售影視版權、周邊產品的能力與經驗。