【探索八】人類源起與物種未來

第六講‧特稿

■ 在過去200年的時間裡,人類跟酵母菌的族群增長速度相比之下何者較快?答案是人類。

圖片來源:Francesco Reginato│Getty Images

撰文張思遠

現代人類的起源與遷徙

關於現代人類的起源,主要有兩種不同的學說─分別是單一起源假說(Recent African Origin)以及多地區起源假說(Multiregional Origin)。單一起源假說認為,現代人類的祖先源自非洲,歷經漫長歲月的遷徙擴散,分別取代各地原住民,最後遍及全球,成為現代人類的始祖;多地區起源假說則認為,各地區不同人種之間,透過持續地基因交流,共同演化為現代人類。

兩說看似都言之成理,但究竟何者為真?不僅是我們,學術界也為此感到大惑不解。

單一起源假說側重於取而代之,而多地區起源假說則強調平行交流。從遺傳學角度進行探討,如果多地區起源假說成立,不同人種的遺傳多樣性會趨向接近一致的方向進行演化,因此現代人類的遺傳變異應該會幾近相同,依據單一起源假說的脈絡,原始人類離開非洲,擴散到世界各地,由於當時不存在現代交通工具或是衛星定位系統,過程中翻山越嶺、飄洋過海在所難免,近鄰地區或是容易到達的地方,則成為遷徙的首站而較先到達,例如歐洲及中東;反之,則需要經年累月的不斷遷徙探索而較晚到達,例如美洲。既然假設現代人類始祖源自非洲,則可以認為非洲原始人類擁有全部的遺傳變異,遷徙的過程中會使當中部分遺傳變異散佈於非洲以外的地區,因此,遷徙次數較少的族群,與原始人類的遺傳變異相似度較高,反之,經過反覆遷徙後到達遙遠地區的人群,親緣關係也會漸離漸遠。

有研究透過女性獨有的粒線體DNA以及男性特有的Y染色體,展開跨越數萬年時空的尋根之旅,分別對現代人類的母系以及父系祖先進行追根溯源,結果顯示,母系與父系的共同始祖,同樣來自非洲,而遺傳變異的相似度,也跟單一起源假說的推論相符,種種證據似乎都支持單一起源假說。但該學說並不是無懈可擊,例如人類學研究認為,在族群衝突的過程中,弱勢的一方不必然會面臨消滅殆盡的命運,衝突雙方往往伴隨著部分基因交換而繁衍後代,而且,原始人類取代原住民之前,雙方曾經相處上千甚至上萬年時間,在漫長的歲月裡,堅持不交流顯然比交流來得困難重重,令人不禁對單一起源假說強調的「取而代之」產生質疑。實際上,陸續有化石研究指出,原始人類與各地原住民之間,確實存在基因交流。

單一起源假說與多地區起源假說之間,並不是互斥不相容,而是各自同時進行的關係,人類行為絕不像程式般一板一眼,任性不羈,才是人之常情。

接下來要談的是,局部地區性群族起源與遷徙活動。目前南島語系民族廣泛分佈於太平洋及印度洋各大小島嶼,東起復活節島,西到馬達加斯加島,南至紐西蘭,北達台灣。關於南島語族的起源,學說上有早班車(early train)跟快速列車(express train)兩種說法─早班車說認為當年部分南島語族早早地從中南半島啟程,首站到達台灣,經過跨世代的冒險旅程,最後逐步占據各個適合居住的島嶼;快速列車說則主張在台灣啟航,雖然為時已晚卻在更短時間內擴散完成。

兩說同樣看似言之有理,那麼何者為真?學者對此眾說紛紜。

假設南島語系發源自台灣,則台灣原住民所擁有的南島語種,應該最為繁雜,事實上,南島語族共十種次語系之中,台灣十占其九,而在遺傳學證據方面,有粒線體研究顯示母系祖先位於台灣;然而,同類型研究結果卻顯示母系祖先位於中南半島,Y染色體研究也表示父系始祖位於中南半島。另外,長途旅程會有相關配備隨行,因此也有對狗跟豬進行研究,結果同樣顯示其祖先來自中南半島。

有學說綜合兩說所長,認為一支南島語族先從中南半島出發,後來又有另一支從台灣出發並廣泛傳播語言文化。證據的模稜兩可,讓南島語系發源地變得耐人尋味,不過科學探索是永不止息的,如此一塊未墾地,正好作為後學不斷求知的動力。

現代人類的適應

現代人類祖先自非洲擴散至全世界,面對各地不同的水土氣象,自身需要作出調整以適應環境變化,其中膚色的改變,就是人類調整後的結果。斑馬魚不只是水族觀賞魚,還作為模式生物而被廣泛研究,金(golden type)斑馬魚由於缺乏黑色素,所以體色較野生型斑馬魚為淡,實驗透過抑制野生型斑馬魚的SLC24A5基因,結果野生型的體色由黑變淡,形同金斑馬魚,另外,對金斑馬魚植入取自人類的SLC24A5基因,結果金斑馬魚的體色由淡變黑,猶如野生型斑馬魚,由此證明,SLC24A5基因與黑色素合成有關,為掌控膚色的基因之一。更進一步發現, SLC24A5基因變異廣泛存在於歐洲人之間,由此可以解釋歐洲人普遍膚色較淺的一個原因;另外,在棘背魚族群中,有些鰓色較淡,也有些鰓色較黑,實驗證明KITLG基因產生變異會增加黑色素的合成,導致鰓色較黑,反之,則鰓色較淡,進一步發現,KITLG基因變異廣泛存在於非洲人之間,由此可以解釋非洲人普遍膚色較黑的原因之一;接著,研究發現MC1R基因變異會導致膚色較淡,而MC1R基因變異廣泛存在於亞洲人之間,由此可以作為解釋亞洲人膚色較淡的一個原因。

人體通過基因突變的方式,達到適應自然環境的效果,但人類對環境的自我調適並不止於此,所謂人無完人,人造環境通常也不會十全十美,為了獲取更大利益所伴隨的弊端,同樣需要磨練過才足以承受。

鮮乳富含多種人體所需的營養素,但喝牛奶附送拉肚子這種不愉快經歷,相信讓不少人望而卻步。有趣的是,以鮮乳為主食的嬰幼兒,並不會因而不適,原因在於,幼兒斷奶後,乳糖酶的活性會急劇下降,而乳糖酶的作用在於分解乳糖,當人體攝取的乳糖,超過體內乳糖酶所能分解的量,就會產生諸如腹瀉、腹脹等不適癥狀,稱為乳糖不耐症。實際上並不是所有人都會因為斷奶而「斷奶」,例如歐洲人,他們普遍體內存在相關的基因變異,相對而言,華人體內幾乎不存在這種基因變異,因此在斷奶後對乳糖的耐受能力會下降。推斷這跟歐洲地區歷史悠久的乳業與乳製品業背景有關,是人類為適應自身所打造環境而產生演化的結果,否則自己建立的乳源供應系統,卻不能為己所用,豈不可惜?另外,即使原本不耐乳糖的體質,透過持續少量多次攝取乳糖,也能得到改善甚至完全適應。

人類對其他物種的影響

人類為了遷徙途中的食物補充,會帶同家禽家畜隨行,這些動物就這樣隨著人類一同散佈到世界各地,但一些不討喜的物種因為體型微小也混入到團隊之中,搭著人類開出的便車向世界各地拓展,包括蟑螂、果蠅、小鼠、螞蟻、B肝病毒等,原是無心插柳,更令人意想不到的是,這些物種適應力強且繁殖速度快,最後一發不可收拾。

上述物種得益於人類遷徙活動,彌補了本身移動範圍狹小的弱點,從而成功拓展新領域,但另外一些物種也許就沒有那麼幸運。有研究通過整合大型哺乳類物種滅絕期間、大型天災發生期間以及人類遷徙到達時期,試圖找到動物滅絕與天災人禍的關連性,結果顯示,北美洲和澳洲過去滅絕物種種類明顯較非洲及歐洲為多,而且證據指出,在北美洲方面,與人類到達時間呈高度相關,在澳洲方面,則跟到達時間幾乎完全吻合,對於結果可能的解釋是:不同於非洲大陸和亞歐大陸,北美大陸與澳洲大陸在原始人類遷徙到達之前,從未有過其他人類的足跡,原居於大陸上的物種對於這樣的不速之客,還沒有準備好應對之前就迅速被滅絕。以上證據只能說明物種的滅絕與人類到來存在相關性,但並不代表物種滅絕就是人為的結果,當中還存在其他變數的影響,有可能天災巨變已經給予其沉重打擊,有無人類加入其實也無礙於該物種滅絕,人類行為只是讓既定結果提前發生而已。

地球生物歷經五次大滅絕,每次都有75%以上物種滅絕,現在,由於人類行為引起的全球暖化、棲地破壞、漁獵濫捕等不利因素,導致大量物種滅絕或者瀕危滅絕,一次由人類自編自導自演的大滅絕,是否已經逐步逼近?有研究發現,即使假設目前瀕危滅絕的物種全部滅絕,再加上過去五百年間各類群之中已滅絕物種數目,距離大滅絕判定最低指標仍然相當遙遠,意即現在尚處於安全狀態。另外有研究通過物種滅絕速率來比較自然與人為影響下物種滅絕的情況,物種滅絕速度的單位是每百萬物種每年滅絕速率(extinction/million species years)。過去五次大滅絕雖然都有超過75%物種滅絕,但物種滅絕速度一般不超過1E/MYS,就是假如有一百萬個物種,每年就有大約不到十個物種消失,然而,推估得到現今物種滅絕速度,是過去自然滅絕速度的一百到一千倍,表示縱使目前處在安全區域,但如果任由諸多不安因子持續醞釀,下一次大滅絕將會進入倒數計時。

未來

沒有麵包的日子是不切實際的,既然已知人類的增長速度遠勝於酵母菌,未來的成長步伐必然會有所調整與修正,數萬年智慧傳承的結果不會只是曇花一現,工業革命以來,世界產生翻天覆地的巨變,面對這前所未見的一切,我們只是初學者,過程中不免犯錯,因此我們需要繼續學習,不斷探索,直到找出與其他物種甚至整個大自然的平衡點,這不是能不能,而是何時的問題。
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本文整理自:101/12/01下午由王弘毅副教授在臺大應力所國際演講廳所主講之「人類源起與物種未來」的演講內容
延伸閱讀:台大科學教育發展中心探索基礎科學講座2012年12月01日第六講〈人類源起與物種未來〉全程影音

責任編輯:Nita Hsu

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