May 24, 2011

• In the Blink of an Eye: how vision sparked the big bang of evolution

  《第一隻眼的誕生﹕透視寒武紀大爆發的祕密》Andrew Parker，台北﹕貓頭鷹，2010

  這本書，因為想看但又怕學生嫌太厚太艱深，所以自己買了。
  然後到學校書展，又有同學說想圖書館買。我早該學會對學生說的話(尤其在書展裡隨手叫你買書)不要太認真，但因為實在喜歡這本書，所以也就買了在圖書館。
  結果，當然是到現在還未借出。(下次應該要登記資料，把那學生抓來要他借 )

  (補更正﹕檢查紀錄是借出過一次，可能就是那位同學借了……)

  很喜歡英文原名，「In the Blink of an Eye」既可比喻「寒武紀大爆發」之快，又帶出了作者的結論。這本書有三百多頁(雖然還未及《大崩壞》之厚)，但其實內容不算難理解。作者的核心思想就是﹕

  推動「寒武紀大爆發」的，其實就是「眼睛」和「視覺」。
  

  很多內容(例如種子蝦的反光觸鬚)寫得很詳細，其實只為鋪排論據和背景。作者先介紹「寒武紀大爆發」的爭議，然後討論各現有解釋的不足。然後再介紹寒武紀大爆發前後的生物和環境，指出其實在寒武紀之前，現有各門生物的基因已分化，只是外型還差不多，到寒武紀大爆發時期才大幅改變。
  之後，作者開始循不同途徑，揭示「光」在現今各種水陸生態系的作用，指出有光地方比無光地方的生物更多樣化。「光」提供了更多的棲境，讓生物有更多演化的空間。然後作者再回到遠古，比較寒武紀前後的古生物化石，指出「爆炸」前後生物的分別，有如現代「有光」和「無光」地點生物的分別。生物的硬質構造、不同位置的複眼、更強的游泳能力，都是為了適應「有眼睛的掠食者」的出現。生物對光的適應，就造了不同的外型、結構和顏色。
  

  可能因為作者鋪排關係，「眼睛的出現，開啟了大量新棲境，於是驅動了寒武紀大爆發」的結論，可謂呼之欲出。並不令人驚訝。

  書之所以厚，是作者要引介足夠的資料，來支持他的結論。
  (不過有人批評，作者連參考書目也沒寫，讓人無法跟進、亦無法查證他的觀點有多「原創」。科普書有時在出版上難免遷就，這些也許要留待學者辨清了。)
  

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  筆記，或挑骨頭﹕

  p.23 「早在開始研究這個課題之初，科學家就已發現，對分類上較高位階的動物而言，體內的組織通常遠比外形更為重要。」

  我想不只是動物，其他生物都是這樣吧﹖

  p.25 「在威爾斯的寒武紀丘陵地區」

  寒武紀是一個地質時代的時期，英文名 Cambrian 是來自地名 Cambria (威爾斯的拉丁文名)。把那地區叫「寒武紀」是很奇怪的。

  p.26 「演化論的大變革自達爾文時代就已展開。如今我們知道，地球的生命史曾以長時間的逐步演化(即『微觀演化』)，或甚至停滯不前的歷程為主，不過當被為時短暫但豐富的爆發性演化活動(即『宏觀演化』)所取代時，微觀演化的時代會驟然中止，因而出現演化史上的『斷點平衡』模式。」

  這個說法很怪，我有興趣看看英文原文，懷疑是譯錯。因為「微演化」和「宏演化」的分別是在分類層級上(微演化指物種內的變異、宏演化則為物種形成和更高層級分類的分立)，而不是在時間上。
  演化一定是「逐步」的，這是達爾文理論支柱之一「緩變論」(或均變論)。只是在一般情況下，由於環境保持穩定，所以已適應該環境的物種，累積變異時沒有方向性，傾向保持原有的樣子。到了環境劇變的時期，由於需要適應的環境不同了，自然選擇的壓力迫使物種適應新環境，所以累積變異時有方向性(即是某些變異受鼓勵，生存和繁殖機會大得多)，物種的形態往往會有很大變動。所謂「斷點平衡」(或通常譯成「間斷平衡」)的理論，就是指這種「長時期少改變 vs 短時期大改變」的情況。

  以前有一門演化觀叫「劇變論」或「災變論」，說物種形態會突然產生改變，此論為拉馬克學派所青睞，但達爾文理論確立後已被摒棄。現在經常有人拿「間斷平衡」理論當成「劇變論」，然後說成推翻了達爾文理論。其實間斷平衡的改變仍然是「逐步」的改變，只是在地質時間上相對較快而已。例如本書主旨「寒武紀大爆發」，所謂的「一眨眼間」橫跨了五百萬年﹗這還是不是看倌心目中的「快」﹖
  

  這段文字把「微演化 vs 宏演化」和「緩變 vs 劇變」兩套對比混為一談了。
  

  p.51 「寬僅一百奈米或者說十億分之一公尺」

  本文應是指「奈米」是十億分之一公尺，卻會令人誤解為「一百奈米等於十億分之一公尺」。

  p.57 「前寒武時期的『事件』與其說是爆發，不如說是一波浪潮。寒武紀大爆發可能是在一剎那間發生，但前寒武時期的『事件』則非如此。簡而言之，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時期的『浪潮』這兩個事件，合併看待。一般來說，浪潮是重要的遺傳事件，而大爆發則多半是受到某些外在因素驅使所致。」

  p.59 「寒武紀大爆發發生於五億四千三百萬前到五億三千八百萬年前，但最近一次雪球地球事件，至少在五億七千五百萬年前就已結束，這兩個事件之間至少相差三千二百萬年。實情如此，所以前寒武時期的雪球地球事件，無法解釋寒武紀大爆發的原因，雖然它在前寒武時期的『浪潮』也許扮演了某個角色。」

  本來只是筆記，寫時才發覺應該是「五億四千三百萬年前」。

  「就外部構造而言，物理環境條件的變化，只會導致微觀演化或逐步轉變。」

  這句很難明。為何物理條件只會導致外表的逐步轉變﹖因為適應需時﹖

  p.68 「粱龍」應為「梁龍」

  p.71 「但有時，剛死去的生物屍體只有部分變成化石，其餘的有機物質並未被保存下來。既然這個平衡可向任一方向移動，我們是否能用『化石』這個名詞，來稱呼具有百分之一取代置換礦物質及百分之九十九有機物質的古代標本，就只是純學術的問題，但將有機物質百分之百保存下來的標本則另當別論。無論如何，這些動物死後都已留下痕跡，供古生物學家發掘研究。」

  p.80 「根據牠們的名稱，不難想見當時的人認為，化石化的菊石是阿蒙的角。」

  這一句其實應該加上英文名(Ammonite)，讀者才看得明白(古埃及阿蒙神是Amun)。因為中文名沒有這個意思。

  p.103 「牛頓……中斷藝術系學士學位的學業」

  這裡應是指 Bachelor of Arts，中文是文學士。
  

  p.113 「在裝甲部隊退役後，直到十九世紀為止，歐洲軍隊都使用警告色。」

  「裝甲部隊」這句很難明(因為裝甲部隊是一次大戰才出現)，其實是指重裝騎兵﹖

  p.127 「當反射光脫離相時，就會彼此抵消」
  p129 「當波形重疊時，也就是都在相裡，則光束確實存在」
  「一個方向只有一個顏色的反射光波能在相中，其他顏色的反射光不在相中」

  一堆很兀突的詞，其實是翻譯的問題，只要花少許時間去查就會找到正確譯名。
  「在相裡」或「在相中」其實即英文「in phase」，中文叫「同相」。
  「脫離相」或「不在相中」其實即「out of phase」，中文即「異相」。
  (譯名取自香港教育局中學科學科目常用英漢辭彙)

  個人認為在本文中，「out of phase」譯成「不同相」較符合上文下理。所以這幾句應該寫成﹕
  「當反射光不同相時，就會彼此抵消」、
  「當波形重疊時，也就是同相」、
  「只有一個顏色的反射光能同相，其他顏色的反射光不同相。」
  

  p.137 「有趣的是，夜間與白晝的陸地，物理環境完全相同。樹木和岩石及裂縫依然可供生物藏匿，只是不再有明亮及陰影的區域之分。這是演化的結果嗎﹖相較於日間，在夜間活動的物種種類相當稀少。夜晚的棲境(『生活方式』)確實比較少。」

  p.138 「蝙蝠利用雷達攝食」

  雷達用的是電磁波，蝙蝠用聲波，那叫「聲納」。

  p.139 「在夜晚的陸地環境中，可用來解開寒武紀之謎的最重要線索是，生物的多樣性及行為的複雜性，會隨著光量的減少而減少。這是本章的討論重點。」

  p.148 「在本章指出澳洲、印度與墨西哥板塊(或大陸斜坡)，是在一億六千萬年前完全分離這一點」

  我想要看看原文才知道作者想說甚麼，因為沒聽過有一塊板塊叫墨西哥板塊。墨西哥在北美洲板塊上，附近還有科科斯板塊和加勒比板塊。墨西哥和印度—澳洲板塊之間還隔了一個太平洋板塊……
  

  p.191 「但是一公釐大的沙粒沉積物，顯然無法保存只有微米大小的反射器—除了明顯的尺度問題外，它們會被填滿沙粒間隙的細菌腐蝕殆盡。這就是我們之所以無法在澳洲的埃迪卡拉(前寒武時期)化石裡，找到微小型感覺偵測器的原因。雖然能用肉眼看見整隻動物的形狀，但在顯微鏡底下，你卻只能分辦出一堆堆的沙粒。……若條件適當，理論上可被以化石樣貌保存下來的構造，大小並無下限。」

  是否有點前言不對後語﹖前面說太小的構造保存不到，後面卻就沒有下限。
  除非是有微米級的無菌塵粒﹖
  

  p.217 「(貓和鱷魚眼)……當光量很高時，反射鏡就變得多餘，此時深色的吸收色素就會將反射鏡覆蓋起來。這種機制在很多擁有相機眼的夜行性動物身上，的確很常見。」

  色素覆蓋反射膜，是怎樣做到的﹖

  p.223 「『體型較小的牙形刺眼睛較大』(以所占體積比例來看)這種說法，並不帶有暗示『視覺在牠們的行為上所扮演的角色較重要』的意味。相反地，牠們的視覺器官已經逼近『眼睛』的最小尺寸極限，尺寸再小一點的眼睛，就無法形成視覺影像。現存體積最小的陸生脊椎動物『索里螈』，是一種小型蠑螈，牠的相機眼直徑只有一公釐，科學家認為這是可以產生清晰視覺的眼睛尺寸下限。」

  p.231 「寒武腫肢蟲的頭部非常獨特，與身體的其他部位相連」

  這說法有點怪，有哪一種動物的頭不是跟身體其他部位相連的呢﹖總不能甩出來的吧。
  同情地理解，我想他的意思是說部分節肢動物(尤其是甲殼類)都有的頭胸部(cephalthorax，頭部和胸部融合一起生長)。因為一般而言頭部和胸部都會以頸分隔。
  

  p.233 「現在的競爭者是節肢動物門(1)和脊椎動物門(2)」

  這些數字跟後一頁那幅演化樹的數字並不相符。

  p.241 「這些具有方形小眼的全色眼，可能與反射型的並置複眼類似，基於某個科學家還不知道的原因，並置複眼的小眼也是方形的，這些小眼內襯鏡面，由鏡面負責執行聚焦的工作。至於當時那些有六角形小眼的全色眼，作用或許如同現今的疊置複眼，兩者擁有十足相似的外觀。若這些推論是正確的，我們就能推測三葉蟲的生活環境或生活型態。
  現今有一種蝦類的眼睛，會隨著幼蝦到成蝦的發展階段而變化。在幼蝦時期，牠的眼睛含有六角形小眼，可以適應明亮的淺水環境。這種並置眼形成清晰影像的效能極佳，不過收集可利用光線的能力較差。幸運的是，幼蝦的生活環境裡有大量的光線。不過隨著牠們日漸成長，開始移居到較深的水裡時，環境裡的光線就變得較為有限。因此，在蛻變為成蝦的這段期間，牠們也是卸褪幼蝦時使用的並置眼，而由具有方形鏡箱水晶體的疊置眼取代。這種新眼睛所具備的屬性，與幼蝦的並置眼恰巧相反﹔雖然無法有效形成清晰的影像，但卻能善用大部分可利用的光線。所有前述證據都顯示，有六角形小眼的三葉蟲生活在淺水裡，而有方形小眼的三葉蟲則生活在深海或在夜間活動。
  另一方面，方形和六角形的角膜，可能是水晶體堆積幾何學(水晶體擠壓在一起的方式)單獨造成的結果。」

  是否覺得有點奇怪﹖在三葉蟲身上，方形眼是並置複眼，而六角形的是疊置眼。在蝦身上剛好相反，六角形的是並置眼，方形的是疊置眼。如果是幾何學的結果，為何配搭會不同﹖
  雖然這一點對生活習性的推論沒影響，總之有並置眼的生活在淺水，疊置眼的在深水。
  

  p.268 「日本廣播公司NHK」

  似應用其漢字原名「日本放送協會」為妥。

  p.275 「正如第一章所述，可能造成生物需要硬質構造的物理環境條件，並非導致寒武紀大爆發的原因。」

  導致生物「需要」硬質構造的，應該不是物理環境條件，而是生態條件(有眼睛的掠食者出現)。
  這裡應該是指，令生物可以形成硬質構造的物理環境條件，並非導致寒武紀大爆發的原因。
  

  p.301 「在此之前，牠們只會遇見不移動的掠食者。這是效率極差的歷程，其中有十分之一的個體也許不得善終……不過物種的存活勝算是十分之一，其餘百分之九十的個體很安全，可以順利讓物種繼續延續到下一個季節。」

  按上文下理，「十分之一」顯然不是「勝算」或「存活率」而是被捕食率。

  p.305 「只有等恐龍消失不見，哺乳動物才有機會稱霸世界﹕當棲境被填滿時，系統將維持穩定，一種抗拒變化的穩定狀態。」

  正是「間斷平衡」理論所指那段漫長、沒多大改變的時期。
  

  p.307 「因此在歷史上的這個時間點，嗅覺和味覺偵測的敏感度，可能已經躍上一個棲境。但是這種跳躍不是非常重要，因為神經纖維所提供的資訊並未突然提高好幾倍。雖然這種特殊的跳躍，可能是化學偵測器的偉大進展，但它是發生在寒武紀大爆發期間，因此不會是寒武紀大爆發的觸發因素。」

  後者(在寒武紀發生所以不是寒武紀大爆發成因)明白，但為何可以肯定非視覺的感官進步一定不是突然的﹖

  p.308 「理論上，處於中間階段的水晶體，它們的光覺只是略微增高﹔但當形成可完全聚焦的完美水晶體時，光受器的視覺功能就突然大幅躍升。效率激增的現象如此引人注目，以致達爾文將眼睛視為演化論的肉中刺。不過這種現象也顯示，若有某種接受器能觸發寒武紀大爆發，那麼這種接受器必然是眼睛。」

  p.323 「興奮地與更多閱聽大眾分享我的想法」

  用「讀者」就行了吧。
  

  • 7:58 am
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