2011年1月20日

第一隻眼睛的誕生與寒武紀大爆發

五億四千三百萬年前,寒武紀早期。在廣袤的陸地上,大地一片荒蕪,沒有綠意,也沒有生命。但在無垠的海域中,卻充滿著各式各樣的生物。從這個時期開始,展開了一波長達約五百萬年的動物多樣化。地球上所有三十八個動物門的內部身體設計,全已成形;動物的外形及物種數,開始大量爆增。史稱寒武紀大爆發。為什麼會有寒武紀大爆發的現象發生呢?

第一隻眼的誕生

透視寒武紀大爆發的祕密

In the Blink of an Eye : How Vision Sparked The Big Bang Of Evolution (2003)

原文作者:Andrew Parker,譯者:陳美君
出版社:貓頭鷹
出版日期:2010年8月

英國的派克(Andrew Parker)在這本由陳美君翻譯的《第一隻眼的誕生》(In the Blink of an Eye)一書中,嘗試解開古生物學中最大的謎團。

派克認為,在距今五億四千三百萬年前至五億三千八百萬年前之五百萬年間所發生的寒武紀大爆發,是所有動物門身體外形的自發性演化,在此之前,所有動物門的內部身體設計,均已設定完成。以前對寒武紀大爆發的解釋,實際上是將寒武紀大爆發與前寒武紀時期的「浪潮」(距今約九億至六億年前),混為一談。這一大波的前寒武紀浪潮,是重要的遺傳事件;而隨後的寒武紀大爆發,則多半是受到某些外在因素驅使所致。

是什麼外在因素所驅使呢?派克提出「光開關理論」(Light Switch Theory)。因為他觀察到,在現生動物中,動物的多樣性及行為的複雜性,會隨著光量的減少而減少。光(包括人眼所不能見,但昆蟲、鳥類看得見的紫外光),是掌控現今動物行為的主要力量,也是重要的選擇壓力與演化因素。當擁有第一隻眼睛的三葉蟲,首度睜開牠的複眼後,地球上的光開關被打開。掠食行為開始了,掠食者用眼睛尋找獵物。獵物們,無論是否有眼睛。因為降低被捕食的風險,有利物種的存續。所以,牠們在外形演化出具有偽裝效果的隱蔽色,或是披上警告色、擬態色,又或是披上硬質構造的外殼盔甲,抑或是增加移動的速度;獵物們也可以向掠食者低頭認輸,改以大量的繁殖策略。另外,性擇也開始了,生物以眼睛找尋交配的對象,又或披上鮮艷的顏色來求偶。掠食與性擇等因素,驅動著演化。最先擁有眼睛的動物類群,就是節肢動物(包括昆蟲、蜘蛛、多足類、甲殼類及已滅絕的三葉蟲等)。節肢動物門顯然是寒武紀時期最多樣化的類群,演化形成最多種形式的硬質構造。硬質構造演化,以及最後的多細胞動物身體形式的演化,都是由主動掠食者所驅動。眼睛的演化,觸發了寒武紀大爆發;驅動寒武紀大爆發的因素,就是光與突然演化形成的視覺。

嚴格說來,由於現有在寒武紀早期大量出土的動物化石,大都被歸類為節肢動物。因此,西恩卡洛(Sean Carroll)在《蝴蝶、斑馬與胚胎》中,寫到:「寒武紀大爆發,是節肢動物短期爆量」。派克在《第一隻眼的誕生》中所提到的寒武紀早期的動物,也大都是節肢動物;而且,現今擁有眼睛的脊索動物與軟體動物,則在寒武紀之後才演化形成眼睛。所以,寒武紀大爆發,只是節肢動物的大爆發;其重要性,似乎因而降低。因此,更令人著迷的謎團,應該是前寒武紀的動物演化大霹靂。因為,建構所有三十八個動物門的身體內部設計,在這波大霹靂的浪潮下成形。其原因,或許就如同西恩卡洛在《蝴蝶、斑馬與胚胎》中所提到的,生態交互作用的壓力與各類動物物種之間愈演愈烈的競爭關係,成為一股驅動力,讓生物演化出更為複雜的結構,以利進行更複雜的運動與防禦行為。在分子層次,也許是如同有些科學家所認為的,微RNA(microRNA)或工具性基因,對動物身體複雜度的增加,有著相當重要的貢獻。

既然光與視覺的交互作用,從五億四千三百萬年前,啟動了動物的多樣化。雖然從此以後,不再有嶄新身體設計的動物門出現。但是,這個地球上的「光開關」,一經開啟,永不關閉。除非遇到大滅絕的災難,動物物種的多樣性,持續增加,並顯著提升。動物的演化,縱使不是僅僅依賴「光開關」的開啟,還有其他各種因素的影響。不過,光與視覺,無疑是極為重要的演化作用,使動物的多樣性得以維繫,並快速發展,因而形成地球上壯觀又多樣的動物,就像達爾文在《物種起源》所言:「以此觀之,生命是極其壯麗的。」(there is grandeur in this view of life)。

 

Print Friendly, PDF & Email

Leave a Reply

You can use these HTML tags

<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

  

  

  

訂閱電子報

PanSci泛科學網

分類

博客來

文章授權使用條款

Creative Commons License
您必須保留原作姓名標示
您不得為商業使用本著作
您不得改變或改作本著作

彙整