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jiunn36 發表於 2018-6-15 08:23 AM

番薯是被洋流還是被人帶到太平洋島嶼的?

本帖最後由 jiunn36 於 2018-6-15 08:24 AM 編輯

  番薯(sweet potato)原產中南美洲﹐早已跨越國界成為相當重要的農作物﹐不過我們仍不太清楚它在太平洋的起源﹐是由人類帶過去的?還是在人類之前就擴散到太平洋島嶼中呢?這個問題有著考古學上的意義﹐當歐洲人船隊抵達太平洋時﹐許多島上已經存在番薯﹔一些考古﹑語言學研究據此認為在歐洲人之前﹐大洋洲的南島語族與南美洲早已有過接觸交流。
  不過最近有學者研究蕃薯與其多種親戚的演化史﹐反駁美洲與大洋洲早有接觸的論點﹐卻也引起了許多質疑。這篇論文有兩大部分﹐前半著重在探討番薯的家族關係﹔而引起爭議的﹐是討論太平洋番薯來歷的後部。到底番薯從何而來﹐大家質疑的又是什麼?
     
  番薯(Ipomoea batatas)屬於旋花科﹑番薯屬﹔Ipomoea這個屬也叫作「牽牛屬」﹐沒錯﹐這個屬旗下植物開的花﹐就是大家都很熟悉的牽牛花。這回論文的研究團隊﹐分析了199個樣本﹐探討番薯/牽牛花家族的關係。
     
  在開始討論番薯的家庭關係之前﹐有個名詞要介紹一下﹕「染色體倍性」﹐意指細胞內同源染色體的數目。人類是二倍體﹐也就是配備了兩套的DNA﹔番薯則是六倍體(hexaploid)﹐也就是每份遺傳訊息配備了六套。過去有人認為﹐番薯的六倍體﹐可能是來自於不同套數的親戚合體而成(例如二倍體與四倍體合體﹐就會形成六倍體﹐植物常常類似這樣玩)。
  所以番薯的六倍體來自何方?該如何判斷?假如番薯的六套DNA(假設稱作ABCDEF)分別來自不同的源頭﹐那麼與親戚比對之下﹐這六套應該能分別找到更接近的對象。例如若是AB最初源於甲親戚﹐CDEF來自乙親戚﹔那麼AB和甲親戚的序列相似度﹐就會超過同為番薯遺傳物質的CDEF﹔反過來﹐CDEF也會和異種的乙親戚較像﹐更勝同種的AB。
     
  然而﹐比較親戚間的遺傳差異以後﹐番薯的六套DNA彼此間都更為接近﹐沒有見到上述狀況。可見番薯的染色體應該只有單一來源﹐並未經歷過異種合體。家族中所有成員﹐與番薯最接近的是大星牽牛(Ipomoea trifida, 上上圖B)﹐由此推論﹐番薯應該是由二倍體的大星牽牛演化而成的「同源多倍體(autopolyploidy)」。
  論文由細胞核基因組的遺傳差異﹐估計番薯與大星牽牛分家的年代﹐至少有80萬年﹔它們與其他親戚的共同祖先﹐至少能追溯到150萬年前。有意思的是﹐位於番薯細胞核與葉綠體的DNA﹐分析所得的遺傳歷史似乎又有些不一樣。研究團隊由中美洲﹑南美洲取得大批番薯樣本後﹐發現番薯的葉綠體﹐可以分為差異明顯的兩群﹔然而加入大星牽牛一起畫出的演化樹﹐卻顯示其中一群(chloroplast lineage II﹐簡稱 CLII)與大星牽牛比較接近﹐讓另一群(chloroplast lineage I﹐CLI)落在外頭。
     
  考量到葉綠體是母系遺傳﹐不會像細胞核基因組那般經歷遺傳重組﹐論文的推論是﹐番薯兩型葉綠體中只有一款(CLI)﹐是與大星牽牛分家時本來的配備﹔另一款(CLII)則是分家一段時間以後﹐才又因情慾交流獲得。假如此一推論正確﹐意謂這波情慾流動只造成葉綠體轉移﹐卻沒有在細胞核基因組留下痕跡。
  番薯/牽牛花原產於美洲﹐是相當確認的事實﹐但是太平洋島上的成員如何抵達則不太確定。根據論文作者的說法﹐他們多年來在各地調查時﹐發現太平洋島嶼上存在番薯/牽牛花家族成員並不罕見(不論農作物或野生品種)﹐這表示番薯在人類出現之前早由美洲漂洋過海的機率﹐並沒有一般人想像的那麼低。並且由番薯與其大星牽牛分家的年代﹐推論出番薯的分布﹐無法被視為美洲與太平洋島嶼早有交流的證據。
  論文中另外舉出2個案例﹐認為牽牛花屬的成員跨洋分布其實並不少見。一個是太平洋﹑印度洋都有分佈的海牽牛(Ipomoea littoralis Blume)﹐其最近親是Ipomoea lactifera﹐估計兩者分家約110萬年﹐遠遠早於人類在當地活動的時期。另一案例是住在夏威夷的Ipomoea tuboides﹐也與墨西哥近親分家110萬年以上。
     
  不過考古學家與遺傳學家﹐顯然不是太在意海牽牛與Ipomoea tuboides﹐他們多半只關心番薯。
  番薯引發爭議﹐也不是第一次惹。擺在更大的脈絡下看﹐「太平洋番薯怎麼來?」此一問題﹐可以視為「大洋洲的南島語族在歐洲人抵達以前﹐是否與美洲有過接觸?」旗下的一環。
  支持美洲與大洋洲早有接觸的人士中﹐最不要命的是索爾·海爾達(Thor Heyerdahl)﹐他在1947年時乘坐康提基號(Kon-Tiki)﹐經歷千辛萬苦﹐成功由南美洲的秘魯﹐航向法屬玻里尼西亞的土阿莫土群島(Tuamotus)﹐希望證實大洋洲的玻里尼西亞人源自南美洲。不過後來我們知道﹐玻里尼西亞人其實來自亞洲﹐而非美洲。
  支持兩邊早有接觸的「證據」有好幾項﹐不過多數疑慮往往很大﹐無法服眾。其中一項證據是馴化雞﹐可以確定馴化雞來自亞洲﹐後來傳到大洋洲。支持者表示﹐南美洲遺址中出土的馴化雞﹐能證實兩邊有過交流﹐反對者卻懷疑這些結果有DNA汙染的問題﹐只是誤判。
  也有項證據來自人類的DNA。遺傳學家曾在巴西的遺骸中偵測到﹐源於玻里尼西亞族群的遺傳特徵﹔但是這也不是堅實證據﹐因為人也可能是18世紀的殖民者帶去的。另一證據來自現代某些復活節島居民﹐配備能追溯到美洲的祖源﹔可是古代復活節島民的基因組中﹐卻完全缺乏美洲成分。
  對於大洋洲與美洲早有接觸的支持者而言﹐番薯是目前看來最有希望的證據。本論文的質疑者都要對此引經據典一番﹐比方說﹐南美洲原住民的克丘亞語(Quechua)稱呼番薯為「cumar(cumara)」﹐念起來與玻里尼西亞人口中的「kumara(kumala)」很像。假如兩群人從來沒有接觸過﹐兩種差異很大的語言﹐對同一對象的稱呼如此相似﹐機率似乎很小。
  回到番薯研究﹐眾人對其研究的結論主要集中質疑有三點﹕取得番薯古代DNA的方法﹑年代估計﹑結果詮釋。個人看法是﹐如果要解答的問題是「大洋洲與美洲間是否有過交流?」﹐那麼前兩者都可忽略﹐關鍵只有最終的結果詮釋是否可靠。
     
  第一部分的質疑點在於﹐古代番薯樣本是否經過可靠的程序處理?新研究的根據來自古代番薯樣本﹐這個番薯不是普通的番薯﹐而是由庫克船長隊伍中的Joseph Banks與Daniel Solander﹐1769年採集自社會群島的珍貴標本。定序DNA 後﹐得知其葉綠體型號屬於CLI﹐估計與美洲親戚至少在11.5萬年前分家﹐遠遠早於人類出現的年代。
     
  等一下!現今處理古代DNA的研究技術如此發達﹐可是研究團隊處理1769年的樣本時﹐卻沒有遵守抽取古代DNA的標準程序﹐這樣能接受嗎?
  對此論文作者的回應是﹐他們在抽取古早番薯DNA時﹐確實沒有按照其他古代遺傳學團隊嚴謹的程序﹐只視之為一般植物樣本對待﹔然而﹐由定序結果看來應該沒什麼汙染問題﹐結果是可靠的。不難想像﹐古早樣本內的DNA由於年久失修﹐品質不會太好﹐或許會影響定序結果﹐造成誤判。然而「汙染」好像不太容易﹐畢竟作實驗的是人類﹐不是番薯﹐人類與實驗室環境中﹐應該不至於存在太多番薯/牽牛花的DNA片段﹐大幅干擾得到的遺傳序列。
  第二部分的質疑點在於「年代估計」方面﹐奧斯陸大學的分子演化專家Michael Matschiner博士重新分析﹐得到與論文非常不一樣的數字。他的分析顯示﹐和大星牽牛相較﹐番薯的葉綠體自成一群﹐也就是說原論文講的「先分家再情慾流動」並不正確。年代估計方面﹐Matschiner計算的數值普遍比原論文更少﹔最關鍵的古早番薯﹐他認為沒有11.5萬年那麼久﹐只有3萬多年。
     
  但要回答我們的重點﹐其實跟前兩者都沒什麼關係。演化樹的形狀﹑分家的年代﹐都是分子演化史的重要議題﹐我們當然希望得到更精準的估計﹐因此以研究的角度﹐這部分有釐清的空間。不過它們與這裡的大哉問「大洋洲與美洲間是否早有交流?」都沒有太大關係。
  理由很簡單﹐人類一直到距今一千多年前﹐才抵達太平洋東部﹑有機會與美洲接觸。不管估計的分家年代是一百萬年﹑十多萬年﹑幾萬年﹐甚至是好幾千年﹐都比人類活動更早﹐意義上沒有差別。
  假如大洋洲的番薯﹐與美洲同類的分家年代小於一千年﹐將是支持古代兩地有過接觸的強力鐵證﹔可是現在的資料顯示兩地番薯的分家年代﹐遠遠超過人類活動的歷史。新發表的論文推論﹐大洋洲的番薯不見得是人為引進﹐也可能是被非人為因素如洋流﹐從美洲家鄉帶到島上。因此番薯無法作為南美洲人﹐與南島語族有過接觸的證據。
  論文作者對此論點似乎很堅持﹐也不能直接說他們就一定有錯﹐不過這番推論潛伏著很大的問題。該怎麼說呢?
  Matschiner博士舉了一個「殖民火星」的例子說明﹐這個例子源自於1998年的研究﹐兩派人爭論歐洲人的來歷。一派人認為﹐由於研究顯示﹐現代歐洲人粒線體的類型可以追溯到舊石器時代﹔因此推測歐洲人族群是由舊石器時代延續至今。另一派則指出﹐就算粒線體類型是在舊石器時代誕生﹐也不等於這群人那時就已經在歐洲﹐仍無法排除在別處衍生﹑而後抵達歐洲的可能性。假如有些歐洲人明年殖民火星﹐那麼他們與地球人的粒線體﹐共同祖先將能追溯到舊石器時代。可是要是未來的族群遺傳學家藉此認為﹐人類早在舊石器時代就已經殖民火星﹐那就太不明智惹。
  殖民火星的舉例﹐簡單易懂。這才是這回爭議的關鍵﹕兩個地方的兩個品系分家幾萬年﹐不等於它們也在兩地度過一樣長久的時光。番薯的案例中﹐兩地番薯分家時間遠遠早於人類活動﹐未必是自然因素造成﹐也不需要超自然解釋﹐狀況可以很簡單﹕當大洋洲番薯的祖先仍住在美洲時﹐早已先與美洲同類分家了很多萬年﹐後來才被人類帶到島上。
  總之﹐由目前資料看來﹐可以確認番薯只有單一起源。但它們何時﹑如何抵達太平洋島嶼﹐光憑現有資訊不足以定論﹐仍需更直接的證據。這個案例也提醒我們﹐光憑DNA估計的年代﹐別急著倉卒推測太多故事細節啊!


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conductor57 發表於 2018-6-16 11:12 PM

有沒有可能是在枯木上順著洋流四處散布阿???

礁溪伊莉 發表於 2018-6-15 11:02 AM

番薯(地瓜),
1. 無論是枝葉或是地下塊根,
    均無法承受海水的鹽分,
    在海水浸泡下,
    很快就會死亡~....

2. 具繁殖力的種子或塊根,
    其實際的大小和比重,
    均遠大於海水, 只會直接下沉,
    無法透過洋流漂浮遷移,
    更無法透過風力的空飄~....

3. 它的種子,
    並非遷移侯鳥的食物之一,
    應該,
    無法借助鳥類的消化道,
    來完成物種遷移的模式~....

4. 古代的人類,
    可能將番薯作為航海所需的"糧食",
    伴隨著人類的航行與跳島,
    番薯也隨之遷移到各處了~....


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