編者按 :
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文化週刊推出「寰宇傳奇」專欄,敬邀南加大教授鍾正明與曾任橙縣兒童醫院臨床研究主任沈慰萍夫婦共同執筆。
兩位作者以文字與鏡頭為引,憑藉細膩觀察,穿行風景、風俗、文化、自然與科學之間,帶領讀者走進大千世界、萬物深處,探尋時間留下的印記、生命演化脈絡,以及天地萬象所蘊藏的壯闊、秩序與精妙。
前言 :
赤道太平洋上,加拉巴哥群島從烈焰與海水中誕生。島上巨龜以背甲記錄乾濕,雀鳥用喙回答飢餓;海鬣蜥潛入冷海,藍腳鰹鳥踏舞求偶。
作者親登群島,循著達爾文的足跡,以文字與鏡頭捕捉生命奇景,寫下「加拉巴哥群島探奇三部曲」,帶領讀者穿行火山與海洋,見證演化如何在漫長歲月中,將偶然化為奇蹟。( 三之二)

走進加拉巴哥的林間,一隻巨龜從樹影下緩緩現身。厚重的龜甲彷彿背負著島嶼的歲月,每一步,都走得像時間本身。
我們蹲在一旁靜靜凝視。牠抬起長頸,從容越過岩石;那雙歷經風霜的眼睛,像已看遍火山起落、草木枯榮。
加拉巴哥之名,來自西班牙語galápago,與島上巨龜及其馬鞍形龜甲相連。然而,真正令科學家著迷的,不只是巨龜的體型,而是不同島嶼上的巨龜,竟長著不同形狀的龜甲。
雙甲隨境 長頸應命
大致而言,較濕潤、草木豐富的高地,常見圓頂型巨龜。牠們的龜甲前端較低,低頭便能吃到地面青草。
乾燥島嶼植被稀疏,食物多在較高處,則可見龜甲前端向上翹起的鞍背型巨龜,較長的頸部得以伸向仙人掌與灌木。
這並不是某一隻巨龜為了吃到高處樹葉,便在一生中把頸子越伸越長;而是族群原有的差異,在一代代生存與繁殖中受到環境篩選,當一種表型能更適應環境,他的後代變能更成功繁衍,經年累月, 逐漸累積成不同外形。
一八三五年,達爾文抵達加拉巴哥群島之一的弗洛雷安納島時,當地副總督尼古拉斯・勞森告訴他,自己可以從巨龜外形判斷牠來自哪一座島。
達爾文銘記於心,雖然當時並未立刻看見它背後的演化意義。

百喙尋糧 群種分疆
真正讓達爾文困惑許久的,是一群看似毫不起眼的達爾文雀。我們沿著林木與仙人掌走著,也看到了牠們。
這些雀鳥(Finch)外貌相近,鳥喙卻各有差異:粗厚有力的喙能敲開堅硬種子;細長尖銳的喙適合捕捉昆蟲;較長而窄的喙,則便於啄取仙人掌的花、果實與種子。
鳥喙彷彿是長在臉上的餐具,透露出牠們在島上謀生之道。

今天我們將這種現象稱為「適應輻射」:一個共同祖先進入新的環境後,不同族群占據不同生態空間,在隔離與自然選擇作用下,逐漸分化成多個物種。
巨龜的龜甲與雀鳥的喙,看似毫不相干,卻共同指向一件事:生命並非永遠固定不變,而會在環境與時間中分途而行。
島上留疑 船後成思
後人常把達爾文的故事簡化成一道靈光:他看見不同鳥喙,便突然發現演化。然而,真正的科學發現,卻非如此戲劇化。
達爾文帶著標本與疑問離開加拉巴哥:遠離南美的群島上,生物為何仍帶著南美的印記?相鄰島嶼的物種,為何如此相似卻又不同?

這些問題在航程結束後繼續發酵。他整理標本、比較物種,並吸收地質、育種與人口研究等不同領域的知識。
直到他登島廿四年後的一八五九年,《物種起源》出版,「自然選擇」才成為解釋生命演化的重要科學理論。
加拉巴哥群島沒有直接交給達爾文答案,卻迫使他提出正確的問題和認真思考答案。
昔觀其貌 今探其奧
達爾文從島上的雀鳥外形看見差異,現代科學則進一步追問:這些差異如何在基因與胚胎發育中形成?鳥類演化也成為我(鍾正明教授)後來參與跨領域研究的重要課題。
像普林斯頓大學的格蘭特夫婦、哈佛大學的塔賓與瑞典的安德森等學者,在近年也將基因及發育的演化,應用到達爾文雀的研究,我們終於能從發育生物學基因層次,繼續追索生命演化的軌跡及原則。

在實驗室裡,我也以雞與鴨的胚胎觀察鳥喙發育,並發現喙部前緣具有細胞增殖區。
雞胚的增殖區較早會合並停止延伸,鴨胚則持續生長,因而形成較長的喙;生長方向不同,也能造就鸚鵡般彎曲的喙形,這些研究發現,參與胚胎發育的訊號蛋白 BMP4 (註)等分子訊號與鳥喙形態密切相關。
演化不只改變外觀,也能透過微調胚胎發育的時間、位置與訊號,雕刻出不同形態,不同大小的鳥喙。
近兩百年前,達爾文凝視雀鳥的喙,思索物種為何不同;今天,科學家走進基因與細胞,追問差異如何誕生。
巨龜仍在林間緩步,雀鳥仍在枝頭啄食,我們漫步在加拉巴哥羣島,那部寫在島嶼上的《物種起源》,至今仍未翻完。(專欄三之二)
註 : BMP4 是「骨形態發生蛋白4」(Bone Morphogenetic Protein 4)的英文縮寫,也是細胞間的「生長指令」之一,在胚胎發育時影響達爾文雀鳥喙的厚度與寬度。
下周預告 :|同是鰹鳥,不同足色藏著哪些生存奧秘?加拉巴哥三部曲最終章,將帶您看演化如何讓萬物生命各得其所。
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作者小檔案 :
鍾正明博士為中研院院士,現任南加州大學病理系教授,擅長觀察與研究,以科學眼光探尋自然秩序與生命線索。
沈慰萍曾任橙縣兒童醫院小兒腦腫瘤臨床研究主任,退休後寄情旅行與攝影,以細膩鏡頭捕捉天地風景與人文光影。
夫妻兩人共同撰寫〈寰宇傳奇〉專欄,以知性與美感交織,帶領讀者在行旅中閱讀世界。