科學也可以如此靠近

我們又發現了新的人類親戚,但它們已經快要消失了


2017年12月28日19時 今日科學 果殼網
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當他們趕到那隻紅毛猩猩身邊的時候,它已經快死了。

2013年11月,在蘇門答臘的達巴奴里做研究的生物學家馬修·諾瓦克聽說有一隻紅毛猩猩走出叢林,入侵了附近的果園。等他和獸醫趕到時,這隻猩猩已經被村民打得遍體鱗傷,臉上和手上到處都是刀痕。雖然諾瓦克和他的同事竭盡全力,八天後,這隻猩猩還是死去了。

它是一個新的紅毛猩猩物種,達巴奴里猩猩(Pongo tapanuliensis sp. nov.)。

太長不看版

今天一篇新發表的論文公布了爆炸性消息:科學家在蘇門答臘島上發現了一個猩猩新種。

新種猩猩在外形和基因上都與已知的兩種紅毛猩猩有差異,本文將回顧他們可能的演化歷程。

這個新發現的古老物種僅有800個個體,立即成為全世界最珍稀的人科動物。

如果我們進行更強有力的保護,幫助他們抵禦偷獵者的襲擊和森林的破壞,或許還可以挽救這種新紅毛猩猩。

第三種紅毛猩猩

紅毛猩猩曾經只是單獨的一個物種。2001年,研究者同意應當把它分成兩種:婆羅洲猩猩和蘇門答臘猩猩。前者現存約105000隻,後者14000隻。但是今日,《當代生物學》雜誌發表了一篇爆炸性的論文:科學家在蘇門答臘島上發現了第三個猩猩新種<1>。新種被命名為達巴奴里猩猩(暫譯),是以發現地印尼北蘇門答臘省達巴奴里命名。

雖然達巴奴里猩猩分布於蘇門答臘島上,但是它和隔著大海的婆羅洲猩猩親緣關係較近,反而與北方僅僅相距一天路程的蘇門答臘猩猩親緣關係較遠。《科學》雜誌的報導評論說:這是自1929年發現倭黑猩猩之後,人類第一次發現新種大猿<2>。自此,現生人科物種增加到了8種。

大鬍子雄性達巴奴里猩猩。拍攝者:Tim Laman

科學家並非不知道此處有猩猩,但一直把他們當中是蘇門答臘猩猩(P. abelii)的一個種群。但這一群猩猩的食性很奇怪,特愛吃毛毛蟲和松果,這在猩猩屬當中非常獨特。於是吸引了科學家們的注意。

對於分類學家來說,最容易獲得的DNA樣本來自於糞便當中。撿屎測出來的數據卻讓他們大吃了一斤:這些個體的基因,居然和千里之外的婆羅洲猩猩(P. pygmaeus)關係更近。

達巴奴里猩猩的頭骨。圖片來自研究團隊

大規模的研究開始了。分類學家們動用了行為、形態、分子生物學等方面的工具,利用了37個個體的全基因組。發現這一群猩猩的顱骨、牙齒、下頜和其他猩猩有顯著區別,毛髮更卷,鬍子更長,基因也有顯著差異。因此應該獨立成種——這就是我們的達巴奴里猩猩。

達巴奴里猩猩生活在蘇門答臘島北部的多峇湖以南,蘇門答臘猩猩生活在多峇湖以北,兩者棲息地之間的直線距離僅有大約100公里。猩猩屬的第三個成員婆羅洲猩猩,生活在千里之外的婆羅洲,和前兩種間隔著大海和群山。為什麼達巴奴里猩猩反而與他們關係更近?

三種猩猩的分布。圖片編譯自參考文獻<2>

這得從東南亞的地形說起。

被山與海分開

但沒有停止過交流

東南亞由兩部分組成:一部分自中國南方向南延伸到大海當中,那是中南半島和馬來半島,這是東南亞的大陸部分;一部分是更南方的群島,其中最大的是婆羅洲,在它旁邊還有蘇門答臘島、爪哇島等許許多多大大小小的島嶼。

這些地區,看起來是海中的一葉葉扁舟。但在地史上可不是這個樣子。在冰期當中,許多水變成了冰川,海平面下降,大陸和許多島嶼連了起來。在過去200萬年間的若干次冰期里,中南半島、馬來半島、婆羅洲、蘇門答臘島、爪哇島等島嶼連了起來,組成了一塊被稱為「巽他古陸」的區域——這樣的連接在東南亞不止發生了一次,更早也有。

於是,來自大陸的動植物湧進了巽他古陸。直到今天,婆羅洲、蘇門答臘、爪哇島和泰國、柬埔寨甚至中國南方的物種分布都很像,這就是巽他古陸帶來的影響。

亞洲象分布於印尼的多個島嶼上,是巽他古陸動植物遷徙的一個例子。圖為婆羅洲侏儒象,拍攝於亞庇洛高宜野生動物園。拍攝者:花落成蝕

猩猩屬的祖先其實來自大陸。人科物種的起源應該在非洲,它們一波波地遷出,在整箇舊大陸上開枝散葉。在中國南方發現的身高可達3米的布氏巨猿(Gigantopithecus blacki),就是猩猩屬在東亞大陸上的親戚。

我們沒有時光機,不能親眼見到猩猩屬的祖先開拓東南亞。但這一次達巴奴里猩猩的發現,讓我們在基因當中發現了猩猩屬的演化軌跡。

大約在300萬-400萬年前,某次地質事件讓東南亞的大陸和海島連了起來。來自大陸的猩猩祖先從馬來半島來到了蘇門答臘島,首次「殖民」了多峇湖以北的地區。這很有可能就是猩猩屬誕生的標誌性事件。

左圖為婆羅洲猩猩,右圖為蘇門答臘猩猩。這兩個個體都為雄性,可見前者臉盤更大,後者鬍子和毛更長。圖片來源:花蝕,Jeff Samaniego。

基因證據發現,在338萬年前,猩猩屬明顯分化成了兩群。一群留在了多峇湖以北,他們就是現代蘇門答臘猩猩的祖先。一群跨越了多峇湖地區的群山,進入蘇門答臘島更南方的區域,我們暫且稱他們為南方猩猩,他們是達巴奴里猩猩和婆羅洲猩猩的祖先,二者之間的親緣關係就是這麼來的。

而到了67萬年前,南方猩猩發生了分化。中國的冰川遺蹟告訴我們,在距今大約62萬-68萬年前曾有過一次鄱陽冰期。那時海平面下降,或許南方猩猩就是借這個機會從蘇門答臘島來到了婆羅洲。達巴奴里猩猩和婆羅洲猩猩就此分家。

儘管分了家,這三種猩猩之間依舊有基因交流。猩猩屬的社會主要還是母系社會,雌性為主的家庭占據祖上傳下來的地盤,生了兒子就讓他們外出漂泊,傳遞基因。在三種猩猩的基因當中,人類都發現過基因交流的痕跡。多峇湖地區的群山遠比兩島之間的海峽容易跨越,更是無法阻擋南北間頻繁的交流。

直到,直到大災變的降臨。

大災變

和人類的到來

大約在75000年前,多峇湖地區發生了一件改變了整個地球的大事——一座超級火山爆發了。這是過去25萬年中最強的火山噴發,火山爆發指數(VEI)達到8級,自奧陶紀起的4.9億年間一共只出現過47次這種強度的火山爆發事件。

火山噴發物的推測對比。最右是多峇超級火山爆發的推測,最左邊是毀滅了龐貝城的維蘇威火山噴發。圖片來源:World Fossil society

大地之怒噴薄而出,整座山被炸飛了,製造出長100千米、寬30千米、500米深的多峇湖——現今地球上最大的火山湖。火山灰遮天蔽日,全球降溫。隨後的1000年里,可能出現了一次小冰期。

許多地區的生態系統幾近崩潰。達巴奴里猩猩遭受了滅頂之災,他們的許多種群覆滅了。基因證據顯示,大約在1萬-2萬年前達巴奴里猩猩和蘇門答臘猩猩的基因交流幾乎停止了,這很可能就是這次火山噴發導致的。

寧靜美麗的多峇湖。圖片來源:places-city.blogspot.hk

在這場多峇巨災當中,我們的祖先也受到了極大的影響。但畢竟種性強韌。正好是在巨災的同期或是不久之後,人類來到了蘇門答臘島,占領了平原,侵入了山地,剷平了森林,占領了這裡。達巴奴里猩猩本來有恢復的可能,但在人類到達之後,機會消失了。

自此之後,達巴奴里猩猩在蘇門答臘島南部的棲息地漸次失去。他們和關係遠的蘇門答臘猩猩住得近、關係近的婆羅洲猩猩住得遠的分布格局就此形成。

發現新物種

會帶來怎樣的改變?

如果達巴奴里猩猩是一個新物種,那就意味著它是所有大猿里最瀕危的一個物種——只剩下800隻。人類的壓力在讓他們瀕臨滅絕。

發現一個物種需要拆成幾個新物種,這件事情喜憂參半。一個動物物種可以等同於一個基本獨立的基因庫,保存了一段獨一無二的歷史。今天的生物學基本上沒有哪個領域不依賴於跨物種對比,比較幾段歷史之間的相同和不同對研究者有莫大的幫助。

可是,這也意味著每個物種自己的數量、分布範圍和多樣性要比過去以為的少。換言之,保護起來更難得多了。因為嚴重的棲息地破壞,蘇門答臘猩猩已經是極危(CR),從中分出來的達巴奴里猩猩又會是什麼狀態呢?

達巴奴里猩猩的基因組裡發現了相當長的純合片段,這意味著它們可能已經不得不開始近親交配。好消息是,因為山地崎嶇,還有生物學家蓋布瑞拉·弗雷德里克森在十年前的努力,這裡沒有官方的森林開發項目。壞消息是,道路建設、違法開荒、獵殺和紅毛猩猩貿易這幾個「常規」危險依然存在,更不要說開篇提到的人獸衝突。這一區域還有一個水電計劃,水壩本身會影響它8%的棲息地,但更大的問題是可能會影響到東部和西部森林相連接的走廊,讓本來已經不大的森林進一步碎片化。

達巴奴里猩猩的分布區,紅色為研究者建議的生態廊道。圖片來源:參考文獻<2>。

這一次,我們可能還有拯救他們的機會。達巴奴里猩猩的棲息地被道路和人類居住區分割成了四塊,研究者強烈建議建設三條廊道將它們溝連起來,防止棲息地的破碎。關心這個物種的人強烈建議對他們進行更強有力的保護,幫助他們抵禦偷獵者的襲擊和森林的破壞。

當我們發現這種紅毛猩猩的存在時,它已經快要消失了。

但和四年前的諾瓦克不同,我們還有能做的事。

希望達巴奴里猩猩長存。拍攝者:Maxime Aliaga參考文獻:

Nater et al., Morphometric, Behavioral, and Genomic Evidence for a New Orangutan Species, Current Biology (2017), https://doi.org/10.1016/j.cub.2017.09.047

Erik Stokstad. New ape found, sparking fears for its survival. Science (2017), Vol. 358, Issue 6363, pp. 572-573

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