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臺灣首次出土花豹化石!證實墾丁也有「金錢豹」——走在 12000 年前的一線天

TRY_96
・2021/09/18 ・3867字 ・閱讀時間約 8 分鐘
  • 作者:紀子勤、陳婧、楊子睿

台灣挖的到化石嗎?有挖掘化石的團隊嗎?

台灣位於歐亞大陸最東側,亦為東北亞和東南亞的交界處。在最近一次的冰河時期(末次冰期)期間,全球海平面下降,臺灣海峽形成陸橋,許多大型的哺乳動物通過陸橋,從四面八方遷徙至此生活、繁衍,而最終安息於此。因此,我們現在腳下的這片土地,其實埋藏了許許多多台灣第四紀陸相哺乳動物的化石,不僅數量龐大而且種類繁多。

在研究紀錄中,台灣很多地方都曾出土過陸生哺乳動物的化石,如:台南左鎮菜寮溪流域、澎湖水道、臺中大甲溪、屏東恆春西台地四溝。然而在過去的八十幾年來,大多數的化石都是由業餘採集者採集,化石的發掘地點及地層紀錄都不完整,想要藉由化石去判定當時的物種組成及生存年代更是難上加難。

那臺灣完全沒有化石挖掘的研究計畫嗎?其實是有的。1971 年,一個大型的哺乳動物化石挖掘計畫在臺南左鎮一帶盛大展開,當時由台灣省立博物館與臺灣大學的林朝棨教授、日本的鹿間時夫教授以及日本的大塚裕之教授共同合作,組成了一支犀牛化石挖掘的工作團隊。

經過數年的挖掘與復原,於1984 年林朝棨教授和大塚裕之教授將這隻犀牛命名為中國犀牛早坂氏亞種(Rhinoceros sinensis hayasakai;圖一),而現在存放於臺南左鎮菜寮化石園區,是左鎮化石園區的鎮館之寶。但可惜的是,在這次挖掘之後,台灣就沒有較為完整的化石挖掘計畫了。

圖一:左鎮菜寮化石園區的中國犀牛早坂氏亞種(Rhinoceros sinensis hayasakai)複製標本。圖 / 楊子睿拍攝。

為了進一步探索臺灣這個哺乳動物化石寶庫,2010 年由國立自然科博館地質學組張鈞翔博士與日本愛知縣教育大學河村善也教授共同合作,展開了臺灣南部石灰岩地區的探勘之旅。

在這次的探勘中,意外發現了在墾丁國家森林遊樂園區中一個未開發的石灰岩洞穴,裡面堆積了為數不少的陸生動物骨骼化石。因此開啟了墾丁洞穴的哺乳動物化石挖掘計畫,也成就了臺灣第一個在單一定點進行長時間且精細的化石挖掘研究計畫。

台灣的地質寶庫——恆春

恆春除了知名的墾丁度假勝地之外,其實也是充滿高度地質景觀多樣性的地方,也是過去台灣哺乳動物化石大量產出的地區之一(圖二)。這次研究報導的花豹牙齒化石,便是在知名的恆春石灰岩的溶蝕洞穴中發現的!

圖二:恆春半島地質圖及龍蝦洞位置(紅星處)。圖 / 陳文山,1985。

怎麼挖化石呢?不是鏟下去就完事了

在一般人的印象裡,挖化石也許就是拿著鏟子和刷子,一點一點地把埋在山壁上或沙漠中的化石取出來。但是在科學的挖掘中,有許多資訊是需要被記錄下來的。

首先,科學家在進行現地探勘時,會紀錄當地的 GPS 位置以及海拔高度,以便後人研究時能參考追蹤。再來,在開挖之前,我們需要先確定方位,並且於挖掘範圍內畫出方格區,爾後以分區、分層的方式進行挖掘,這麼做是為了記錄不同位置與不同深度所產出的化石資訊。

另外,在挖掘過程中,我們會保存部分的沉積物作為後續地層分析的依據,因為化石年代的線索不只會保留在化石上,周圍埋藏化石的沉積物,也同樣藏著很多化石年代的資訊。

這次墾丁洞穴的哺乳動物挖掘計畫,可以說是相當特別的挖掘經歷。在洞穴中,有效隔絕了天氣與人為活動對於挖掘點的破壞以及挖掘計畫的干擾,使得科學家有機會執行長期且較細緻的挖掘研究。

另外,本次挖掘計畫中,除了大型化石之外,我們也收集了一些挖掘出來的沉積物,回到實驗室後,利用 0.5 公釐的篩網淘選,因此保留了許多與齧齒類牙齒尺度相當的細小化石。

雲豹真的存在過台灣嗎?

2014 年 11 月在墾丁洞穴內進行挖掘時,研究生林芝瑜發現了三顆牙齒(圖三),從牙齒的形態學來看,這三顆牙齒屬於中型貓科動物的兩顆右側下前臼齒以及一顆下臼齒。

研究團隊初步推測是雲豹的牙齒,然而即使在臺灣過去文獻上記錄有雲豹的存在,關於雲豹的消息卻一直都是以軼事的方式流傳。從來沒有研究人員親眼見到或拍到雲豹的蹤跡,也未曾發現過類似排遺等顯示雲豹存在的證據。

圖三:於墾丁龍蝦洞中發現的三顆貓科動物的牙齒(a 為第三前臼齒 ( p3 )、b 為第四前臼齒 ( p4 )、c 為第一大臼齒 ( m1 );1 為頰側面視角、2 為舌側面視角、3 為咬合面視角)。圖 / 引用自 Chi et al. (2021))。

因此部分學者認為,我們並沒有足夠的科學證據證實臺灣曾經有雲豹存在。那如果這三顆化石牙齒就是雲豹的牙齒呢?如果這三顆牙齒真的是雲豹的牙齒,它將成為相當重要而有力的證據,除了能解決長久以來對於雲豹存在臺灣與否的爭辯,亦可以成為確認雲豹為臺灣原生貓科動物的證據之一。

化石要如何驗明正身?

化石鑑定只靠猜想是不行的!科學鑑定講究的是證據,因此科學家會透過更進一步的型態分析來檢視化石物種。在哺乳動物的化石鑑定中,我們可以透過現生的哺乳動物標本來協助辨識,藉由親緣關係相近的現生動物標本的型態,幫助我們推斷出化石的真實身分。

至於墾丁洞穴裡的三顆牙究竟是誰的呢?研究學者利用貓科中體型較接近的現生雲豹(Neofelis sp.)、虎 (Panthera tigris)以及花豹(Panthera pardus)這三種物種來進行比對,透過牙齒的特徵、輪廓以及量測的統計資料做鑑定,比對化石物種可能較接近貓科中豹亞科(Pantherinae)的哪個類群。

可惜化石最終的比對結果顯示這三顆牙齒並不屬於雲豹,反而和現生花豹最為相近,因此臺灣雲豹之謎依然無解。但幸運的是,過去的記錄中台灣並未發現過花豹的存在,因此台灣花豹化石的發現可謂是撰寫下臺灣中型貓科物種全新的一頁,也是相當重要且珍貴的生物紀錄。

花豹是從哪裡來的呢?

了解化石的真實身分之後,我們就可以進一步來探討這些花豹當年的分布情形了!利用花豹化石在亞洲地區的分布紀錄,就有機會能推測出花豹在當時的棲地範圍和遷徙路徑。

在更新世時期的岩層中,包含中國、北韓、日本等台灣周邊地區都有花豹的化石紀錄(圖四),因此我們認為臺灣的花豹很可能來自這些鄰近地區,又或者是這些花豹從台灣遷徙到了周邊地帶。雖然實際的棲地範圍與遷徙情形為何還有待未來更多的研究證實,但可以確定的是在當初廣泛分布的花豹棲息地中,台灣可是佔有一席之地的喔!

圖四:東亞地區花豹化石紀錄一覽; 圖 / 修改自 Chi et al. (2021)。

晚更新世的墾丁森林遊樂園!

自 2010 年至今,研究學者在墾丁的洞穴中已發現不少的化石物種,包含豪豬、家鼠、臺灣刺鼠、高山田鼠(王國全,2015)、花豹(甘怡,2016)、新竹梅花鹿(林芝瑜,2017)、鼬獾(紀子勤,2019)、羌、獼猴及蹄鼻蝠等。

根據洞穴中花粉的分析結果顯示,晚更新世時期墾丁洞穴一帶是中海拔的原始闊葉林,和現今墾丁的環境相當類似。而在這個洞穴內所發現的化石物種中,不僅有小型的哺乳類動物,也存在著像花豹這類頂層的掠食者,可見當時的生態系已達到一定的規模。

換言之,我們可以想像,晚更新世時期的墾丁國家森林遊樂園區,其實就像是當時各種哺乳動物生存、覓食以及繁衍的森林遊樂園呢(圖五)!

圖五:晚更新世的一隻花豹走在墾丁知名景點一線天的復原圖。圖 / 李建興繪製。

墾丁化石研究的展望

在過去的挖掘中其實還有很多挖掘回科博館保存的化石還沒有被研究和整理,這些化石標本的清理修復要花上數年的時間,再加上後續的研究,方能幫助我們了解過去生物的演化歷史。

過去古生物學以命名新物種的分類學為重,甚至有過 19 世紀化石戰爭(Bone Wars),兩個古生物學家爭相命名物種的故事。然而,古生物學走到今天,已不再是單純命名新種的「郵票蒐集者」,而是試圖以跨領域的研究方法來了解過去生物的各種面向。

當然,發現新物種仍然同樣重要,只是新的物種紀錄並不是研究的主要目的,而是透過新物種的紀錄取得了解動物群來龍去脈的新線索。

這次於墾丁國家公園發現的花豹化石,不僅更新了臺灣的化石紀錄,未來更有機會,將墾丁的化石研究與故事融入到墾丁國家公園的內容中,進而形成在地化的展示。

特別感謝行政院農業委員會林務局屏東林區管理處、行政院農業委員會林業試驗所恆春研究中心、墾丁公園國家管理處對本研究的協助。

參考文獻

  • 陳文山、鄭穎敏、黃奇瑜 (1985),台灣南部恆春半島之地質,地質,第 6 期,第 2 卷,第 47-74 頁。
  • 王國全 (2015),臺灣南部墾丁地區第四紀晚期石灰岩洞穴囓齒目化石之研究,碩士論文,174 頁,國立成功大學地球科學研究所。
  • 甘怡 (2016),臺灣南部墾丁地區石灰岩洞穴內更新世晚期貓科化石之研究,碩士論文,107 頁,國立成功大學地球科學研究所。
  • 林芝瑜 (2017),臺灣南部墾丁地區更新世晚期石灰岩洞穴鹿科化石之研究,碩士論文,東海大學生命科學系。
  • 紀子勤 (2019),第四紀臺灣南部小型食肉目化石之研究,碩士論文,國立中正大學地球與環境科學研究所。
  • 陳文山、許威傑 (2010),臺灣大型哺乳動物產出更新世地層的古環境意義,經濟部中央地質調查所彙刊,第 23 號,第137-163 頁。
  • Chi, T.-C., Gan, Y., Yang, T.-R., Chang, C.-H. (2021) First report of leopard fossil from a limestone cave in Kenting area, southern Taiwan. PeerJ 9:e12020. doi: 10.7717/peerj.12020

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在中部某間有恐龍的博物館默默打雜的古生物學家 > <


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人類的遠古好兄弟:認識鯊魚的「適應性免疫系統」——《我們為什麼還沒有死掉?》

麥田出版_96
・2021/10/23 ・1867字 ・閱讀時間約 3 分鐘

• 作者/伊丹.班—巴拉克
• 譯者/傅賀

你可能聽過這個說法:鯊魚不會得癌症。事實上,牠們的免疫系統接近完美,牠們幾乎不會得任何疾病,牠們的免疫系統在過去幾億年裡都沒多大變化。是不是很神奇?

可惜,這都是無稽之談。沒錯,鯊魚的免疫系統非常驚人,全身分布有許多有趣而且有效的抗菌和抗病毒分子,牠們患癌症的概率也的確比人們通常預計的更低,但是鯊魚仍然會患上各種疾病,包括腫瘤。除此之外,數百萬隻鯊魚每年死於愚蠢。不是牠們自己的愚蠢(就智力而言,鯊魚還行),而是人類的愚蠢,特別是那些認為鯊魚軟骨產品可以「提高免疫力」、抗發炎甚至抗癌的江湖郎中。那種認為「鯊魚有完美的免疫系統」的觀念是由那些想透過賣軟骨藥而大賺一筆的藥商推動的,這背後的研究也不可靠。真正的科學研究已經揭穿了這些騙人的鬼把戲,但是依然有人在獵殺鯊魚,依然把它們的骨骼碾碎,當成「神奇的藥方」。

所謂「鯊魚的免疫系統從未改變過」的說法也經不起推敲。根據化石證據,我們的確發現今天的鯊魚跟牠們幾億年前的祖先「看起來 」 沒什麼差別,顯然,這讓一些人認為,鯊魚在其他方面也沒有任何變化。但這裡有一個重要區別:鯊魚的體型解決的是在水中穿行的問題;鯊魚的免疫系統解決的則是對抗病原體的問題。水沒有發生演化,但是病原體卻一直在演化。想必你明白我的意思了。

模樣特別古老的皺腮鯊(Chlamydoselachus anguineus)。圖/WIKIPEDIA by Citron

鯊魚有適應性免疫系統,也有完整可辨認的 T 細胞、B 細胞、抗體,以及各種其他組成。鯊魚跟人類的適應性免疫系統有許多差異,畢竟,我們分開的時間已經很久了。不過,牠們在許多基本的細節上跟我們類似,我們可以自信地說,某種類似的適應性免疫系統在四億年前(我們分開的時候)就已經出現並且發揮功能了。

牠們選擇留在水裡,發育出可以替換的鋒利牙齒,追逐魚類,而我們(更準確地說,是那些不再是硬骨魚的我們)則爬到岸上,失去了鰓,發育出了四肢,又過了許多年,我們回到海裡,拍攝了多部關於鯊魚及其鋒利牙齒的驚悚電影。儘管如此,我們的免疫系統提醒我們,在不同的外表之下,鯊魚和我們其實是失散多年的兄弟

但是,讓我們沿著演化史再往回走一步,來到所有的脊椎動物分成兩類—有頜與無頜脊椎動物—的時間點。你也許沒聽說過還有無頜脊椎動物;老實說,這一類生物後來活得不太好,只有兩個科的動物避免了滅絕的厄運,活到了今天:七鰓鰻和盲鰻。這兩種動物長得都比較搞笑,牠們看起來像是努力要長成魚,但是好像不太合格,直到最近,人們一直都認為牠們並沒有適應性免疫系統

屬於無頷類的盲鰻,是韓國炒魚菜的原料。圖/WIKIPEDIA

也許牠們不需要:第一批有頜脊椎動物可能是掠食者,而掠食者往往會活得更久,後代更少,而且一般更注重質而不是量。同樣可以推斷,牠們在演化過程中對感染的抵抗力更強。鯊魚、人類、其他魚類以及所有有頜脊椎動物都有一個胸腺和脾臟,而且在各個物種裡無論是形狀還是功能看起來都比較類似,但是七鰓鰻和盲鰻就沒有。研究人員仔細檢查了無頜脊椎動物的基因組,發現牠們也沒有 T 細胞、B 細胞或者抗原受體的重組基因。但是問題在於,牠們實際上是有適應性免疫系統的—只是跟我們的不一樣而已。

這一點其實意義重大。我們以為我們的適應性免疫系統相當特殊,但是我們現在看到,適應性免疫系統在脊椎動物中似乎出現了兩次,而且是獨立演化出來的。

這也許是一種經典的趨同演化(convergent evolution):正如鳥類和蝙蝠各自以不同的方式演化出了翅膀,無頜脊椎動物使用一種和我們一樣的隨機重排機制,來增加抗原受體基因的多樣性,但是牠們使用的是跟我們這些有頜脊椎動物完全不同的一套基因,這種重排機制使用的是不同的酶,做著完全不同的事情。同樣地,牠們的淋巴球類型跟我們的也不一樣。不過,牠們的免疫系統看起來跟我們的一樣有效。

——本文摘自《我們為什麼還沒有死掉?》,2020 年 9 月,麥田出版

麥田出版_96
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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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