為什麼酪梨籽超大?


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說明:今天的正文還是影片(第三發惹),片長四分鐘,請將字幕設定調到中文(台灣)。

本影片出自 YouTube 頻道【當個聰明萬事通OK的】(It's Okay to be Smart)。主持人 Joe Hanson 是半路出來 賣雞排 做科學傳播的,德州大學奧斯丁分校的分子生物學博士

這次主題(又)是演化,以及生物學中與演化重要性並駕齊驅的概念:生態。guinea-pig-booboo-lieveheersbeestje-8

總結一下這次的故事:美洲有鬼。sixth如影片徵引的書《Ghost of Evoution》(by Connie Barlow, 2002)的描述,美洲大陸遊蕩著來自往日的幽靈,所以這是個鬼故事。

大家好我是科宅日冷兒,今天我要說一個鬼吃水果的故事。

從另外一種沒那麼聳動的角度來說,這是一個情郎答應愛人「等我,我一定回來」卻成了不再回來的負心大蘿蔔、陳世美的故事。

「常存抱柱信,豈上望夫臺。」「嫁得瞿塘賈,朝朝誤妾期; 早知潮有信,嫁與弄潮兒。」

「蝴蝶依舊狂戀著花,你卻錯過我的年華,錯過我轉世的臉頰,你還愛我嗎?」
......果然是超常見的主題呀。

在美洲,這一負心就是一萬多年。而從世界上消失不再回來的情郎,是曾經叱吒北美大平原和中南美洲雨林的巨大哺乳類動物們,叫做 megafauna,mega 是大,fauna 是動物群。

但情郎也沒辦法,因為它們已經客死異鄉--絕種了,這一次受害者主要是大型哺乳類的大滅絕叫做第四紀滅絕事件(Quaternary Extinction Event)發生在約一萬年前後。發生的原因有人說是氣候變遷、可能有顆彗星掉下來、加上一種超兇猛的集體獵食動物:人類到達了美洲。這次滅絕讓北美洲任何比野牛和灰熊更大的動物、南美洲任何比南美貘大的動物都從生態系裡下台一鞠躬。舊世界歐洲、亞洲、與非洲的大型哺乳類也受到了傷害,但稍微沒那麼毀滅性。

假設新生代、全新世的地球有個電子布告欄,系統訊息應該是這樣:等愣~人類到達了某某大陸/某島。等楞等愣~某某動物滅絕了。

glyptodon

按:這頁漫畫出自 1992 年哆啦A夢大長篇《大雄與雲的王國》,出場的是理應已經滅絕的雕齒獸(glyptodon)。哆啦醬的觀察力好,雕齒獸不是烏龜。它正是美洲史前大型哺乳動物的一員,皮厚又熱血沸騰,對寒冷風雪表示輕鬆以對。

植物動物的深深糾葛

【你知道嗎?】絆、羈絆在中文本來沒有「人與人情感的聯繫、命中的相會」這個意義,只是被絆倒、困住而已(亞斯伯格表示:),引申意思來自重感情的日文。好在中文原本有糾葛這個詞。

歷經一堆動物成員消失浩劫的生態系,絕對不像會是「正常」的,可以說是劫後餘生。影響所及隨著食物鏈上下擴散,像骨牌一樣一個個倒塌--例如大型草食動物消失後,大型食肉動物和食腐動物自然也沒得活。不過,居然一直到最近才有科學家驀然想起,動物消失之後植物也可能受害。

一個重要觀察:植物沒有腳、和翅膀,不會走也不會飛(廢話)。所以一生中重大的時刻往往要借助動物完成。例如植物的情慾交流--授粉,就是借助昆蟲、蝙蝠把花粉帶來帶去。植物的分娩--種子的散播,則常常借助動物的腸道。

少數例外是些自力更生的植物。【你知道嗎?】蒲公英的種子我們都知道是用絨羽飛行、藉風力來傳播,不經動物。但她(蒲英全是的)居然連情慾交流都省了--無性生殖,也就是不需要花粉就能產生種子,根本不需動物幫忙。(無性生殖是個危險的策略,詳見《生命的躍升》一書。)

>為什麼一定得要動物把種子吃進去,從另一邊出來才發芽?

再掉個書袋,藉由這種,呃,動物腸道的方式散播種子的植物,有個蠻酷的術語叫 endozoochory,endo- 裡面,zoo- 動物,-chory 散播。

同理類推,myrmecochory 這個看起來很可怕的字,就是 myrmeco- 代表螞蟻,加上 -chory 散播而成的,這是講一種澳洲的金合歡樹,它的種子頂端有一球油質的餌,吸引螞蟻把種子搬回窩裡,只把一小坨高熱量的油質吃掉後,種子原封不動丟進蟻窩底部溫暖潮濕、通常接近水源的垃圾堆,種子可以悄悄在那兒發芽。有種竹節蟲甚至利用這種植物和螞蟻的共生關係,把自己的卵弄成和金合歡種子一模一樣,一樣包含油質餌,使得他們能蒙混被帶回蟻窩,最後一樣被丟進螞蟻垃圾場,在那邊孵化--剛孵化的竹節蟲若蟲還擬態成螞蟻,獲得保護,等到差不多該脫皮變成成蟲了才從蟻窩離開。

講動物奇觀講到完全離題了XD 總之,植物的果實的存在,如影片所說,完全是一個圈套、幌子,就像 PORTAL 裡的蛋糕: It's a lie, a sweet sweet lie.

anachronistic_fruits-page2圖片來源 TropicalFruit圖片來源

生產一個果實、無論是果肉甜滋滋軟嫩嫩的熱帶水果:酪梨、木瓜、釋迦、番茄、鳳梨、芭樂(以上全都源自美洲),或是掛了滿樹的堅硬豆莢內有糖份:例如阿勃勒、鳳凰木、羊蹄甲、肥皂莢樹、羅望子(以上是豆科蘇木亞科植物,分布於全球),都需要花費植物誇張多的能量。這麼多卡路里的用途不會是給人類充填餐盤,應該對植物有等量的好處才合理。這個好處就是:吸引大型動物的味蕾。

舉個例,原產於亞洲的熱帶水果也不少,芒果的籽也誇張大,更不用說長得像凶器的菠羅蜜和榴槤。在野外,亞洲象蘇門答臘犀牛很喜歡吃它們。動物生態學家研究犀牛和象的糞堆,數出包括它們在內的二十幾種植物種子。

是滴~在亞洲,雖然仍有些大型動物滅絕,例如「獨角獸」犀牛:板齒犀。但所幸並未全滅,非洲也是,所以亞洲與非洲的植物一直延續著這份與大型哺乳類的關係。熱帶水果果實這麼軟嫩又豐碩,可以說是為牠們量身打造的。

讓巨大動物當自己的果實傳播者的好處很明顯:體型大,覓食領域就大,同時食量也大,在飽餐數百顆果實之後,像貨運列車一樣長距離、大運量,咚咚咚開往幾公里以外的下一站「卸貨」。

留個問題不解答時間:動物自願長得大的理由是?有何優缺點?這是生態學中重要又有趣的問題。

【你知道嗎?】犀牛在自己的領域裡會固定挑一個地點上廁所。事實上,在人類以前各種動物早就發明過公共廁所了。(詳見 BBC Earth 報導 [英])


 

植物的果實除了卡路里超級揮霍之外還有一個弔詭,對大多數果實而言,只要果肉存在,種子的胚胎就會接收到一種化學訊號而被迫休眠。掉在果樹下的落果極少發芽就是因為果肉的存在,而當果肉終於腐爛時,真菌已經差不多將種子內的胚胎殺死了。單單是藉由動物的嘴去除果肉就能增加種子發芽機會。

Drupe_fruit_diagram-en.svg

核果(drupe)的構造 [圖源]

而對於整顆吞進去的種子而言,另一端一起出來的......青菜水果的另一種形式:糞堆,還對植物種子有保護作用,這是因為覬覦種子的昆蟲大有人在,試想我們在台灣吃蘋果、芭樂時,吃到果核時偶爾會面臨的蟲蟲驚嚇,動物的消化液能在蟲蟲得手種子前將其通殺。比起野外掉在果樹下腐爛的果實--暴露在細菌、真菌與昆蟲的威脅中,草食動物的糞堆居然是種子寧可選擇的躲藏地點--讓我想起剛剛講到的,蟻窩底層(謝絕昆蟲,只有屍體)的垃圾堆。

種子通常會有毒素或苦味、甚至在辣椒則是辣味,以防動物不只吃了果實連種子都想染指。例如說木瓜籽就有嗆辣胡椒味,曾經被美國人作為胡椒替代品,但大地懶只要一口吞下去就得了。而鳥類則是感覺不到辣椒的辣味,鳥也沒有牙齒,辣椒的盤算是被鳥吃不但不容易讓種子被嚼爛,還能搭便車飛很遠的(無花果和雀榕打著一樣的算盤)。但鳥類幫助消化的砂囊(胗, gizzard)是種子的大敵,但吃水果的鳥類的砂囊比較沒那麼粗糙,以避免磨破種子--不是真心貼心,只是因為很多水果籽含有對他們而言的劇毒,例如氰化物。這叫道(盜)高一魔高一丈。

種子為了存活過動物消化道還能發芽,常常加強種子的保護層(想想芒果),這防護層甚至必須要經過一番摩擦產生破洞之後,內部的胚胎才會發芽。原意是防護的特徵這下反而讓種子更加沒有動物就更難發芽了,是為弔詭。園藝專家都知道,一些樹的種子必須用砂紙、銼刀磨一磨、甚至稀硫酸泡一泡--稱為破皮處理(scarification)才容易發芽--根本是模擬動物消化道在做的工作,由此可見植物對動物的依賴。

正是亞洲與非洲的熱帶水果與大型動物的相得益彰,凸顯出美洲熱帶水果特別的生不逢時(anachronism)--這個字 ana- 指的是反向,chrono- 指時間,-ism 名詞詞尾指現象。就是說水果和動物沒有同步率 400%,不是 synchronized(syn- 相同) 的,像奧運雙人跳水只來了一個選手一般殘念。

酪梨籽過於巨大而無人能完美配合把他吞下,這特徵就像是癡癡等著情人回來的一方,還留著兩人相處時發展出的舊習慣一時改不掉。對植物動輒一百歲才成熟的樹種來說,一萬年說長也不是十分長。

我們可以擴展生不逢時這個概念到痕跡器官--曾經在生物祖先有用的構造後來用不著了,像人類的盲腸、鯨魚的後肢。

童年惡霸的陰影歷久彌新

在美洲熱帶水果的立場,消失的是與之互利的大型動物朋友。但也有另一種可能,消失的是天敵,這時候留下來的就是當初抵禦天敵、現在顯得完全沒用的一身防禦技能。

NZ shrub divaricate

圖片來源:還記得恐鳥陰影的樹

美洲叉角羚奔跑的速度可以比擬非洲獵豹,現在美洲根本沒有跑這麼快的掠食者。大有獨孤求敗的感覺。

紐西蘭有不少種灌木有種非常奇怪的生長方式(divaricating),如右圖。灌木在分支的時候角度很大像劈腿,因此「分支的分支」就會往回長,最後使整顆樹長得像錯綜複雜的編織品。這種排列方式很沒有效率:枝枒會遮擋彼此的日照。

假設中的解釋是:紐西蘭的灌木長久以來都面臨著可怕的威脅:高達三公尺、兩百五十公斤,草食性的恐鳥(Moa)。交織成一堵牆一樣的結構可以讓恐鳥失去興趣轉而吃別人,至少保護中心部位的嫩芽。但恐鳥已經,在毛利人到達之後不久,等愣~滅絕了。

美洲的十三年蟬和十七年蟬,有著超久、甚至還是質數的蟄伏期。有種假說:他們可能是為了躲避某種同樣是週期性孵化的天敵,寄生蟲之類的。不停微調自己蟄伏的時間,最後調整成一個和寄生蟲孵化周期「互質」的週期,超多代不用相見。而在過去的某個時刻這種寄生蟲絕種了,蟬只是還沒打算把週期調回來。

人類身上有沒有這種天敵的影子?開玩笑,當然有,而且這種天敵還沒絕種,它就是有史以來害死最多人的寄生蟲疾病:瘧疾。人類在漫長的淪為瘧疾原蟲(和蚊子)網羅的歷史中,甚至發展出了置之死地而後生的方法對抗瘧原蟲:那就是赫赫有名的三種「血液遺傳疾病」--蠶豆症鐮刀型貧血、和海洋型貧血。遺傳到混合顯性與隱性的人(Aa)得到瘧疾的症狀較為輕微、較少致命,有保護作用,這是因為紅血球變得稍微脆弱。但遺傳到兩個隱性(aa)的人會發病,比瘧疾更糟糕。但只要瘧疾滿天下,得到 Aa 好處的人比 aa 壞處的人多就划得來,這就是演化的冷酷算盤。

那麼,證據哪裡才能找的到呢?

有個說法是:「人類的悲劇,一大來源是世界變了,但人心(概念與信仰)沒有跟上。」

演化的「生不逢時」(anachronism)現象到目前為止,有新大陸vs亞非的大型動物與水果互動、傳播種子生態行為可做為平行對照,是一個類比,間接證據。可是直接證據非常難取得,因為潮濕的熱帶不是化石形成的最好環境,也就是說研究古生物食性的利器:糞化石(coprolite)在腐爛分解作用全速運轉的熱帶可遇不可求。也許洛杉磯著名的瀝青坑中,保留的成千上萬具動物遺骸中,可以找到「大地懶吞不吞酪梨籽」的第一手證據。此外遺傳學也能提共一些證據,不一。

只是,理論(一個看樣子還不錯的故事)和真理的分別,在這裡似乎不是很重要,而是有了這種「過去的歷史影響今天的生態」的概念架構,所以?然後呢?能幹嘛?

答案可能在另一個影片中:
[中文字幕有,我有參與到線上翻譯工作 (噢,這還真湊巧)]

按:喬治‧蒙比歐(George Monbiot)是大力倡導環境保護的行動派、衛報等媒體的專欄作家。

這概念的用處,大概是--第四紀滅絕事件讓美洲大型動物消失,生態系之網像是破了一個大洞,整體的穩定性都大不如前。目前我們還沒辦法複製長毛象,但我們能野放其他動物去補全,雖然效果不如原本,但起碼能稍稍替代失落的生態角色,聊勝於無。

在《Ghost of Evolution》的第九章,作者提到她與「生不逢時」理論提出者 Daniel Janzen 和Paul Martin 博士的對話:「對於植物來說,也許它們根本不在乎來吃水果的是大地懶還是其他物種,唯一重要的只有它們的果實、籽的構造與那副腸胃匹配不匹配。」

還有「就某種意義來說,植物(因為它們生老病死的時鐘比動物漫長很多倍)的所有特徵都或多或少不太合時宜,動物生生滅滅、體型變大或縮小,單一一種特徵不總是管用,配合不了所有動物。」

所以與其從物種演化的角度,從生態穩定度的角度來看這現象會更合適。生態的意思其實就是動物與動物、植物與動物、[各種排列組合]...... 之間的所有互動,每一對互動都是這張網上的一條線。有越多互動的可能,這張網會更有韌性、彈性--每種動植物不只有一種存活的方法,總是有備案,則抵禦變遷的耐受度越強。

現在在全球溫帶的大城市廣為種植做行道樹的銀杏,如影片所述,兩億年前曾是優勢物種,遍布全球,但在各種因素的打壓下,最後退居於中國浙江天目山的佛寺附近,若不是被古代人發掘了觀賞價值,很可能撐不了這麼久(銀杏葉萃取物防失智、健腦的藥用效果目前證據不支持。重複一次,銀杏很可能沒有屁用,吃心酸的。)

筆者認為這可能是以後地球大部分生態的樣子--以人類這種園丁猴子的價值觀為中心形成的經濟作物/園藝生態鏈。這是多麼既單調又脆弱的結構。

雖然說相對於恐龍的地質年代中生代,新生代被稱為是哺乳類的時代,可是事到如今哺乳類好像除了人類與他們快樂的朋友們--牛、羊、馬、家鼠、和貓狗--之外都活得很悽慘呢。我想未來人應該會把第四紀滅絕事件編年定位成:全新世/人類世滅絕事件(又稱為第六次大滅絕)的前奏吧。

有夠巧的是,哆啦A夢大長篇《大雄與雲之王國》就是在講人與生態保護的故事,強烈推薦延伸閱讀。藤子 F. 不二雄歷久不衰,大可再戰(看)二十年。

 

科宅日冷人,吃水果時別忘記:粒粒皆幽靈,我們下次見。本文共5096字,第一則字幕有1554字。

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十一月 17th, 2016 by