主題回顧— 古生物學

我們報導了一群科學家如何透過行為模式的觀察推敲恐龍到鳥類的演化史，從有趣的“在尾巴上裝上掃帚” [5]，到進一步的結合發生生物學與分子生物學的知識，調控改變了鳥喙的 ... 首頁關於我們人物訪談 大師專訪 青年學者 海外求職 海外留學與實習 研究領域專題科學報導 生物化學 分子生物學 生物物理與結構生物學 生物物理 結構生物學 基因與基因體學 遺傳學 基因體學 表觀遺傳學 總體基因體學 CRISPR 細胞與發育生物學 發育生物學 癌症生物學 細胞生物學 電生理學 神經科學 計算神經科學 發育神經學 細胞分子神經學 系統神經學 認知科學 微生物與免疫學 微生物學 免疫學 感染性疾病 病毒學 疫苗 生物工程學 合成生物學 生物資訊學 計算生物學 系統生物學 機器與深度學習 蛋白質體學 跨領域生物科技 奈米科技 奈米生物介面 生物材料 醫學 精準醫學 轉譯醫學 細胞治療 基因治療 藥學 藥物開發與設計 再生醫學 幹細胞 組織工程 公共衛生 環境與健康 流行病學 生態與演化 活動 活動消息 大師講座 留學講座 職涯沙龍 專欄 唐獎TangPrize 聯絡我們 在各種生命科學學門蓬勃發展的現代，在地球科學跟生命科學交叉點上的古生物學（Paleontology），反倒是相對冷門的題材。

這門研究古地質年代中所涵蓋生物的學門，著眼於透過研究化石等遺跡，配合地質方面的探討來了解該地層存在的生物。

其目的是重新描繪出遙遠時空彼方所應有的生命樣貌，並進一步了解地球的演變。

Investigator在去年十月，報導了一系列的研究來介紹這門整合性的自然史研究領域，不僅僅侷限於化石挖掘個案，也包含了應用生物資訊技術來分析大尺度的生物多樣性與物種變化[1]。

在這系列的報導回顧中，古生物學這門富含多樣性的學科，作為結合最新科學潮流與古典演化理論的橋樑，讓我們連結了地球生命過去與現在，也提醒了我們該思考環境變遷的多樣可能未來。

化石型態分析可說是古生物學研究中最直接的材料，畢竟能存留下來的古生物型態與活動證據，大多是以化石的樣貌凍結了時間展現在我們面前。

從細小的微體古生物到滅絕的巨獸，從如蘇鐵、羊齒蕨等植物到如珊瑚、菊石、盾皮魚及恐龍之類為我們熟知的動物化石，隨著生科研究器具與方法的進步，解開的謎團也愈清晰。

因此，我們報導了硫化古菌宛如時空膠囊般的演化[2]，維管束植物的孢子體行光合作用能力的變化[3]、甚至對現代癌症研究相關的恐龍腫瘤之化石證據[4]。

這些發現支持了演化學說（數十億年少有變化的硫化菌型態反映了高度穩定不變的環境）、揭示了最早的陸生維管束植物如何發展出能獨立於配子體行光合作用的孢子體、還有恐龍化石中發現的血管瘤、骨母細胞瘤或是腦瘤等腫瘤的蹤跡，這讓我們有機會知道腫瘤疾病的病理演化，對了解今日的疾病有很大的幫助。

恐龍一直是整個古生物學的明星，不僅僅在化石型態的研究上，恐龍消失後的生物圈也是熱門的議題。

我們報導了一群科學家如何透過行為模式的觀察推敲恐龍到鳥類的演化史，從有趣的“在尾巴上裝上掃帚”[5]，到進一步的結合發生生物學與分子生物學的知識，調控改變了鳥喙的發育來佐證鳥類祖先與恐龍的關係[6]。

也因此，我們相信恐龍這謎樣的巨獸並沒有消失，而是以鳥類為名活在當前的地球上。

縱使巨獸們令人嚮往，但生為人類，對於己身從何而來如何而去的議題總是會多一分注意，從去年十月的古生物學報導中我們回顧了古老的人屬化石——澎湖原人[7]。

這研究除了顯示東亞的直立人型態多樣性的存在，也再一次的讓大家驚豔於澎湖海溝中哺乳動物化石的豐富。

萬物之靈的人類對於這個世界與生態圈造成的影響是巨大的，但到底我們的行為是好是壞，如果缺乏地球歷史提供的線索，我們往往陷入迷惘之中。

這時候，回顧大尺度的生物多樣性、物種滅絕與環境變遷的古生物學研究就能指引出一條可能的道路。

宇宙、地球與生命的交互作用就在生生滅滅中，而在數次的大滅絕過後，是如何恢復今天繁盛的生命圈？回顧我們報導的研究，兩組不同團隊對於二疊紀–三疊紀滅絕事件造成的海洋生物多樣性變化[8]，以及白堊紀大滅絕事件對於昆蟲–植物的共演化相關的研究中發現[9]，不同生態棲位的功能多樣性，能夠在大滅絕後作為基礎並持續演化而恢復繁榮生機。

同時南美與北美的比較研究指出，南美生態能在白堊紀大滅絕後相對快速恢復，是因為滅絕事件時的南美洲的生物具有較高的多樣性。

此類的研究強調多樣性對於抵抗滅頂之災，以及爾後的復甦穩定的重要。

這些研究敲響了今天的警鐘，因為人類活動造成的滅絕速度已經遠超過推算出的歷史平均速度[10]，這樣的數據，配合古生物學中對人類演化的研究，不難發現人類在短暫的演化過程中得到了快速改變生態結構的力量[11]，而如何使用這力量，就是人類社群應該深思的。

跨領域、跨尺度的古生物學研究主題雖然是Investigator系列報導中較少見的題材，但我們希望在回顧這一系列的報導後，藉由描繪出大尺度地球生命歷史上的多樣性改變以及地球的變化，能夠瞭解並反思我們征服的手段與步調，理解並尊重生命與環境作為指引今日與未來的生命方向。

生命的伊始來自數十億年前的太古海洋，萬物生息繁衍，孕育了蓬勃繁盛的生命樣貌。

圖片來源：https://pixabay.com/en/forest-submerged-shark-fish-hammer-3784244/ 參考文獻： 【古生物學：連結過去與現在生命的橋樑】https://investigator.tw/6852/  Schopf,J.W.,Kudryavtsev,A.B.,Walter,M.R.,VanKranendonk,M.J.,Williford,K.H.,Kozdon,R.,…Flannery,D.T.(2015).Sulfur-cyclingfossilbacteriafromthe1.8-GaDuckCreekFormationprovidepromisingevidenceofevolution’snullhypothesis.ProceedingsoftheNationalAcademyofSciences,112(7),2087-2092.doi:10.1073/pnas.1419241112  Libertín,M.,Kvaček,J.,Bek,J.,Žárský,V.,&Štorch,P.(2018).SporophytesofpolysporangiatelandplantsfromtheearlySilurianperiodmayhavebeenphotosyntheticallyautonomous.NaturePlants,4(5),269-271.doi:10.1038/s41477-018-0140-y  Rothschild,B.M.,Tanke,D.H.,Helbling,M.,&Martin,L.D.(2003).Epidemiologicstudyoftumorsindinosaurs.Naturwissenschaften,90(11),495-500.doi:10.1007/s00114-003-0473-9  Grossi,B.,Iriarte-Díaz,J.,Larach,O.,Canals,M.,&Vásquez,R.A.(2014).WalkingLikeDinosaurs:ChickenswithArtificialTailsProvideCluesaboutNon-AvianTheropodLocomotion.PLoSONE,9(2),e88458.doi:10.1371/journal.pone.0088458  Bhullar,B.S.,Morris,Z.S.,Sefton,E.M.,Tok,A.,Tokita,M.,Namkoong,B.,…Abzhanov,A.(2015).Amolecularmechanismfortheoriginofakeyevolutionaryinnovation,thebirdbeakandpalate,revealedbyanintegrativeapproachtomajortransitionsinvertebratehistory.Evolution,69(7),1665-1677.doi:10.1111/evo.12684  Chang,C.,Kaifu,Y.,Takai,M.,Kono,R.T.,Grün,R.,Matsu’ura,S.,…Lin,L.(2015).ThefirstarchaicHomofromTaiwan.NatureCommunications,6(1).doi:10.1038/ncomms7037  Foster,W.J.,&Twitchett,R.J.(2014).FunctionaldiversityofmarineecosystemsaftertheLatePermianmassextinctionevent.NatureGeoscience,7(3),233-238.doi:10.1038/ngeo2079  Donovan,M.P.,Iglesias,A.,Wilf,P.,Labandeira,C.C.,&Cúneo,N.R.(2016).RapidrecoveryofPatagonianplant–insectassociationsaftertheend-Cretaceousextinction.NatureEcology&Evolution,1(1),0012.doi:10.1038/s41559-016-0012  DeVos,J.M.,Joppa,L.N.,Gittleman,J.L.,Stephens,P.R.,&Pimm,S.L.(2014).Estimatingthenormalbackgroundrateofspeciesextinction.ConservationBiology,29(2),452-462.doi:10.1111/cobi.12380  KathleenLyons,S.,Amatangelo,K.L.,Behrensmeyer,A.K.,Bercovici,A.,Blois,J.L.,Davis,M.,…Gotelli,N.J.(2015).Holoceneshiftsintheassemblyofplantandanimalcommunitiesimplicatehumanimpacts.Nature,529(7584),80-83.doi:10.1038/nature16447 撰文｜陳彥善 審稿｜藍冠鈞 Abouttheauthor 陳彥善 畢業於台大化學系，博士班畢業於凱斯西儲大學生物化學所，目前除了在學校裡研究基因調控與生殖醫學外。

同時於藥廠中擔當新型胰島素開發團隊。

期待在investigator中分享與學習。

並有機會能站在巨人的肩膀上。

Viewallposts Youmayalsolike LeaveaCommentXCommentName* Email* Website 用電子郵件通知我後續的迴響。

新文章使用電子郵件通知我。