一位沒有科學文憑的自然學家,憑自學發掘地衣隱藏多年的共生秘密

一位沒有科學文憑的自然學家,憑自學發掘地衣隱藏多年的共生秘密
Photo Credit:科學人雜誌

我們想讓你知道的是

科學界一開始漠視史溫德納的發現,但如今已把地衣視為共生現象(生物間互利的交互作用)的代表。自此之後,科學家在大自然中陸續發現許多共生現象,包括生活在人體內的數兆個微生物。

撰文:吉斯(Erica Gies)|翻譯:王心瑩

戈瓦德(Trevor Goward)讓我走在前面,配合我的步調穿過這片混合林。他這樣走是一大「讓步」,因為他身高192公分,四肢修長,總是快步走在隱隱可見鹿跡或熊跡的難辨小徑上,穿越他這塊鄰近加拿大卑詩省立威爾斯格雷公園的土地。不過他主要目的是想讓我好好觀看這片地景,以我的本能去體驗──什麼事物吸引我?我如何觀察?

我在一棵白楊樹幹上看到淡綠色的小型生物,於是停下腳步。「你看!」他興奮說道,引領我透過放大鏡仔細觀察那團藍灰寬葉衣(ragbag lichen)。突然間我身處於另一個世界,低頭觀看密佈黑點的捲曲狀構造,小小凹處灑落著超細的微塵。

戈瓦德有一頭亂翹的白髮,在這涼爽的秋日穿了三件法蘭絨襯衫,脖子上掛著手持式放大鏡,名叫「小紫」的澳洲牧羊犬小跑步跟在他腳邊。他似乎比較像登山客而非科學家,像是承襲達爾文或梭羅傳統的自然學家。

戈瓦德熱愛的主題是地衣,它們附著於樹木和岩石各處,貌似小型苔蘚或彩色結痂。他與這塊土地關係密切,在公園南邊的城市長大後,成年後泰半時間都待在這裡、很少離開,如今他64歲了。他對我說:「它成為我的心靈寄託。」理由不難看出。公園的大半地區沒有道路可達,人跡罕至。

廣達52萬公頃的威爾斯格雷公園是由火山和冰河所構成,上頭散佈河谷、陡峭岩山、高山草原和瀑布,孕育出豐富的生物多樣性。戈瓦德綻開笑顏說道:「我漸漸意識到這裡的地衣相當特別。」該處地衣的多樣性躋身世界之最,已記錄到數百個物種。一如保育學家李奧波德(Aldo Leopold)熱愛著美國威斯康辛州索克郡,戈瓦德也只細心關照這一個地方,於是能觀察到其他人未曾發現的關聯性。

戈瓦德先是自學自然科學的許多不同領域,而後才涉獵了地衣學。「我每年設定一個目標,盡可能針對不同分類群學習最多知識。一年是鳥類,然後植物,接著蕈類,再換昆蟲。」當他接觸到地衣學時,整個人神魂顛倒。儘管是自學,後來他仍成為卑詩省中部最厲害的專家,受到大氣科學家、金礦探勘人員和馴鹿生物學家共同推崇。好幾種地衣以他為名,他編纂了三冊地衣分類圖鑑,也獲得卑詩大學植物系的合作研究人員一職。

然而,戈瓦德是科學界的異類。他所做的地衣實驗蘊含顛覆性思維,在個人網站「地衣的啟蒙」(Ways of Enlichenment)發表的12篇文章引發了不少議論,褒貶不一,但基本上受到大部份研究人員的漠視,因為他沒有科學相關學位,而且他的很多想法都缺乏精確資料佐證。戈瓦德的敏銳觀察和深刻思考其實依循的是達爾文和梭羅的路數──演化和生態學的理論基礎即以此建構而成,而非憑藉實驗室產出的科學。

有些人對他的想法抱持開放態度,表示大開眼界,讚許他能以這樣的眼光去思考地衣、生物學乃至所有生命。加拿大亞伯達大學的地衣學家斯普利比爾(Toby Spribille)是戈瓦德的多年好友,有時也共同發表研究,他說戈瓦德的文章蘊藏許多金礦,「坦白說,我認為這些文章很了不起。」

在森林裡,戈瓦德洋溢著沉靜而奔放的喜悅。我們停步時,他倚著一支堅固的手杖,滔滔說起生態系各個元素的交互作用。研究地衣讓他了解土壤化學、降雨模式和植物養份。他指著生長在鐵杉上的一個物種,說這並不尋常,因為針葉樹皮通常太酸,無法孕育這類地衣。那麼地衣為何在此生長?戈瓦德和艾森諾特(Andre Arsenault)於2000年共同發表一篇論文,指出答案存在於附近一棵成熟的顫楊:從顫楊樹枝落下的水滴成為淋溶液(leachate),滴落到針葉樹皮上使酸度降低,於是地衣能夠在此生長茁壯。他們把這種交互作用稱為滴液區效應(drip-zone effect)。

見樹不見林的科學傳統

戈瓦德的學習對象來自每一種生命型式,包括小紫。他深諳法語、拉丁語,也會說一點德語和瑞典語,不過「最近我多半只說地衣語,也許還通曉一點狗語。」小紫的觀察方式讓他收穫良多。這聽似古怪,不過戈瓦德很尊崇加拿大原住民「第一民族」(First Nations)的知識體系,而學習動物本就是古老的人類傳統。

現代科學往往漠視圈外人,然而化約科學並非了解事物的唯一途徑。自然學家是科學的先驅。人類曾經非常貼近土地生活,是敏銳的觀察者,深刻理解大自然的種種交互作用。今日的生物學往往著眼分子層次,疏於從實驗室的儀器抬起頭來、實際觀察自然界每一份子如何交互作用,有時這會阻礙新發現。

科學研究上太過專精,導致科學家看不清大自然整體之間的關聯,就如最近逐漸受到注意的想法:組成網絡的生命型式可能比單一個體更能長久存續。這正是戈瓦德的思想帶給斯普利比爾的研究啟發;斯普利比爾當時在美國蒙大拿大學從事博士後研究,最後取得重大進展,研究成果登上《科學》期刊2016年7月的封面,撼動了僵化的地衣學界。這項發現對地衣共生現象的基礎性質提出質疑,以全新眼光看待共生現象如何在整個生物界發揮作用、天擇又是如何進行,甚至生命型式究竟該如何定義。

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Photo Credit:科學人雜誌

地衣無所不在,非常迷人。它們也許已存在5億多年,遍佈每一塊大陸,即使在地球上最荒涼的地方也可繁衍茁壯;甚至在太空中,完全暴露於宇宙輻射、紫外光和處於真空環境下,地衣也可存活一年半。地衣大約有1萬4000種,型態非常多樣化,像是石頭上的扁平圓形、窩在苔蘚之間的荷葉狀、攀附於樹皮的結痂狀、懸垂於樹枝上的飄動絲狀,還有尖端紅色的細小喇叭狀。