2009年11月22日 星期日

要怎麼在沙漠找到一條魚?

看電影時常常看到一些考古學家在荒郊野外挖開個方型土坑,一群人就在土坑裡東挖挖西挖挖的忙個不停,偶爾發現個寶物就鬼吼鬼叫的開心的不得了。

研究古代生物的古生物學家也是一樣,比方說『侏儸紀公園』影片一開始,兩個古生物學家帶領著一群人在廣袤的黃土塵砂中一點一滴的挖著恐龍的化石。

不過我總覺得很奇怪,這些古生物學家怎麼知道要去哪邊挖化石?他們怎麼知道哪一片砂漠裡有化石可以挖掘呢?難道這些古生物學家祇是無聊拿起地球儀看一下,隨便找個地方就開始亂挖了嗎?運氣好就名聲大噪,運氣差就一輩子沒沒無聞這樣?

這個疑問在前一陣子看了《我們的身體裡有一條魚》這本書才獲得解答。作者蘇賓 (Neil Shubin) 是芝加哥大學的古生物學家,他在世界各地挖出了許多化石 -- 包含 2004 年在北極挖出、讓他聲名鵲起的提塔利克(Tiktaalik)。他在書中的說明,解決了我一直以來的疑惑。


圖一、蘇賓(Neil Shubin) 與他發現的提塔利克(Tiktaalik) 頭骨化石

在繼續下去之前,且讓我們複習一下國中生物吧!

請問最容易發現化石的岩層是:(A)火成岩 (B)變質岩 (C)沉積岩 (D)頁岩

答案是 (C),沉積岩。

在泥砂量多的地區,隨著時間遞移泥砂累積量逐漸增加,這些砂塵一層層疊加上去,再經過長年累月的擠壓,最後成為沉積岩。

在泥砂堆積的過程中,若有生物在此地死亡,則遺體可能被泥砂所掩埋並在形成沉積岩的過程中受地質作用而形成化石,因此沉積岩地層是發現化石的最佳地區。如果想要找化石,卻老是去挖火成岩,那就完全找錯方向了。

不過光是知道要找沉積岩還不夠,這些岩層還要能裸露在地表上。如果某個地區的沉積岩層被人類的住宅區覆蓋住,那就不可能挖掘了。總不可能為了挖化石把人家的房子給拆了吧?

其他如被樹林覆蓋、因地質作用而埋入深處的沉積岩,也都是未能顯露在地表上而難以挖掘的地區。所以挖化石除了岩層要對,周圍還要夠空曠,沒有樹林、住宅掩蔽,才能讓岩石裸露出地表。

那哪裡比較空曠呢?沒錯,就是沙漠 & 極地區域,這也就是為什麼考古學家 & 古生物學家要窩在沙漠地區當蛤仔的原因了。

什麼?不懂為什麼科學家要當『蛤仔』?

喔,你不覺得把這些在沙漠挖化石的科學家抓起來丟到水裡面去,每個人應該都可以像蛤仔一樣吐砂嗎?每天在沙漠裡面,肚子裡應該吃了幾公斤的砂吧?XD

好的,有一天,《我們的身體裡有一條魚》的作者蘇賓又想要找個地方窩起來當蛤仔了。他這次想要找的是介與魚類與兩生類之間的生物化石。

我們說兩生類是由海裡的魚演化而來,如果真是如此,那麼應該會有一種生物剛好演化到一半,使它的外型既像魚又像兩生類。所以蘇賓想找找看地球上是不是真的出現過那種又像魚、又像兩生類的生物。

蘇賓從文獻中發現,以前的科學家在 385,000,000 年前的岩層中找到的都是魚的化石;但是在 365,000,000 年前的岩層中就出現有兩生類的化石了。他如果想要找到介於魚與兩生類之間的生物,那麼就應該找個介於 365,000,000 ~ 385,000,000 的岩層來挖挖看。他想 375,000,000 年前的岩層應該可以試看看。


圖二、介於魚類與兩生類間的生物可能的出現時間

蘇賓打開地質學家繪製的 375,000,000 年前世界地圖,發現今天的加拿大北部在 375,000,000 年前是海岸區,這很符合他所需要的幾個條件:

  1. 岩層的種類是對的:這個地區以前是海岸,有許多泥砂,形成的岩層種類以沉積岩為主,很有可能有化石存在。
     
  2. 岩層的時間是對的:如果有一種介於魚與兩生類的生物存在,牠應該就是生活在海岸邊,有時在水裡游泳,三不五時爬到陸地上逛一下。
     
    加拿大北部在 375,000,000 年前是海岸區,而且當時的氣候溫和,適合生物生存。所以這個地區岩層的時間與蘇賓想要找的生物存在時間相同,也符合該種生物的生活型態,極有可能在這個地區發現這種生物的化石。
     
  3. 現在的加拿大北部很空曠:這個地區距離北極祇有 1600 公里,平常無人居住,也沒有植被掩蓋,如果有化石存在,很容易就會裸露在地表被發現。

所以,蘇賓沒有去沙漠吃砂當蛤仔,而是到冷的半死,還要小心北極熊偷襲的極地地區去挖化石了。而他也真的在這個地區挖到介於魚類與兩生類的生物:提塔利克(Tiktaalik) 的化石。


圖三、Tiktaalik 的化石與復原圖

透過蘇賓的說明,我終於知道古生物學家並不是完全靠運氣、隨便找個地方就亂挖一通的。他們是透過事前的推算、仔細規劃,到適當的地點幫助化石『浮現』出來。

當然運氣的成份還是存在,怎麼挖都挖不到化石的情形還是會發生。但是考慮的越周延、推算的越正確,挖到所要的化石的機會就大為增加,要當古生物學家還得常常與大自然鬥智咧!

不過,找到 Tiktaalik 這種介於魚類與兩生類之間的生物化石之後就能證明兩生類及其他脊椎動物是魚類演化出來的嗎?恐怕還是有很多人無法接受吧?所以蘇賓他試著用另一種證據:基因,來說服你。

請問,你身上的基因會與誰最像呢?(A)隔壁的王小美 (B)家裡養的小黑狗 (C)爺爺奶奶 (D)爸爸媽媽

答案是 (D),你的基因與爸爸媽媽最相似

因為你身上的基因繼承自爸爸媽媽,所以你有 50% 的基因像爸爸,50% 的基因像媽媽。

雖然爺爺奶奶也是你的直系親屬,但是爺爺奶奶的基因祇能透過爸爸那 50% 傳給你,所以你與爺爺奶奶的基因相似度祇有 25% 像爺爺、25% 像奶奶。相同的,你有 25% 像外公、25% 像外婆。

這樣子一直往前推,你與你的祖先的基因相似度會越來越低,但是還是可以看得出來有一些關係。

如果今天哺乳類是由爬蟲類演化而來的,那麼哺乳類與爬蟲類應該就會有一些基因是相同的;相同的邏輯下,爬蟲會與兩生類有一些基因相同,兩生類會與魚類的基因相同。根據這樣的推理,蘇賓就開始去找看看是不是真的有這樣的情形發生。

結果沒錯,確實我們有一些基因與兩生類、魚類相同,甚至還能一路追到顯微鏡底下才看得到的鞭毛蟲也有相同的基因。至於是什麼基因呢?就請你自己去看《我們的身體裡有一條魚》這本書了,講出來就不好玩了!: )

向上國中的同學不要嘆氣,我們很幸運,因為天下文化出版社的資深編輯徐仕美小姐贈送一本給我們學校,趕快去圖書館借來看看吧!!:D 感謝天下文化出版社,也感謝徐小姐贈書!!:D

附註:

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