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五洲尋奇–我的榔頭之旅

 
 
「為了尋訪遠古地球的芸芸眾生,極區海崖、雲貴高原、峽南秦嶺、非洲荒漠和澳洲不毛都是我的獵場。獵物已化為化石,待我用榔頭敲下。漫長旅程和灰僕痠痛都遠不及尋獲至寶的興奮,我是個快樂的化石獵人。」-清華大學生命科學系 李家維 教授

本季的第四場演講(5月18日)是由國立清華大學生命科學系李家維教授擔綱,主講內容是「五洲尋奇—我的榔頭之旅」!

李教授的榔頭之旅帶著他上山下海,去追尋生物的起源。過去認為寒武紀之前的地層記錄中並沒有任何生物化石出現,但寒武紀之後的地層中卻發現大量的生物化石,所以有「寒武紀大爆發」的說法,但是李教授不信邪,開始踏遍世界各地,追尋生物的起源,希望在寒武紀之前的地層中也能發現更早的生物化石。

一般瞭解,科學家發現最早的生物記錄出現在五億四千萬年前的地層,在此年代的地層之下從來沒有像樣的化石出現過,因此李教授拿著榔頭(也就是「地質錘」),從中國貴州開始了他的工作。貴州古時經歷過漫長的冰期,之後變成了海洋,這片海洋維持了兩三億年,在這段漫長的時間裡,海底形成了兩三公里厚的沉積層,然後經歷了板塊運動,讓此處的海床抬升,升起後的岩層歷經風化作用,侵蝕了表層數公里厚的岩層,露出了約六億年前的地層,李家維教授的研究就從此開始。李教授用榔頭敲了約一百公斤的石頭,磨成薄片在顯微鏡底下觀察,結果發現了六億年前的「海綿」,證明了動物在比寒武紀更深(更早)四千萬年的地層中就已經出現了!這也就是所謂的「地球已知最古老化石」,相關論文已經刊登在《Science》中。另外李教授也找到了最早的「胚胎化石」,外觀及內部結構保存良好,如果用電子顯微鏡觀看,還可看出此一胚胎是由八個細胞所組成,仔細觀察,胚胎的主人應該是是一種兩側對稱的生物,可能是世界上最早的蟲類:被命名為「貴州小春蟲」。

後來李教授轉移了研究地點,來到了秦嶺,在那有五億四千萬年前的古老地層進行化石研究,但在那裡並沒有發現任何特別的生物化石。就在此時,李教授突然接到來自雲南的來電,說是在地層中發現了大量的生物化石:「在數平方公尺內敲到四百條一樣的蟲」,於是李教授急忙趕回雲南,去研究此種化石,這類生物化石相當完整,連肌肉尾巴和肛門都有保留,是一種分節動物,後來被命名為「雲南海口蟲」(生存期間約在五億三千萬年前),目前的研究指出脊椎動物的祖先就可能源自於雲南海口蟲(1996,Nature)!

李教授的另外一個興趣,是在尋找世界上「第一對出現的眼睛」,因為五億八千萬年前的動物沒有眼睛結構,但五億三千萬年之後就有眼睛了,眼睛出現可能代表著「資源的匱乏」,生物需要用眼睛才能察覺獵物與敵人在何處,因此眼睛的出現,代表著地球海洋生態系轉變的關鍵點。李教授這一次從有五億五千萬年前地層的南澳洲出發,雖然那裡的地層裡有很像動物化石的東西,但那些化石無以歸類,也沒有發現有「眼睛」的化石。李教授轉移陣地,去了白令海旁的俄羅斯國土,在那裏每年只有一兩個月可以過去,其餘時間被冰封,因此可以保存非常多的化石,但在那裡的地層中也沒有李教授感興趣的化石,因此無功而返。但在此時,李教授看到俄羅斯科學院發表的文章,在納密比亞(南非北部)的沙漠,發現一個藻類化石,李教授認為這應該是有頭有尾的小蟲子,所以李教授就去了納密比亞,來到發現那個化石的沙漠,目的還是想要追尋世界上「第一對眼睛」。在跑遍世界上這麼多地方後,終於在此處發現結構完整的化石。到目前為止在該處已經發現了兩個保存良好的化石,李教授認為是「頭足類」生物(章魚小管),代表五億五千萬年前可能已經出現了有眼睛的生物,但這個研究結果還需要更進一步的觀察與描述。

整個晚上的演講內容豐富精彩,配合了陳丕燊教授的盡職主持,李教授帶領著大家跑遍五洲,讓我們深刻體認了一個古生物學家的艱辛但多采多姿的生活!
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