《下一個物種》:大自然偏好生物多樣性,那麼將會出現新的人種嗎?

《下一個物種》:大自然偏好生物多樣性,那麼將會出現新的人種嗎?
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我們想讓你知道的是

物種形成,也就是所謂的種化(speciation),除了主要的異域種化(allopatric speciation)和同域種化(sympatric speciation)之外,還有邊域種化(peripatric speciation)及鄰域種化(parapatric speciation)兩種變化形式。

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文:麥可.湯納森(Michael Tennesen)

超越智人

二○一二年春天,哈佛商學院生命科學計畫的創始人,胡安.安立奎(Juan Enriquez)站上在多哈舉辦的TEDxSummit講臺(TEDx是TED旗下的國際單位,而 TED則是以紐約為根據地的非營利機構,創立宗旨在以簡潔有力的會議演講傳播劃時代的想法),丟出一個吸引許多聽眾注意力的問題。他的演講內容著重於生命史,從大霹靂開始,到恆星的誕生、銀河系的形成,以及太陽、地球和人類扮演的角色,時間橫跨一百四十億年,空間牽涉無數星體。他向聽眾拋出問題:這一切究竟有什麼目的?為了回答這個問題,他切換到下一張投影片,出現了潘蜜拉.安德森(Pamela Anderson)和麥可.傑克森(Michael Jackson)的照片——說明人類是生命演化的偉大目標,人類是最高等的生命形態,此後演化作用再無高峰。

隨後他又問:「這麼想是不是有點傲慢?地球上曾經有二十五種左右的人種,難道不會再出現其他人種?」

的確,為什麼不會呢?再者,萬一我們真的迎來自己的滅絕呢?許多科學家相信,演化主要作用在各種變化的前線。

七萬七千年前,在非洲一個位於峭壁之上的石灰岩洞裡,坐著一名俯瞰印度洋的人類,清涼的海風拂面,他就著一簇小火堆取暖。撿起身旁一塊尖銳的石頭後,他在另一塊紅褐色的石頭上畫下了交叉線,科學家聲稱這是目前已知人類史上最古老的複雜圖案設計,證明人類具備以符號溝通的能力,在科學家眼裡,這是智人和當時其他原始人有所區別的關鍵。

他走出非洲,踏上大遷徙的路程,進入由其他人種占據的領域,而符號溝通能力以及石頭打造的工具和武器給了他相當的優勢。八萬至六萬年前,智人首度抵達亞洲;四萬五千年前,澳洲、巴布亞新幾內亞和印尼的土地上,都有智人的身影。

這時候的地球可能有四種不同的人種:智人、佛羅勒斯人(Homo floresiensis)、尼安德塔人和丹尼索瓦人(Denisovan)。丹尼索瓦人是目前最新發現的人種,科學家根據一小段在西伯利亞阿爾泰山脈上丹尼索瓦洞穴中發現的食指指骨,判斷他們的存在。不過,能夠繼續存在,而且是唯一留存的智人,才是最後贏家。

卡克倫和哈潘汀認為,受到距離和地理限制的人類族群在過去五萬年間發生了明顯的演化。在他們的著作《一萬年之間的大爆發》中有這麼一段話:「你不可能把芬蘭人誤認為祖魯人,反之亦然。自從人類離開非洲之後,遺傳組成確實出現了變化,而這些變化在不同族群中形成了明顯的特色。」

芝加哥大學的經濟學家勞勃.弗格(Robert Fogel)在研究美國奴隸制度的影響時發現,過去幾個世紀,尤其是最近五十年來,整體而言,美國人的身高變高了,身形更結實,壽命也變長。一八五○年,美國人的平均身高約一百七十公分,平均體重約六十六公斤;到了一九八○年,美國人的平均身高約一百七十八公分,平均體重將近八十公斤。有一群經濟學家就此進行廣泛的統計調查,發現全球皆然。

醫學的進步、更好的營養攝取、更優良的工作環境,讓人類獲得生物上的優勢,壽命就是最顯著的例子。智人最先出現在非洲時,預期壽命平均為二十歲;一九○○年,人類的平均預期壽命為四十四歲,如今更是逼近八十歲,幾乎在一百年間翻了一倍。這些因為健康和醫學進步而改善的特徵,都能夠經由父母傳給下一代。

那麼,新的人種即將出現了嗎?

新物種如何演化出來的?

前面我們曾經提過,在物種繁多的狀況下,大自然可以表現得更好。地球上只有一種人種,的確是不太自然的事。地球史上,多種人種共存才是常態,而非今日單一人種獨霸地球的狀況。大自然偏好生物多樣性,無論哪種動物,如果只存在單一種類,就存續而言絕對不是好事。不過,新物種到底怎麼演化出來的?

物種形成,也就是所謂的種化(speciation),除了主要的異域種化(allopatric speciation)和同域種化(sympatric speciation)之外,還有邊域種化(peripatric speciation)及鄰域種化(parapatric speciation)兩種變化形式。地理隔離造就異域演化,至於同域演化則是物種在有同種個體存在的狀況下,依然發生演化,如湖中的魚可能分布於不同水層,有些在上端,有些在底端,隨著時間逐漸演化為不同種類。食性的不同也會驅動物種發生演化,如葛蘭特在加拉巴哥群島上研究的雀鳥。雖然,葛蘭特尚未記錄到明確的種化現象,但藉著研究不同大小的種子如何形成雀鳥嘴喙大小的選汰壓力,以及選汰壓力下新物種如何形成,他幾乎可以確定這些雀鳥之間必然會發生種化。

一九四○年代,加州大學柏克萊分校的羅伯.史德賓斯(Robert C. Stebbins)研究一種小型蠑螈。他認為,劍螈屬(Ensatina)的蠑螈原生於俄勒岡州,隨後往南移動,分布於加州中央谷地(Central Valley)兩側山脈之間,谷地地面乾燥炙熱,不利蠑螈生存,率先南遷的劍螈族群於是演化出好幾種亞種。為了適應不同的環境,每一種亞種體表的顏色及圖案各不相同,即便在谷地周邊的山脈之中,不同亞種的蠑螈生存領域互相重疊,彼此也能夠雜交,然而,當牠們與在中央谷地南端的爃螈再次相遇時,彼此間的差異已經大到不容雜交,這樣的生殖隔離就是種化的最低要求。

但我們是不是過於強調地理隔離對新物種形成的影響?

我們能發生同域種化,在現代的智人中分出新人種嗎?人類族群中要存在著怎樣的演化壓力才有可能讓新人種誕生?卡克倫和哈潘汀研究文化隔離如何改變我們祖先的遺傳密碼。這兩位科學家推測,早在中世紀時,歐洲猶太人的遺傳物質就已經和其他人類族群出現隔離現象,隔離他們的既不是海洋,也不是山脈,而是因為猶太人禁止異族通婚的教條,外人對猶太人的歧視更加強了這種隔離效應。中世紀時,猶太人與非猶太人通婚,以及外人皈依猶太教,都是少見的情形。

聰明,是導致猶太人和其他人類族群形成文化差異的主要特徵,就像薩摩亞人(Samoan)有壯碩身形,圖西人(Tutsis)有高挑身材,以及斯堪那維亞人能夠耐受乳糖。猶太人體內可能發生幾個和神經脂質(sphingolipid)有關的突變,導致神經組織中累積了脂質或脂肪分子,進而強化神經訊號的轉換,提升神經元之間的連結程度,而神經元正是中央神經系統的基礎架構。

中世紀時期的阿什肯納茲猶太人(Ashkenazi)或東歐猶太人從事金融、地產買賣、商業活動等需要分析性思考和文化理解的工作,使他們經常擔任基督徒與回教徒之間的中間人。這些都會產生可遺傳的影響,隨著世代繁衍,比起第一代的猶太人,他們的後代愈來愈適應環境,分析能力也愈來愈好。

哈潘汀和卡克倫表示,在所有已知的人類族群中,歐洲猶太人是智商最高的一群,他們的智商平均介於一百一十二至一百一十五之間,其他歐洲人的平均智商大約為一百。不過,猶太人的基因庫缺乏多樣性,所以罹患某些遺傳疾病——如戴-薩克斯病(Tay-Sachs disease)、高雪氏症(Gaucher disease)、家族性自主不良(dysautonomia familial)及兩種形式的遺傳性乳癌的機率是其他歐洲人的一百倍之多。

這就像能夠抵抗瘧疾一樣,是一件有利也有弊的事情。歐洲猶太人雖然受到一些嚴重疾病的影響,但他們的腦子顯然比較聰明。猶太籍傑出科學家的數量是他們在歐洲和美國人口占比的十倍之多。過去兩個世代以來,諾貝爾科學獎得主超過四分之一是猶太人,然而他們的全球人口占比不到六百分之一。顯然,除了文化隔離,在不同文化之間勝任困難的白領階級工作——長途貿易、管理農場及地產、徵收稅賦對數學和科學能力是一種極好的訓練。

同域種化有沒有可能通過其他途徑實現?來自哈佛大學的安立奎認為,「宅男宅女症候群」(sexy geek syndrome)讓同域種化確實有可能發生。和人群隔離的電腦工程師彼此之間互相通婚,人類或許就會產生種化。這樣的狀況早已存在位於加州山景城,人稱Googleplex的Google總部;這裡就像一座校園,到處可見穿著牛仔褲的員工,他們要不是溜狗散步,要不就是騎著腳踏車兜風,或在排球場上揮灑汗水。Google派遣豪華的交通車接送員工上下班,卻也斷送了他們與非Google員工接觸的機會。

Googleplex是一棟挑高的建築物,大量自然光傾瀉而下,辦公室採開放隔間,內部有許多自助餐廳,員工可以圍坐在桌子前,或討論邏輯演算法,或聆聽搖滾樂,同時享受免費的美食,甚至還可以帶著狗一起上班。Google犒賞員工的方式令人嫉妒,除了高額的工作報酬、一應俱全的工作環境,員工每週還能有一天專心研究個人的計畫,人人都有機會成為下一個賴利.佩吉(Larry Page)或謝爾蓋.布林(Sergey Brin),叫人如何離得開這環境?

這般隔離有朝一日能促使新人種誕生嗎?或許有可能,畢竟電腦工程師經常一天工作十二小時,這大幅局限了他們尋覓好對象的機會。

我們能改變自己的遺傳基因嗎?

人類已經能夠改變動植物的遺傳組成,我們能改變自己的遺傳組成嗎?我們其實不需要坐等天擇插手,現在就能開始。現代醫學能從被動式的反應走向主動式的個人化疾病預防,基因定序功不可沒,而基因定序所需的成本也不斷大幅向下修正。一九九○年,人類基因組計畫建立之初,要解讀一個人的完整基因組,需要三十億美元;二○○一年,成本降為三百萬美元;二○一○年,個人基因組完整解序要價低於五千美元;二○一二年,不用一千美元就能解開個人的基因組序列。照這個速度發展下去,十年之內,個人基因組完整解序的成本大概只需要十美元。

隨著基因檢測愈來愈普遍,從遺傳物質著手改變生理上的弱點也將愈來愈盛行。安潔莉娜.裘莉就是因為體內有一個讓她特容易罹患乳癌的基因,因而進行了雙乳切除手術。裘莉的例子只是個開端,未來或許我們能夠直接改變基因,而不是改變基因影響的結果。但這麼做的壞處在於,許多基因並不只有單一功能,為了符合想要的結果而改變基因,可能會發生意想不到的後果,眼前勢必有一條試誤學習的路要走。

基因工程能夠發展,背後究竟有什麼強大的推力?華盛頓大學的沃德教授認為,父母就是強勁的選汰壓力,畢竟許多父母都希望下一代能夠活得久、長得好看、頭腦又聰明。二○○九年一月,沃德在一篇發表於《科學人》(Scientific American)的文章中寫道:「如果孩子既聰明又長壽,好比智商一百五十,壽命一百五十年,那麼他們就能生下更多後代,並累積比我們更多的財富。」在社交場域中,他們會受到同類人的吸引,這也有可能導致人類發生種化。

希望孩子有聰明的腦袋、合宜的身高或體重,父母的願望就是驅使設計基因(designer gene)的重要推手。這些考量恐怕不只是推動設計基因的主要力量,還推動了設計嬰兒(designer children)的風潮。史丹佛大學的傑克森教授說道:「如果女性能從雜誌末頁的訂購單訂購布萊德.彼特的精子?或者更進一步,如果他們能從型錄上為孩子搭配威爾.史密斯的笑容和喬治.克隆尼的眼睛?人種會因此發生徹底改變。」

如果我們可以改變男性的基因,使他成為一名完美的士兵?哈潘汀這麼說:「中國人經常面不改色地討論這個話題。」打造一名完美的士兵,或者,一個完美的核子物理學家,你說如何?

人體內每一個細胞都蘊含著每個人完整的基因組,換句話說,每一個細胞都有一份你的遺傳藍圖,可以藉此打造一個完整的你。二○○九年,中國科學家成功將小鼠的皮膚細胞轉變為幹細胞,再讓這些幹細胞重新生長、分化,最後成了一隻活生生,可以正常生殖的小鼠。

這隻名喚小小的小鼠從母親的皮膚細胞衍生而來,這件事說明了在理論上,用你的細胞打造出一個你的複製人應該是可行的。記得複製羊桃莉嗎?儘管複製這件事並未得到社會風氣的響應,但各位覺得再過多久,某個人覺得自己實在特別,必須多打造幾個自己的事情就會實現呢?從皮膚細胞複製出一個完整的人、隨心所欲地改變體內器官,都有可能導致新人種大爆發。

心智上傳

關於複製,還有其他不同的做法,將你的心智上傳到資料庫就是其中之一。麻省理工學院的合成神經學家艾德.波伊頓(Ed Boyden),目前正進行人腦造影的研究工作。人腦中有超過一千億個運算元素,艾德設計了一套方法區分腦部的迴路。他利用從藻類中分離而得的物質來活化特定的迴路,並使其發光,藉著觀察發光現象來瞭解小鼠活動四肢、產生視覺、觸覺或嗅覺時,腦子裡究竟發生了什麼事。

為了對此有進一步瞭解,我跳上從倫敦前往牛津的高鐵,再坐上繞行牛津校園的計程車,沿途看見我從英國偵探劇集裡看到的那些氣派且莊嚴的古老建築物,最後終於來到位在牛津校園旁邊的人類未來學院(Future of Humanity Institute)。

身高中等、體形苗條且看來自信又睿智的尼克.巴斯騰(Nick Bostrom),在他的辦公室二樓和我碰面,當時他正俯瞰著歷史悠久的牛津城。巴斯騰經常思考人類生存所面臨的各種威脅,試想它們發生的可能性,以及我們該如何應對。他認為,科技發展的速度之快,讓我們根本來不及瞭解科技對人類的危險性。

那是個陰天,我們談論著有關心智上傳的可能性,不過,巴斯騰並未忽略這件事的危險性。他認為,隨著科技加速發展「到了某個時間點,當心智上傳已經可行,或許我們會將人腦轉換成軟體」利用高解析度技術掃描切成薄片的人腦,將所得的資料上傳到電腦裡,巴斯騰認為這樣的未來已經在不遠處。

如此一來,當人類拋去身體,或者身體已經過於衰弱之後,就能把心智上傳到電腦裡儲存起來。「罹患絕症或想要長生不老的人,會是這種科技發展的主要助力」巴斯騰如此說道。他認為,我們的神經架構或許可以存在於電腦裡,但我們的心智有可能「存在現實世界的機器人身上,或是虛擬世界的虛擬人物身上」。

電腦遊戲的世界裡已經有這樣的先例。由舊金山林登實驗室(Linden Lab)開發的《第二人生》(Second Life)是一款 3D線上遊戲,讓玩家可以透過個人電腦和其他玩家產生即時互動體驗。這款遊戲的註冊玩家有數百萬人,玩家們在這個人人生得俊俏美麗的世界裡到處閒晃,或在城堡周邊散步,或在荒島上或其他美侖美奐的 3D環境裡流連,和無數的線上玩家碰面、聊天,甚至發生虛擬的性關係。林登實驗室的報告指出,玩家平均每週花二十小時在這些虛擬環境裡逗留。

巴斯騰認為,一旦社會結構也可以上傳,就有可能把人類的能力畫分為不同區塊,用以執行不同任務。畢竟,花錢雇請數學高手絕對比自己在那兒加減乘除來得更有效率。人工智慧的發展目標之一,就是讓人人都能接觸人類所有的智慧,倘若我們之間全都透過軟體來連結,就能更輕易地達成這般願景,在巴斯騰眼裡看來,人類將因此自然而然地發生特化(specialization)。

一旦人類的專長特化變成標準作業,複製自己也就成了理所當然的事,這麼做可以增加個人的價值和資產。巴斯騰認為,還是會有人喜歡凡事親力親為,好比拾花捻草或編織毛衣的愛好者,但是在不需要這些嗜好的人面前,他們就失去了競爭力。在什麼都能上傳的世界裡,工作之餘要休息放鬆之類的老生常談終究會消失,因為軟體不需要休息。

巴斯騰可以預見,在這樣的世界裡,虛擬生活將分為兩類。其中一類將複製目前的人類價值觀,以幽默感、愛情、玩樂、藝術、性、舞蹈、社交、享受美食等行為來滋潤生活。儘管在人類過去的歷史上,這些行為可能有助於人類適應環境,但巴斯騰想要知道在未來的世界裡,它們是不是也能發揮一樣的功用。「在未來,不間斷的高強度苦差事——單調且重複的工作 或許能夠將人類適性提升至最大程度,這些事情若能對經濟有所改善,大概會為某些產業帶來八位數的成長」巴斯騰如此說道。

在巴斯騰眼中,只工作不玩樂的生活形態,將是未來的上傳世界中最具競爭性的強大力量,他稱之「適性最大化」,而上一段提到生活類型則是他口中的「快樂過生活」。他認為「適性最大化」終究會中就會取代「快樂過生活」,畢竟後者仍擺脫不了玩樂的習性,對於今日的人腦而言,快樂過生活還過得去,但當未來人腦都已轉變成軟體的時候,玩樂就顯得沒有必要、浪費時間而且毫無產能。

若是這樣下去,未來的世界裡人人將過著適性最大化的生活,或是,那些快樂過生活的擁護分子雖然繼續存在,但他們只能偷偷摸摸地享樂。

巴斯騰認為,到時如果我們仍希望生活中偶爾有些調劑,可能需要立法對適性最大化的生活者課稅,同時對快樂過生活的人提供補貼,好比把一部分的社會資源投入擁護快樂生活的基金會。對於可能威脅到人類價值的人工智慧發展,我們或許還要立法加以限制。說到人工智慧,這又是巴斯騰的另一項隱憂。

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書籍介紹

本文摘錄自《下一個物種:一場橫跨46億年的生態探險,從微生物、恐龍到現代智人,看生物如何輪番上陣,未來又會是誰統治地球?》,臉譜出版
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作者:麥可.湯納森(Michael Tennesen)
譯者:陸維濃

第六次大滅絕後,會是誰稱霸地球?
46億年的演化史中,是否隱藏了科學家欲知的答案?

如果魚類盡皆消失,剩下水母和美洲大赤魷占領海洋;
如果抗生素失效、超級細菌肆虐全球、肺結核捲土重來;
如果日漸加劇的沙漠化讓繁榮城市變成覆滿砂土的鋼筋與破牆……
第六次大滅絕真的會到來嗎?人類會面臨怎樣的命運?

即使當代科學突飛猛進,頂尖科學家仍然無法準確預測地球的未來。但以歷史為鏡,從億萬年來各種生命的演化,反觀人類目前面臨的處境,或許就能隱約推測出未來的地球模樣。

擅長書寫「冒險科學」的科普作家麥可.湯納森,透過如攝影鏡頭般的文字,帶領讀者走過世界各地,從所見的景物及遺跡,訴說一段段的生態傳奇,讓46億年的演化躍然紙上。

從演化歷史看來,人類不是地球唯一曾面臨生存困境的物種,生物的興衰都有先例可循——

你將跟著湯納森一同攀上非洲峽谷、熱帶雨林,及潛入深海底部,理解滿嘴毒牙、體型纖瘦,有「恐龍切片機」之稱的「鱷形超目動物」,雖能躍出水面追逐獵物,但最終仍難逃滅絕的宿命;探究為什麼只有小學生身高的巧人,光靠花豹吃剩的腐肉維生,就能在人類發展歷史中占據重要的篇幅;智人又是怎麼透過文字與文化抓住優勢,成為目前最成功的物種;湯納森甚至會帶你看美洲大赤魷如何在海洋生物衰退的時代成為後起之秀,甚至被視為下一個海洋霸主……

雖然有些信仰科學的人,不認為消失的厄運有一天會臨到人類頭上,甚至相信近年來的太空科技、人工智慧和基因工程發展,讓人類愈來愈有永生的希望,但人類仍舊可能來不及逃離地球,或末日前就先自我毀滅。

儘管對於未來誰也沒有百分之百的把握,但湯納森認為生態系和物種正不斷消失,人類將在滅絕或是演化成新物種之間抉擇。度過大滅絕之後的生命,會以不同形態在地球上生活,且保有與過去相同的生命彈性。

人類將會演化成新的物種,繼續稱霸地球嗎?
或者,若有下一個物種取代智人,牠會是什麼樣貌?
透過本書,我們能從演化中找尋蛛絲馬跡,探究人類與地球未來的各種可能性。

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Photo Credit: 臉譜出版

責任編輯:翁世航
核稿編輯:潘柏翰