【鯨彩一生】達爾文別鬧了 在座各位都是活化石啦! | 台灣環境資訊協會-環境資訊中心

【鯨彩一生】達爾文別鬧了 在座各位都是活化石啦!

建立於 2016/12/27
作者:蔡政修(日本國立自然科學博物館 地質及古生物學博士後研究員)

物種或是一群相似的物種,如果長相奇特的話,並且可以幫助我們進一步瞭解過往古老的生命形式的話,或許我們也可以用一個新穎的名詞來稱呼他們:活化石!
Species and groups of species, which are called aberrant, and which may fancifully be called living fossils, will aid us in forming a picture of the ancient forms of life.

達爾文《物種起源》1859年(第一版)
C. Darwin. <On the Origin of Species> 1859 (1st edition, pp. 486)
 

對於化石或是活化石這兩個名詞,或許大家都不陌生。而我們在「鯨彩一生」這一系列的文章中,最主要的主軸也就是從化石的角度來看這全世界截至目前為止曾經出現過的最大型的動物 – 鯨魚,的演化歷史,也試著讓大家更熟悉潛藏在那我們平常陌生也難以想像的時間軸內,如何一路走到我們目前所看到的世界。

「化石」在某種程度上,聽起來似乎還是不夠吸引很多人的目光,畢竟化石就是死了很久的生物,在歲月的積累下,生物的有機結構,被環境中的無機物質所取代,而化成了石頭,所以如果我們沒有賦予他們生命呈現在大家的面前(像是研究,或是經過研究後,進一步所製作出的電影或是動畫之類的),大概就和大家走在路上,看到一塊石頭,可能會不在意且隨性的踢它幾下一樣。

但「活化石」就很不一樣了。一來,活化石讓人一聽到,似乎就像是在跟我們訴說著:可以看到原本被認為已經死了幾百萬、千萬、或甚至是上億年的生命,卻還活生生的、在我們面前活蹦亂跳的模樣;二來,或許也因為活化石這一個名詞最一開始的時候,是由現在幾乎每個人都知道他大名的──達爾文所開始使用的(living fossil,如文章開頭所引用的句子)。在生物學研究領域中,只要和達爾文有點沾上邊的,幾乎都會受到一定程度的重視,但諷刺的或許是,即使是生物學相關的研究人員,大多數也沒有真的讀過達爾文在1859年的《物種起源》。

達爾文口中新穎的、新潮的名詞:活化石,到底是在指什麼?又有怎樣生物學上的意義呢?

我們在此系列的文章中,就是要和大家從化石的角度來了解及欣賞過往生命美妙的演化歷史(著重於鯨魚就是了),因此,也似乎就有一定的必要性來釐清這一個讓人琅琅上口的「活化石」。


在1939年的自然期刊(Nature)報導首次發現的現生腔棘魚類:西印度洋矛尾魚(Latimeria chalumnae),被發現時就是直接被認為是新屬新種,換句話說,他們和化石物種有著一定的差異!圖片取自:Smith, J. L. B. 1939. A living fish of Mesozoic type. Nature 143:455-456.

提到活化石,腔棘魚或許已經是大家第一時間反應過來時,腦袋中浮現的生物。

大家口中的「腔棘魚」,其實是一個很大的分類群,在生物學中為腔棘魚目(Coelacanthiformes)。「目(Order)」在分類學上的位階,以我們人類自己來看的話,我們是被歸類於:靈長目(Primates)的人科(Hominidae)中的智人(Homo sapiens),而一般會聽到的猴子、猿等,都是同樣隸屬於靈長目中的一員。

如果所謂的腔棘魚是活化石呢,似乎就意味著,我們目前所知道還活生生的遙遊在與我們共存的海中的「腔棘魚」從古早的時間點,百萬、千萬或是幾億年前開始,就一直存活到現在,而最重要的或許是:「形態」上不能有太大的改變,因為這樣才算是保有了從古代開始的形態特徵,可以讓我們一窺在我們無法親眼看到的古老形態有怎樣的形式,而這樣的形態,又有怎樣的生活方式。

但是對於「活化石」有這樣的想法或解釋,不只在生物學上講不通,更嚴重的或許是,這樣的思維方式會引來對於理解生命漫長演化歷史的誤解。

「活化石」的形態真的都沒變嗎?

在生物學中,就好像在日常生活中一樣,將各式各樣的東西分門別類後,我們通常就會給他們一個名字,不只顯示了其獨特性,也讓我們在溝通及討論上更加方便。

那我們稱呼他們為活化石的腔棘魚呢?

更精確地說,還存活的兩種「腔棘魚」,在生物學的分類裡,雖然是被歸在腔棘魚目中,但其實他們和其他已經滅絕的腔棘魚化石有著相當程度的差異!

不需要是古生物學家去仔細考究現生的「腔棘魚」和化石物種在形態上到底有什麼差異,或是差異有多大,從他們被發現時所取的名字,我們大概就可以略知一二。(有興趣進一步閱讀相關文獻資料的讀者,隨時可以和我聯絡及討論這方面的細節。craniata@gmail.com)

長期以來一直以「活化石」來稱呼他們的現生腔棘魚,是被歸類在一個獨立的「屬(genus)」:矛尾魚屬(Latimeria),而現生已知的兩種腔棘魚都是隸屬於這個屬的物種:西印度洋矛尾魚(Latimeria chalumnae)和印尼矛尾魚(Latimeria menadoensis)。

而沒有任何一種已知的化石腔棘魚是被歸類在矛尾魚這個屬裡的,換句話說,就是當這現生的「腔棘魚」被發現的時候,就已經被認為和化石物種在形態上有一定顯著上的差異,所以在科學名稱上才會將他們命名為新屬新種。

這樣來看的話,現生的腔棘魚和化石物種明明就是有很大的差異,我們還可以信誓旦旦的說這兩種現生的腔棘魚是活化石嗎?

該死,但沒死,所以是活化石?

除了形態變或不變之外,對於「活化石」的另一個關鍵點或許是他們「祖先」出現的時間點。

同樣以腔棘魚來看的話,腔棘魚在生命演化史的時間軸中出沒的時間點,也常常是被拿來認為他們可以,也應該被叫做活化石的原因之一。

腔棘魚最早的化石紀錄,大概是在古生代的泥盆紀(Devonian)早期,時間點可以推到4億年左右。而我們前面已經試著解釋化石物種的腔棘魚,到現生的矛尾魚,在他們的演化歷史中,形態上並不是一成不變的,而是有一定的差異。

以時間軸來看的話,從現生的矛尾魚,往前推到4億年的祖先,乍聽之下好像是已經演化了好漫長的一段時間。

但這樣的觀點,正是我們文章開頭提到的,某種程度上,這樣的思維模式其實對瞭解整體生命演化史會有一定的偏差。

因為,所有現存的每一個生命個體,包含人類、腔棘魚或是無法察覺卻佈滿在我們全身的細菌等,其生命歷史都可以回到生命最初起源的時間點,也就是大約在3、40億年前的時候!或是任何兩個生命個體(像是任何一個人和腔棘魚或是細菌)一定是可以在某個時間點找到共同的祖先。

而這也是「分類(taxonomy)」和「演化(evolution)」在觀念上最根本的差異:分類基本上是假定物種不會改變,但演化是在談物種變化的過程。這樣的差異也深深影響著我們是如何來看待我們眼前世界的生命。

分類是幫助我們溝通及理解這世界很有用的工具,但是當我們給定了一個名稱(像是對物種歸類到一個特定的類群內或是針對新物種命名)後,似乎他們就已經被標籤化了,彷彿從古至今或是到滅絕,他們的歷代祖先或是後代都只有這樣的外觀、形態或是生活方式等,而不會「演化」成另一種形態。

所以,從分類的觀點來理解生命史的話,似乎就會陷入了各種類型生命的時間長短不一,進而也可能會有對於生命有「高等」或是「低等」這樣不恰當的認知,像是以為人類就是高等生物,而細菌或是單細胞生物就是低等生物之類的。

相反的,如果我們是以演化的角度來看生命的歷史,不論是我們口中的活化石(像是腔棘魚)、常常自認為是演化的終點的人類,或是每天和我們朝夕相處的細菌等,只要是還跟我們在同一個這個時間點生存的生命,都是有著一樣漫長的祖譜,可以回推到生命起源的那一個時間點。

因此,在演化的世界觀裡,所有現存的生命都是經歷了3、40億年的歷史才走到了現在這一個時間點。

從這一點來看的話,那些還是單細胞的生物,像是細菌之類的,才更有資格被稱作是「活化石」,不是嗎?因為最早的生命形式之一就是從單細胞的生物開始,而歷經了3、40億年這樣漫長的歷史,這些生命的演化支系仍維持著這樣單細胞的生命形態,並且某種程度上也在「統治」著我們的身體(不論是以共生的角度,或是細菌感染而生病之類的)。

和單細胞的生物相比,當我們說一種「多細胞」的生物是「活化石」(像是我們舉例的腔棘魚),是不是就意味著,這類型的生物早就該消失在地球上了,但他們竟然還沒有全死光?!

所以,就「活化石」而言,達爾文在開玩笑嗎?

活化石這一個名詞,雖然常常聽到或是出現在科普文章中,即使是在較嚴謹的科學論文中也可以看見他的蹤影,但是,在演化學或是古生物學裡,活化石不僅僅是沒有明確定義的名詞、意義模糊不清之外,如我們在前面試著解釋的,某種程度上還會誤導我們對於生命演化的理解。

當達爾文想到及寫下活化石(living fossil)這聽起來很吸引人的名詞時,或許是帶有半開玩笑的成分,大概也沒有意料到「活化石」會成為一個琅琅上口,並且在一定程度上被視為瞭解生命演化中一個蠻關鍵的詞彙。

但我們如果回過頭來看看達爾文一開始說的:「如果長相奇特的話,並且可以幫助我們進一步瞭解過往古老的生命形式的話,或許我們也可以用一個新穎的名詞來稱呼他們:活化石」。一聽之下,好像蠻有道理的,不過,如果我們換個角度想一下,我們認為「腔棘魚」長相很奇特,可以讓我們瞭解他們過往的演化史,那在腔棘魚的眼中,我們人類不也是長相奇特,可以試著去理解靈長類這一類的演化歷史。

現生生物,不論是怎樣的生命形式,都可以說是截至目前為止的演化末端點,所以換句話說:現生生命都是一種「活化石」!透過對於不同現生生物的比較,當然可以讓我們多多少少去猜測過往生命歷史的演化過程,但是,真正的化石是演化的中間點,才是真的可以「看到」過往的演化歷程如何一路來到我們現在生活的世界,雖然片段,但是每一件新發現的化石都是可以帶給我們全新的資訊,拼湊出更加完整的生命大拼圖。

※ 本文與 行政院農業委員會 林務局  合作刊登

作者

蔡政修

2004年參與了轟動一時的抹香鯨解剖,從此墜入了鯨魚的世界。從事鯨魚化石及演化的研究,陸續到世界各地看鯨魚標本,寫論文之餘書寫科普文章,讓大眾更進一步的瞭解鯨魚及演化的魅力。