進化論九: 祖先的道路．人族的演化

南猿(Australopith)時期的分類早在1974年的衣索比亞就已發現, 她是一位女性, 被命名為露西(Lucy), 一位生於320萬年前的女性. 2000年12月10日, 學者們發掘了現今世上最完整的阿法南猿(Australopithecus afarensis)女性孩童化石, 廸吉卡嬰孩. 位於阿法爾盆地滿佈塵土的斜坡上, 看到一個細小的嬰孩頭骨, 如猴子的臉般大, 有著平滑的額及短小的犬齒, 學者們一看便知道是人族的頭骨. 其後經過五年仔細的挖掘出來後, 得到了幾節手指, 一隻腳和一整副軀幹. 加上之前出土, 編號阿法爾區444-2的男性殘碎骸骨及露西這個女性骨骼後, 把阿法南猿基本地刻畫出來.
一副和哈密瓜這麼大的化石, 充滿著人族演化的痕跡: 為了發展較大的腦袋, 開始有漫長哺育的童年期. 經過鑑證, 嬰孩是在哺乳時便去世. 她出生在廸吉卡的地區, 阿瓦士河環繞而過, 對著東非大裂谷中的哈達爾遺址, 亦即是人族化石的出土地. 這裡天氣酷熱, 雨季時常常泛濫. 蚊患流行, 棲身在這裡關係緊張的種族之間不時爆發槍戰, 令考古幾經中斷(考古學家們每次到那裡或其他地方進行發挖掘時, 都要在當地警察護送下和那裡的部落打個招呼才能進行).
廸吉卡嬰孩帶給我們許多的演化資料. 首先是整副乳齒和還未生長的恆齒; 其次是完整的肋骨結構, 順著脊椎排列; 第三是一隻呈握著的手指. 但最重要都是那副骨喉部裡的舌骨, 這塊骨對人類語言發展能力至關重要, 這是早期人類喉部演化的情形. 最有意思的是廸吉卡嬰孩上半身跟露西一樣, 擁有扁平的鼻子, 臉孔前凸, 腦部較小, 加上彎曲的指骨和肩胛骨, 都和猿類基本相同. 可是廸吉卡嬰孩卻有跟人類似的下身, 其腰部以下, 尤其是膝部和小小的膝蓋骨, 都與人類長度相似.
廸吉卡嬰孩把人類祖先出現時間推前了數萬百年, 而隨著南猿足部的演化, 已不能像黑猩猩一樣用拇指或腳趾攀爬樹枝以換取支撐身體並直立前進. 為了助長大腦發育, 南猿幼兒需要父母的時間經已變長, 其腦部與幼黑猩猩無異, 只有約330立方公分, 可見幼嬰大腦發育與猩猩差不多, 要到其成年腦部才比黑猩猩大. 因腦部的發展時間拉長了, 幼南猿哺育時期亦長了, 令到母南猿難以覓食, 不得不依賴配偶或群族, 間接發展社會. 母親在照料嬰孩時所用的聲音, 更可能就是語言的由來, 盡管這只是學者們的臆測.
演化出更大的腦部不是免費午餐, 腦部變大消耗的熱量也相應變大, 廸吉卡嬰孩所處之時, 已經有肉類用以取得更多營養, 尤其是蛋白質, 比起露西以食素為主更豐富. 廸吉卡嬰孩的發現, 呼應了1996年發現年代有250萬年的南猿, 更有補完性.
1996年發掘的羚羊, 馬和其他動物的骸骨上有石器切割的痕跡, 這是最早發現人族能用工具的線索. 在動物骸骨不遠處, 發現了一根股骨, 臂骨和下頷骨, 其中股骨比較長, 是人類的特徵, 但臂骨則像猿類. 這次發現把人科動物歸納出兩個支系. 一個是臼齒愈來愈小, 身材變得纖巧, 腦部愈來愈大, 最後演化成智人. 另一個支系則是專吃植物和堅硬食物, 所以有巨大的頷部肌及臼齒, 但顱骨卻有人類的特徵, 和典型南猿大小的450立方公分顱腔, 也是兩腳走路的猿類, 名為驚奇南猿(Australopithecus garhi).
加上在1994年在沃德蓋比爾出土的頷骨和早前在肯亞發現的化石, 即是後來被命名的湖濱南猿(Australopithecus anamensis); 其後在阿薩伊西(Asa Issie, 位於衣索比亞)發現的脛骨和大腿骨來看, 湖濱南猿是兩足動物, 有418萬年歷史, 如此這般, 將整個南猿屬排列出來. 由湖濱南猿, 到阿法南猿, 即露西及廸吉卡嬰孩所屬, 最後到驚奇南猿.

進化論八: 祖先的道路．最古之人

東非大裂谷(Great Rift Valley), 位於非洲東部, 由努比亞板塊(Unbia Plate)和索馬里板塊(Somalie Plate)向外移動而成. 裂谷覆蓋多個國家, 包括努比亞(Unbia), 衣索比亞(Ethiopia, 即埃塞俄比亞), 索馬里, 肯亞, 烏干達(Uganda)等等. 從大約3000萬至2500萬年曾發生斷層作用, 上升作用, 孕育出阿法爾盆地(Afar Basin). 經過長年侵蝕這個由沈積岩所構成的地方, 把我們祖先的化石再次展露出來.
阿拉伯板塊與非洲分離, 熔岩大量流出, 將那裡的氾濫平原覆蓋了. 這些沈積物就在玄武岩為基上不斷累積出來. 其中有火山噴發出來累積而成的灰成岩岩層. 斷層作用形成阿法爾盆地. 因盆地陷入了兩影區處, 那裡植物稀疏, 又因陽光猛烈, 形成半沙漠狀態. 這個龐大的沈積岩山谷, 中阿瓦士(Middle Awash)山谷, 富藏520萬年前被火山的熔岩淹蓋的玄武岩層裡埋著人類和現代猿類的共祖. 分屬14個時期的地層藏著人族進化的秘密.
1990年代早期, 一隊考古學團隊已在中阿瓦士及布里半島(Bouri Peninsula)的赫托(Herto)進行挖掘. 1992年, 東京大學某位人類學家, 發現一顆臼齒. 幾日後發掘了一塊兒童的頷骨, 上面也有一顆牙齒, 這些化石和人科兒童牙齒都不同. 翌年, 團隊在依索比亞的阿拉米斯(Aramis)西方發掘了大量人科牙齒及臂骨. 同時, 又發掘了不少動物的化石, 包括哺乳類動物, 猴子和羚羊等. 這些化石推翻了科學家一直認為我們的祖先離開了森林生活後才直立走路的假設. 這個新的人科發現被名為始祖地猿(Ardipithecus ramidus), 至少有440萬年歷史.
1994年, 團隊再到該地, 找到更多的手骨, 腳骨, 脛骨, 顱骨和盆骨等化石, 並運回衣索比亞國家博物館. 1995年, 請了一位解剖學家來考察這一副女性化石, 她為現時最古老的人類始祖化石, 雅蒂(Ardi). 雅蒂既有猿類的特徵, 又有人類獨有的地方, 至少有20幾個明顯的特徵. 就以腳為例, 她擁有四隻平排的腳指, 能和人一樣直立走路, 也有一隻向外彎的大腳趾用以爬上樹枝. 另外, 雅蒂的手和手指都很長, 而且很易彎曲, 可以沿著樹林間遊走.
若學者假設雅蒂是直立行走是正確的話, 對我們對人類演化上的理解將會完全不同. 我們對人類演化史將會更長, 更早出現像猿屬的行為. 不過, 不是所有學者也認同這個看法. 有學者認為在2300萬年至500萬年間, 各大陸的猿類動物都有極大的差異, 因此認為雅蒂只是其中之一, 與人族並無關係. 關鍵是雅蒂為何要用兩腳走路? 對於這個問題, 有學者提出了討論性高的解釋, 就是性擇.
從中阿瓦士出土的21個不同性別及個體的犬齒, 其體積與人科動物的牙齒相約. 犬齒在猿類身上是用來與其他雄性打鬥的武器, 以爭奪雌性交配的權利. 雄性始祖地猿是以提供雌性高蛋白質及脂肪的食物以維持關係. 為了得到更多的食物, 雄性必須進化至兩腳行動. 而雅蒂確實和現代的猩猩不一樣, 亦即是人類和猿類有著共同的祖先, 之後各走他方, 朝著不同譜系發展.
雅蒂的發現讓學者把人類的演化方為三個階段, 可是這個界線未免太過粗糙, 只是為了方便分類. 第一階段就是始祖地猿, 一隻兩足動物, 生活在樹林之中, 其活動範圍只在非洲東部. 最大特徵就是變小的犬齒. 接著就是200多萬年到400萬年前的南猿時期. 南猿時期已演化為兩足行走的動物, 縱使腦部體積還小. 而活動範圍已遍佈整個非洲. 其特徵是走路身體會傾斜, 有巨大的臼齒. 不過, 由於到現在還沒有始祖地猿及南猿之間過度的猿人, 因此還未肯定南猿是否由地猿演化過來.
阿瓦士谷, 可說是人類演化線索的寶藏. 學者們還能找到零散的化石, 年代可追溯到580萬年前. 姑勿論日後能否還有年代更老的人族物種出土, 始祖地猿是人類和黑猩猩最後一個共祖, 接著分道揚鑣各自發展. 也許不久將來能找出從地猿時期到南猿時期的演化關係, 繼往開來的造就第三階段直立人的面世也會可能.

進化論七: 靜態默動者的至極演化(下)

達爾文除了對蘭花著迷之外, 對某種植物都十分有興趣. 曾寫過跟物種起源比, 他更關心茅膏菜. 這是一種球狀而頂端有像露珠的葉子的植物. 達爾文把蒼蠅放在茅膏菜的葉子上, 葉子很快便合上. 接著, 達爾文把生肉和蛋黃作同樣的嘗試, 卻沒有反應, 這是令他驚訝的原因. 經過一番研究, 並擴展到其他和茅膏菜同類的物種, 把他的觀察紀錄及實驗結果寫成《食蟲植物》一書, 於1875年出版.
食蟲植物是另一種演化至極的生物, 集速度, 力學, 設計及氣味於一身. 達爾文在《食蟲植物》書中對捕蠅草有細膩的描寫: 鮮紅色長得像花的東西, 傳出花蜜的香味, 吸引昆蟲停留在像花的東西上. 當昆蟲吸了一啖花蜜後, 究然間這個像花的東西緊緊閉合起來, 其敏捷度和力量, 令人讚嘆. 捕蠅草以十分之一秒的速度合上葉子. 合上葉子後, 捕蠅草會分泌出分解獵物的酶進行消化. 而鋸齒形的葉子猶如籠子般困著獵物以防逃脫. 經過一個星期多些後葉子會打開, 等候另一隻獵物.
現代生物學家能夠利用細胞與DNA的科技去解釋食蟲植物如何狩獵, 用餐以及消化. 當獵物走到捕蠅草的葉子上時, 會刺激到葉子上微小的細毛產生電荷, 令電荷在葉子的組織內升高. 當獵物觸動到第二條細毛後, 令到葉子內的電荷進一步升高, 令葉子突然合上.
另一種食蟲植物, 狸藻則以吸入式陷阱來狩獵. 這種水生植物的根部佈滿像氣球的陷阱, 細小的氣泡把水擠出去, 以一個瓣閥封著陷阱口, 防止水流入並降低壓力. 當獵物觸碰了陷阱的觸鬚, 就會把陷阱打開, 連水一起把動物捕捉進去, 從五百分之一秒間, 瓣閥再次關上把獵物困著. 同時, 陷阱壁裡的腺體會排出水並且消化昆蟲, 吸取其養分.
美國麻省中部的森林裡的沼澤, 繁殖著另一種食蟲植物------豬籠草. 這種草的葉子呈一個有蓋的花瓶, 長達三分之一公尺, 足以捕捉青蛙, 甚至老鼠. 葉子內壁擁有蠟質, 用以保護葉子不被自己從消化腺分秘的消化液浸蝕, 亦令昆蟲容易滑入消化液中. 有蓋的葉子口上佈滿花蜜, 當昆蟲吸食花蜜時, 牠便被滑滑的葉口滑倒跌入葉子中, 這些黏性的消化液把昆蟲緊緊黏著, 令其掙扎力盡溺斃其中.
食蟲植物腺體所產生的酶, 其強度足以消化昆蟲堅硬的身體以吸取養分. 不過, 也有借外力以助消化的食蟲植物. 生在北美洲酸沼及劣質土裡的紫瓶子, 瓶子狀的葉子裡還滋生著其他生物, 孑孓, 細菌等, 用以把獵物消化, 最後由紫瓶子吸收, 這是植物學家所說的反饋迴路.
環境使然, 令到植物喜愛吃肉. 大多食蟲植物都生長在貧瘠土地或酸度極高的沼澤處. 那些地方缺乏植物所需的氮和磷, 為了補充養分, 植物演化出食肉功能. 可是演化成以便捕捉動物的同時, 牠們對光合作用並沒有效率, 這是天擇的代價. 比較肉食植物與其他植物的DNA, 學者們發現牠們都是遠親. 在不同的情況下獨立而成的物種, 卻有著幾乎長得一樣的外形, 出自不同的始祖. 好似熱帶豬籠草屬植物與北美瓶子草屬植物, 都是以瓶狀葉子捕捉獵物, 但卻不是同祖.
另一個發現, 是植物都是從簡單的捕捉技巧發展到複雜的捕獵系統. 好似捕蠅草及蠅葉草, 牠們從共同祖先演化過來, 但蠅葉草只是簡單的被動式陷阱. 而捕蠅草己發展到會捲起葉子牢牢捉著獵物的精良版本. 姑勿論那種食蟲植物, 為了在惡劣環境能壯茁成長, 捕獵昆蟲為補充養分, 這是演化的奇妙之處, 亦是我們望塵莫及的地方.