【Gene思書齋】亞特蘭提斯.基因:人類起源的凶險之謎
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人類的演化並非是一直線,中間出現過很多物種,有名的有尼安德塔人(Neanderthals)、丹尼索瓦人(Denisovans)、佛羅勒斯人(Homo floresiensis)等等,我們智人(Home ...
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【Gene思書齋】亞特蘭提斯.基因:人類起源的凶險之謎
GeneNg
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人類是有史以來最詭異的物種,是唯一遍布全球的物種……
呃,不對啊,小強也遍佈全球啊!不對,小強遍布全球,只是小強有很多「種」,就單一物種而言,人類才是全世界遍佈範圍最廣的物種,還能上天下海。
因為人類有獨特的大腦,還有優異的語言能力,讓人類成為高智慧的物種。
科學家大概知道人類的祖先在大約五十萬年前發生了一些遺傳變化,讓人類突飛猛進,有了極為善於使用工具的能力。
與人類最親近、還存活的靈長類,是現在生活在非洲大陸的黑猩猩,我們的祖先和牠們的祖先,在大約六七百萬年前分了家。
觀察過去七百萬年來的歷史,我們智人這一系,簡直就是血淚斑斑。
要不是氣候變化,讓非洲變乾燥,誰不想在花果山上,像現在的黑猩猩一樣吃喝玩樂啊?但若沒有這一堆狗屁倒灶的衰事發生在我們祖先身上,我們現在或許還在非洲的森林裡啃著果子,三不五時公然嘿咻……
好漢不提當年勇,不過我們的智人祖先其實在全衰時期,可能只剩下幾千人而已。
地球上人口爆炸,我們現在的人口可能佔了有史以來所有活過的人類的12%!全球的人類,不管體型、膚色,都可能是六萬年前的一位男人的種。
而非洲以外的人類可能大多來自五萬年前的一個小部落。
人類的演化並非是一直線,中間出現過很多物種,有名的有尼安德塔人(Neanderthals)、丹尼索瓦人(Denisovans)、佛羅勒斯人(Homofloresiensis)等等,我們智人(Homesapiens)的祖先,大概在廿萬年前在非洲演化出來,後來出走非洲全球趴趴走後,取代了各地的人種。
原先以為其他人屬的人種,如尼安德塔人、丹尼索瓦人、佛羅勒斯人等等都全軍覆沒了,可是卻有演化生物學家提出尼安德塔人可能和我們的智人祖先混血了,至少歐洲人可能帶有一部分尼安德塔人血統。
這論點過去十幾年在學界吵翻天。
曾經有一度,想要看到人類演化生物學家翻臉,就在飯局上提這話題吧XD
這個問題,十幾年前有人試圖從化石中粹取少量的尼安德塔人DNA來檢驗,可是風波還是不斷,因為很可能有污染的問題。
至到最近萃取古DNA的技術較成熟了,DNA定序的價格也便宜了,經過科學家反覆檢驗,才比較相信亞洲人和歐洲人有4%的DNA來自尼安德塔人,而大洋洲的美拉尼西亞人和澳洲土著有6%的DNA來自丹尼索瓦人,連藏族適應高原氣候的基因EPAS1,都有可能來自丹尼索瓦人(請參見〈青稞讓藏族往高處發展〉)。
對學界吵翻天感興趣的朋友,可以讀這本《尼安德塔人:尋找失落的基因組》(NeanderthalMan:InSearchofLostGenomes)。
扯了這麼多科普,其實這是一部科技驚悚小說《亞特蘭提斯.基因(亞特蘭提斯進化首部曲)》(TheAtlantisGene)的部分內容立論根據。
《亞特蘭提斯.基因》作者傑瑞.李鐸(A.G.Riddle)在這部科技驚悚小說中,把人類的起源,編織得撲朔迷離,故事人物之間關係也錯綜複雜。
五千年來,古老神秘組織「印瑪里」(Immari)誓言保守人類起源的祕密,這個千古掌控人類文明的神秘團體,終於凍未條了,竭盡全力尋找一個自遠古時代便已存在的宿敵並試圖摧毀,他們堅信這個龐大的威脅具有消滅人類族群的邪惡力量,而謎團的線索,都指向失落神話之城亞特蘭提斯……
亞特蘭提斯(Ἀτλαντὶςνῆσος,Atlantis)是傳說中擁有高度文明發展的古老大陸、國家或城邦,最早的描述出現於古希臘哲學家柏拉圖(Πλάτων,約公元前427-前347)的著作《對話錄》裡,據稱其在公元前一萬年左右被史前大洪水所毀滅,激發了後世許多想像。
大洪水是世界多個民族的共同傳說,美索不達米亞、希臘、印度、中國、馬雅等文明中,都有洪水滅世的傳說。
《亞特蘭提斯.基因》提到托巴巨災理論(Tobacatastrophetheory),那是七至七萬五千年前,印尼蘇門達臘島北部的托巴湖(LakeToba)大型火山爆發,強度為火山爆發指數的八級,即超大規模(mega-colossal)級數。
釋放的能量達到十億噸烈性炸藥量,或為1980年聖海倫火山(MountSt.Helens)爆發的三千倍。
大量的火山灰令全球溫度在之後數年間下降了3至3.5攝氏度,引起一次冰河時期。
巨災之後一段時間,氣候及環境好轉,劫難後的倖存者們,在各自的不同地域發展繁衍著,最後人類再次遍布整個地球。
《亞特蘭提斯.基因》驚悚的故事中,從事自閉症研究的遺傳學家凱特,無意中和智人突變轉化要素「亞特蘭提斯基因」扯上關係。
在地下反恐組織鐘塔(Clocktower)探員大衛的協助下,兩人發現印瑪里掌握人類自古至今的歷史進化祕密,與其背後恐怖動機,他們必須在有限的時間內攜手合作,一起解開這樁危及全世界的跨國陰謀。
他們發現1918年殺死全球五千萬到一億人的超級傳染病西班牙流感的始作俑關鍵,莫名遭到印瑪里追緝。
「亞特蘭提斯基因」的真相,甚至是人類物種起源之祕,而尼安德塔人的化石是關鍵……
尼安德塔人的大腦容量不下於智人,而且明顯比我們壯碩,雖然可能不會說話,但會埋葬死者並且可能有原始的宗教。
尼安德塔人可能60萬年前就生活在歐洲,當時還要40萬年後才演化出智人,但他們卻在一萬三千年前就絕跡了。
《亞特蘭提斯.基因》對人類和宗教的起源,有大膽的假設!
《亞特蘭提斯.基因》除了人類演化,還混雜了不少近代歷史、陰謀論等等,例如納粹傳說中宛如血滴子的神秘武器大鐘(DieGlocke):
想像力豐富、狂野奔放的《亞特蘭提斯.基因》劇情緊湊、高潮迭起,讓人一直要追下去看,儘管多次出現不太合理的劇情,或者明顯瞎扯蛋的情節。
心中暗罵「搞什麼鬼啊?」的同時還是愉快地讀下去。
《亞特蘭提斯.基因》只是個開始,接下來還有續集《亞特蘭提斯.瘟疫》(TheAtlantisPlague)和完結篇《亞特蘭提斯:新世界》(TheAtlantisWorld),中文版分別預計在六月和七月上市。
這三部曲,相信都會拍成好萊塢電影,故事夠引人入勝,又會有大場面,如果不拍爛的話,還頗令人期待的。
本文原刊登於TheSkyofGene。
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GeneNg
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來自馬來西亞,畢業於台灣國立清華大學生命科學系學士暨碩士班,以及美國加州大學戴維斯分校(UniversityofCaliforniaatDavis)遺傳學博士班,從事果蠅演化遺傳學研究。
曾於台灣中央研究院生物多樣性研究中心擔任博士後研究員,現任教於國立清華大學分子與細胞生物學研究所,從事鳥類的演化遺傳學、基因體學及演化發育生物學研究。
過去曾長期擔任中文科學新聞網站「科景」(Sciscape.org)總編輯,現任台大科教中心CASE特約寫手、Readmoo部落格【GENE思書軒】、關鍵評論網專欄作家;個人部落格:TheSkyofGene;臉書粉絲頁:GENE思書齋。
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頭好撞撞追求女生的「獬豸鹿」,和長頸鹿脖子變長有什麼關係?
寒波
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長頸鹿最顯眼的特色莫過於長脖子。
牠們祖先的脖子沒有那麼長,從短頸鹿變成長頸鹿是為什麼呢?一般說法是長脖子有利於覓食,天擇有優勢。
然而一篇2022年的論文,報告一款長頸鹿的遠古親戚之餘,還主張脖子變長和性擇有關:男生脖子長有利於求偶。
此一論點能相信嗎?
長頸鹿男生用脖子互撞,是爭取女生的手段之一。
圖/參考資料1
頭好撞撞向女生求愛!
進入主題以前,先請大家動動腦:分類學中,馬是馬科,人是人科,豬是豬科,牛是牛科,羊是牛科(!),鹿是鹿科,長頸鹿是哪一科?
這個問題很容易答錯,正確答案是:長頸鹿就是長頸鹿科(Giraffidae)。
多數人大概根本不知道有個長頸鹿科,它如今獸口單薄,只剩下住在非洲的長頸鹿、㺢㹢狓兩群。
不同人對於長頸鹿有幾個物種見解不一,反正就是一群類似的長頸鹿。
㺢㹢狓的知名度很低,許多人是從博客來Okapi網站的吉祥物認識牠。
㺢㹢狓沒有長脖子,這點與許多長頸鹿科的古代親戚類似。
延伸閱讀:根據遺傳差異,長頸鹿可以分為4個物種
長頸鹿科及其近親們,古時候的多樣性遠勝現在。
獬豸鹿便是其中一員,牠們住在中新世(Miocene)早期,約莫1700萬年前的新疆。
多年下來古生物學家在準噶爾盆地蒐集到幾件化石,可以推測獬豸鹿的體型,以及腦補頭部、頸部的狀況。
獬豸鹿男生想像圖。
圖/參考資料3
新發表的論文將其定義為新的物種:Discokeryxxiezhi,屬名和種小名都是新的。
屬名Discokeryx的英文意思為round-platedhorn,可以翻譯作圓板角;種小名xiezhi則來自傳奇上古神獸「獬豸」,本文皆稱之為獬豸鹿,唸作蟹智露。
研究者根據化石認為,獬豸鹿的頭部、頸部適應衝撞,頭好撞撞的戰鬥值很高,男牲求偶時可能用衝撞來爭搶女牲。
會用腦袋撞來撞去的動物並不罕見,論文分析後主張,獬豸鹿的撞擊能力可謂難波萬,比所有古今的牛、羊、馬、豬都更能撞。
不過接下來的推論乍看有點神奇:脖子長有利同性競爭,於是愈來愈長變成長頸鹿!?
獬豸鹿、長頸鹿,與眾多親戚們的演化關係。
圖/參考資料1
向女生求愛,使得脖子長?
關於這點,其實沒有比較明確的證據。
論文的思路是,長頸鹿古早近親們在頭部、頸部變化的花樣不少,堅頭曼們競爭女生的性擇力量,應該是適應的一大影響力。
長頸鹿祖先的脖子變長,或許就是為了求偶有優勢。
長頸鹿和獬豸鹿的親戚關係如何?應該沒有直接關係。
獬豸鹿住在1700萬年前的新疆草地,長頸鹿脖子變長則發生在500萬年前的非洲草地,算是上新世(Pliocene)早期。
沒有證據支持獬豸鹿是長頸鹿的直系祖先,兩者頸部是獨立演化,適應方向也不一樣。
獬豸鹿和長頸鹿的年代差距非常遠。
圖/參考資料1
然而,論文很努力類比,強調兩者的相似。
假如頭、頸適應的主要驅動力是性擇,獬豸鹿超耐撞是性擇所致,那麼長頸鹿脖子超長也有機會是性擇造成。
動物吃進不同的食物,會影響身體構造的成分,能夠由穩定同位素判斷飲食組成。
對新疆獬豸鹿的牙齒分析得知,牠們當年應該住在乾燥的草地,也許乾旱到其他大型動物都不太能生存。
現在的長頸鹿也時常住在資源稀缺,不太有牛、羊的棲位。
苦行的邊緣路線,或許是長頸鹿及其部分古代親戚的特色。
獬豸鹿生活的生態系想像圖,牠們或許能住在比其他動物更邊緣的棲位。
圖/參考資料2
一項特徵的演變,受到性擇影響之外,也可能涉及天擇。
論文的說辭是,長頸鹿脖子變長一開始為性擇影響,尺寸增長有利於獲得女生歡心;脖子變長以後更容易取得資源,也對天擇有利。
所以長期看來性擇、天擇兩個方向,都支持脖子延長的趨勢,也衍生出如今的長頸鹿。
不過這件事和獬豸鹿有關係嗎?好像沒有。
長頸鹿的脖子變長,和男牲競爭女牲有關嗎?這題交給各位讀者自行判斷。
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Wang,S.Q.,Ye,J.,Meng,J.,Li,C.,Costeur,L.,Mennecart,B.,…&Deng,T.(2022).Sexualselectionpromotesgiraffoidhead-neckevolutionandecologicaladaptation.Science,376(6597),eabl8316.StrangefossilsolvesgiraffeevolutionarymysteryHowthegiraffegotitsneck:‘unicorn’fossilcouldshedlightonpuzzleThisancientgirafferelativehead-buttedrivalswithan‘amazingsexualweapon’
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
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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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長頸鹿可能比你想得還要「有種」
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為什麼恐龍可以長得這~麼大,這合理嗎?牠們的食量又會有多驚人?──《誰讓恐龍有了羽毛?》
臉譜出版
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古生物學的意義是?一窺打破規則的物種!
經常有人問我「到底為什麼要學古生物學?」我通常會碎念一些關於生命起源和演化的事,以及對生命歷史和地球環境這類更廣泛的文化理解。
然而,一個關鍵原因是有些古老生物打破了所有規則。
生物學家說,大象的體形是陸地動物中的極限,再長太多肉反而會把自己壓垮,或是在氣候變遷時餓死。
既然大象是體型的極限,那恐龍究竟是如何生存下來的?。
圖/sasint
然而,恐龍,尤其是蜥腳類這群恐龍,就成了一個絕佳的例子,說明不可能的事情如何成真——我們不能說在侏羅紀時代的重力比較小,或是牠們一輩子都待在水裡(儘管有些瘋子真的提出這些主張)。
那麼,到底要如何解釋這些大到令人難以置信的巨大蜥腳類的存在?
這個馬丁.桑德當初產生的疑問,在今日許多古生物學家的共同努力下已經得到解答。
他有一個了不起的想法,而且他為一項二〇〇四~二〇一五年的長期研究計畫,募集到五百萬歐元的資金,這可能是每個學童都夢寐以求的計畫——他的計畫名稱是「蜥腳類恐龍的生物學:巨獸的演化」(Biologyofthesauropoddinosaurs:theevolutionofgigantism)。
桑德招募了二十多名研究人員,不僅有古生物學家,還包括營養專家、植物學家和動物園管理員。
他想要一勞永逸地解決蜥臀類恐龍之所以如此龐大的原因。
古生物學家盯上體型最巨大的恐龍:高胸腕龍
他心中早就鎖定最大的恐龍,即在坦尚尼亞、東非和美國中西部晚侏羅世地層中的腕龍(下圖)。
牠的骨架相當驚人,有26公尺長,相當於兩輛從頭量到尾的普通馬車,牠的頭拔地而起,有9公尺高,相當於是3層樓的高度。
與其他蜥臀類恐龍不同的是,腕龍有超長的前腿,會將身體的前半部分墊高,有點像是長頸鹿,頸部的椎骨顯示頸部的自然位置大約呈45度角,這與梁龍和圓頂龍等其他蜥臀類恐龍不同,牠們的頸部是保持水平的。
所以,桑德的研究重點是弄清楚這些40~50公噸重的巨獸是如何運作的。
如果用大象的食量來推估,恐龍需要吃下多少東西?
二〇一一年,我前去波昂參加了其中一場國際聯合會,聽到讓我很感興趣的報告,其中有一個是人體生理實驗,一群美國教授招募學生進行一系列奇怪的飲食計畫,比方說一個月只吃漢堡或萵苣(這類實驗在今天可能不會獲得允許),還有一個是負責測量大象和其他野獸攝食和排泄的動物園管理員。
動物園管理員報告,大象每天必須吃掉多達270公斤的草料。
正如桑德所點出的,若蜥腳類恐龍的生理機能與現代大象相同,牠們對食物的需求將會是現代大象的10倍,即2.7公噸。
人類只需要一個大盤子,就可以解決一餐,那麼恐龍呢?圖/Pixabay
那是一堆和客車一樣大的樹葉。
此外,動物園飼養員注意到,他們的大象每天將這270公斤的植物性食物變成70公斤的糞便——那可以裝滿幾十輛手推車。
桑德想知道中生代的蜥腳類恐龍會食用哪些植物,以及蜥腳類的生理與大象有何不同。
當然,牠們的骨組織學已經顯示出牠們是溫血動物,但這類恐龍的體形巨大,足足有50公噸左右,若是牠們的攝食率跟大象一樣,攝取的食物可能還不夠填滿牠們超長的脖子。
破解恐龍「長得大,卻吃得少」的秘密!
因此,他將我們對恐龍,特別是蜥腳類恐龍的認識彙整起來,畫出一張認識牠們生長祕密的概述——這張圖顯示出蜥腳類這種有史以來最大的動物究竟是如何達成這項不可能的任務。
集種種特徵於一身!蜥腳類恐龍為甚麼可以長得這麼大?圖/臉譜出版
這是透過一套組合達成的:生下許多後代、小型蛋、沒有親代照顧;頭小、不咀嚼、類似鳥的肺——這在吸收氧氣上比爬行類和哺乳類更有效率。
這些特徵讓蜥腳類恐龍能夠以最少的食物攝取量長成巨大的體形——食量可能與大象差不多,甚至更少,但體形大出十倍。
牠們藉由龐大的身軀來穩定體溫,而不如大象和人類那樣,透過大量進食和一套複雜的內部加熱系統。
牠們產下小型的蛋後就一走了之,不像大象和人類會投入大量時間和精力照顧一兩個嬰兒,耗盡母親的儲備食物。
桑德的網狀圖非常有說服力地解釋了這一切——這就是蜥腳類之所以能擺脫大象以及哺乳類體形限制的原因。
除了大恐龍,也有「侏儒」恐龍
在恐龍的世界裡,不僅有三層樓高的腕龍,也有小到可以當寵物的小型恐龍。
圖/wikipedia
既然都達到這樣巨大的體形,為什麼後來恐龍又變小了?
獸腳類中的手盜龍這一分支的體形變得愈來愈小,並長出長臂來適應樹棲以及最終的飛行模式(見《誰讓恐龍有了羽毛?》第四章和第八章)。
牠們在樹上跳來跳去的新生活方式可以解釋為何恐龍會轉變成小體形。
在各地,有一些恐龍因為生活在島嶼上而體形變得很小。
最著名的是特蘭西瓦尼亞(Transylvania)的侏儒恐龍——這地名聽起來像是電影裡才有的地方,但在現實生活中真有其地。
這些侏儒恐龍確實生活在過去羅馬尼亞人稱為特蘭西瓦尼亞的這個角落,牠們最初是由法蘭茲.諾普薩男爵(BaronFranzNopcsa)所描述的,他是當時(十九世紀末)奧匈帝國一位落魄的貴族。
特蘭西瓦尼亞(Transylvania)這種侏儒恐龍,最初是由法蘭茲.諾普薩男爵(BaronFranzNopcsa)所描述的。
圖/臉譜出版
我第一次前去羅馬尼亞研究是在一九九三年,就在這個國家以武力抗爭推翻了親蘇政府的四年後——我看到布加勒斯特大學的一些建築物上的彈孔。
Discovery頻道當時很想拍攝關於諾普薩的節目,主要是因為他的人生相當豐富——他不僅是一位貴族,還是一名同性戀,帶著他忠實的祕書兼情人巴哈茲德.多達(BajazidDoda)一起遊歷歐洲。
諾普薩會說多種語言,並在英國、法國和德國的研討會上談論他的恐龍研究,但是得出售他的化石收藏,才有辦法維持財務。
他在一次世界大戰期擔任雙面間諜,遊走在奧匈帝國和英國之間,還與阿爾巴尼亞的游擊隊合作,並自願擔任阿爾巴尼亞的國王。
最終,在貧困和絕望中,他在一九三三年舉槍射殺了多達和他自己。
這樣的人生對一部三十分鐘的影片來說綽綽有餘,但是我還是堅持認為我們需要加入一些科學,而且侏儒恐龍確實具有重要的生物學意義。
諾普薩是第一個提到特蘭西瓦尼亞恐龍是侏儒的人,那是在一九一二年於維也納召開的一次會議上。
他觀察到特蘭西瓦尼亞恐龍的體長很少超過四公尺,而當中最大的蜥臀類恐龍,後來命名為馬扎爾龍(Magyarosaurusdacus),體長僅有六公尺,但牠們在其他地方的親戚物種都有十五~二十公尺長。
尋找恐龍「侏儒化」的原因
在發表論文後的討論中,奧地利傑出的古生物學家奧特尼奧.阿貝爾(OthenioAbel)也同意他的看法,並表示這種現象與冰河時代生活在地中海島嶼上的大象、河馬和鹿的侏儒化(dwarfing)類似。
就這樣,諾普薩和阿貝爾兩人搞定了這件事。
有許多演化論點來解釋這種現象,但很明顯地主要是因為島嶼所能夠支持的物種較少,與大陸生態系相比,要精簡許多。
因此,隨著物種數量、食物和活動範圍的減少,動物會發展出適應這類環境的體形、飲食和習慣,所以大型動物必須變得更小。
在晚近的一百萬年間,在馬耳他、西西里島和薩丁島等地中海島嶼上的侏儒象,其肩高只有五十公分到一公尺,而今天的成年大象的肩高可達到四~五公尺。
顯然,大象、河馬和其他非洲哺乳類必定是在地中海海平面比今天低很多的時候過海來到這些島嶼,因為那時的海水還冰封在巨大的北方冰帽中。
特蘭西瓦尼亞的侏儒化恐龍生活在哈采格(Haţeg)島上,這座島的長度在一百~兩百公里之間,是晚白堊世的幾座大島之一,當時海平面非常高,淹沒了歐洲南部大部分的地區。
歐洲在白堊紀晚期的海平面非常的高。
圖/臉譜出版
針對蜥腳類的馬扎爾龍(Magyarosaurus)和鳥腳類的沼澤龍(Telmatosaurus)和查摩西斯龍(Zalmoxes)這三種侏儒化恐龍的骨骼進行組織學研究,發現牠們都處於成年,而不是幼年。
但牠們的體長僅有那些牠們生活在歐洲和北美大陸近親的三分之一到二分之一。
牠們不僅體形縮小,而且不知何故似乎是較為「原始的」恐龍,比在大陸上親緣關係最近的種類要原始個兩三千萬年。
據推測,牠們的祖先已經在沿海地帶定居,隨著海平面上升而切斷各族群間的聯繫。
然後,當牠們在大陸地區的近親繼續演化之際,島嶼型的恐龍在複雜度較低的生態系中繼續過著一樣的生活,可能也沒有遭受到同樣的競爭壓力。
因此,除了這些罕見的島嶼型恐龍外,大多數恐龍在演化過程中都變得愈來愈大。
有趣的是,恐龍表現出與哺乳類相同的適應能力,當小體形具有演化優勢時,牠們可能會變小。
——本文摘自《誰讓恐龍有了羽毛? 》,2022年7月,臉譜出版。
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十萬年灰狼DNA,替狗的起源帶來什麼啟示?
寒波
・2022/07/29
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由化石、遺骸等材料獲取古代DNA,是探索生物遺傳史的利器。
2022年一篇論文報告大量古代狼的基因組,探討狼群的變遷。
狗源自於狼,對古代狼的研究,是否也能釐清狗在哪兒馴化?盡管這項研究沒有提供直接的明確答案,依然帶來有用的線索。
圖/參考資料3
未滿2.3萬年的狼,血緣主要源自西伯利亞
中文稱之為「狼」的動物有好幾款,狗的祖先是灰狼(greywolf,學名Canislupus),主要住在北美洲,以及歐亞大陸靠北邊的區域,歐洲、中東、中亞、北亞、東亞。
這項研究獲得66個新的古代基因組,加上之前發表過一共72個,覆蓋率介於0.02到13。
最古老的樣本距今約10萬年,大部分地點位於歐洲、西伯利亞的東北部、北美洲。
獲得每一個地區,不同年代的大批樣本,便能比較狼在不同時間、空間的血緣變化。
不同地區一直都有狼,假如各地的狼不太交流,那麼每一個地區的狼,遺傳上都會更接近同一地區,更早與更晚的狼,和其他地區的同類差異較大。
然而比對得知,狼的血緣主要取決於時代,而非地點。
比方說歐洲1萬年前的狼,和1萬年前的美洲同類比較近,卻和3萬年前的歐洲狼比較疏遠。
由此推論,古代各地狼群間的遺傳流動應該非常頻繁,沒有某地狼群孤立太久。
取樣位置。
以北極點為中心的視角,歐洲、西伯利亞、北美洲環繞在外,和台灣一般習慣的地圖視角很不一樣。
圖/參考資料1
最明確的案例發生在距今2.3到2.8萬年前。
比2.3萬年更晚的狼,和比2.8萬年更早的狼,遺傳上各自形成較近的一群。
這是由於源自西伯利亞的血緣,向其他地區單向輸出所致。
晚於2.3萬年,各地的狼有很大比例血緣,能追溯到2萬多年前的西伯利亞狼群。
歐洲古代狼群仍保留10到40%更早的血緣,沒有被完全取代。
等到最近1萬年內,歐洲狼群的DNA又往西伯利亞、中國流動。
北美洲換過新血,再度與郊狼混血
相比之下,北美洲早於2.3萬年的血緣完全消失不見,徹底換上一批新血,和當地更早的同類可以說是不同的遺傳族群,光憑化石根本無從得知。
歐洲、西伯利亞、北美洲狼群,不同年代的遺傳關係。
圖/參考資料1
北美洲另有一個犬科物種:郊狼(coyote,學名Canislatrans),和灰狼可以生產後代。
兩者遺傳上約在70萬年前分家,至少10萬年前便陸續有遺傳交流。
北美洲晚於2.3萬年的狼,血緣皆能追溯到西伯利亞近期的移民;如今北美洲的狼群,可以視為前述血緣加上10到20%郊狼的合體。
換句話說,北美洲比較早的狼就有郊狼血緣,全滅換過一批以後,很快又與郊狼混血。
北美洲的狼皆配備郊狼成分,而歐亞大陸所有的狼都缺乏,可見狼群向美洲的遷徙是單行道,只有從亞洲向美洲移民,沒有再回來的。
各時間、空間基因組的遺傳組成。
圖/參考資料1
狼遺傳適應的存在感迅速躍升,比狗狗馴化更早
生物的DNA不斷改變,和外界環境互動之下,有些遺傳變異顯得有利,存在感上升。
根據論文的分析辦法,在最近10萬年狼的基因組上偵測到24處遺傳適應。
最強烈的訊號位於第25號染色體的IFT88基因附近,距今3到4萬年前間,從0%直接躍升為100%。
此一基因和頭骨型態有關,但是不清楚對狼與狗的具體作用。
其下游2.5Mb處還偵測到另一個強烈訊號,2到4萬年前間躍升為100%。
除此之外還有幾處DNA變異,於2到4萬多年前存在感明顯增加。
據此判斷在那個時期,各地的狼群有不少遺傳交流。
而這些可能有利於狼適應的遺傳變異,狗狗也有配備,推測這些情慾流動的時刻,或許早於狗狗馴化的時間點。
所以狗到底什麼時候馴化的?多年下來也沒有一個很明確的答案,加上新研究的證據還是沒有,但是真相或許已經呼之欲出。
狗狗馴化真的是超級難題
狗的馴化是個超級難題,不是缺乏證據,而是比起其他馴化生物,狗明明有一大堆證據,卻互相矛盾,無法更加釐清問題。
貓的馴化研究比狗少很多,但是答案清楚很多。
圖/MollyAaker/GettyImages
每一種馴化生物,都有野生的近親。
野生近親中的一群後來衍生出馴化生物,因此馴化生物的直系祖先那一群,在演化樹上會較為接近馴化生物。
例如野生的斑貓(Felissilvestris)有5個亞種,其中的非洲野貓(Felissilvestrislybica)衍生出馴化貓。
狗的狀況完全不一樣。
將狗與狼擺在一塊畫演化樹,所有的狗自成一群,各地狼群也被歸類為另一群,兩群平行。
過往通常解釋為:馴化為狗的那群狼已經滅團,所以我們見不到和狗在同一群的狼。
然而,這回加入大批不同時間、空間的古狼以後,狗的直系祖先狼依然不見蹤影。
最接近狗狗的是距今1.3到2.3萬年前的西伯利亞古狼(也就是隨後各地所有狼的祖先),可是牠們們依然不是狗的直系祖先,是平行關系。
由此推敲,狗狗的直系祖先狼,和西伯利亞古狼在遺傳上應該早於2.3萬年前分家,否則演化樹上,狗就會在一群狼的內部。
但是應該沒有早太多,因為當時兩者的差異還很有限,比其他地區的狼更小。
一篇尚未正式發表的論文,獲得日本古代灰狼的基因組。
演化樹上除了狗一群、狼一群以外,日本狼的位置比所有狼都更接近狗。
考量到日本是隔絕於東北亞海外的島,此一發現值得玩味。
圖/TheJapanesewolfismostcloselyrelatedtomoderndogsanditsancestralgenomehasbeenwidelyinheritedbydogsthroughoutEastEurasia
最初的狗於「東方」馴化?
仔細比較,狗的血緣更接近如今地理上偏歐亞大陸東方的狼,論文藉此推論,狗的馴化應該發生在「東方」,但是具體位置不明。
如今所有的狗,都缺乏早於2.3萬年歐洲狼的成分,歐洲為起源地的可能性,幾乎可以排除。
而晚於2.3萬年的歐洲狼,依然小部分繼承前輩血緣,是牠們與狗差異較多的原因之一。
兩萬多年前發生什麼事呢?距今1.9到2.6萬年左右,全球進入酷寒的冰河時期,稱為末次冰盛期(LastGlacialMaximum,縮寫LGM),大幅限縮生物的發展空間。
對照狼的演化史,在此之後各地族群都被西伯利亞的狼群取代。
末次冰盛期之際,各地狼群很可能被切割開來,缺少遺傳交流機會,各自損失慘重,例如北美洲就全面滅團。
身為狗狗直系祖先那群狼,或許當時也被孤立,更有機會與人類發生關係,造就馴化狗的契機。
受到人擇之後,這支血脈與其他的狼在遺傳上明顯分開。
如果地點不是西伯利亞,大概也在不遠處,我猜是西伯利亞南部、華北、蒙古到中亞一帶。
回答狗狗起源這個難題,這兒2到3萬多年前的化石,或許就保存著夢寐以求的基因組。
東狗血緣(藍色)、西狗血緣(黃色)和現今中東狼的遺傳關係。
圖/參考資料1
狗有兩地狼的血緣,但馴化是一次或兩次?
另一件有意思的發現是,除了上述血脈,狗狗們還具有另一款不同的血緣,遺傳上最接近現代中東到南亞一帶的狼群,姑且稱之為「西狗血緣」。
用敘利亞現代狼作代表,估計7200年前中東同一地區的古狗,配備56%類似的血緣。
這個數字誤差不小,看看就好,但是足以肯定西狗血緣至少在7200年前已經存在。
相較於前述與西伯利亞古狼關係密切的「東狗血緣」,「西狗血緣」來自另一群古狼,牠們不住在歐洲,可能位於中東到南亞一帶,大部份血緣應該也源自2萬年前的西伯利亞古狼,只是分家年代晚於東狗血緣。
根據東狗血緣(藍色)、西狗血緣(黃色)表示不同狗狗的遺傳組成。
圖/參考資料1
由此推敲,有批狼在東方變成狗以後,西方或許又發生過一次獨立的馴化,可是也有機會是東方狗到達以後,與當地狼大幅合體。
一個論點是:狗在東邊馴化一次,後來又融入西邊的狼。
另一個論點是:狗在東邊、西邊各馴化一次。
兩者皆符合目前的證據,隨著後續的DNA流動,兩款祖源都成為如今多數狗狗的一部分。
遠離歐亞大陸的新幾內亞唱犬(NewGuineasingingdog)、澳洲野犬(dingo),都缺乏西狗血緣;牠們的祖先超過一萬年前便形成獨立遺傳支系,後來某個時刻又渡海抵達新幾內亞、澳洲。
考量這件事,我猜狗只在距今2.6萬年以前與過後的幾千年期間,於歐亞大陸偏東邊明確馴化一次,後來再傳播到各地;傳向東南方,新幾內亞唱犬的祖先一直獨立發展,缺乏西狗血緣;傳到歐亞大陸西邊,一萬年內的狗則與當地狼群合體,融入大量西狗血緣。
不過目前這只是公堂上的假設。
狗狗的起源與演變,仍需要更多證據才能明確解答。
不過這項研究的主角其實是狼,光是這方面獲得的新知便很值得學習。
延伸閱讀
西伯利亞古狼,冰河時期結束後滅團天殺的月月!你的狼性呢?從DNA追尋狗勾起源! 狗狗源始-2萬多年前的西伯利亞?狗與狼的遺傳調色盤——怎麼調配黃狗、棕狗,還是黑狗?
參考資料
Bergström,A.,Stanton,D.W.,Taron,U.H.,Frantz,L.,Sinding,M.H.S.,Ersmark,E.,…&Skoglund,P.(2022).GreywolfgenomichistoryrevealsadualancestryofdogsNature,1-8.IceAgewolfDNArevealsdogstraceancestrytotwoseparatewolfpopulationsAncientwolvesgivecluestooriginsofdogs
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
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