生命科學

多元文化 虎鯨分家

遍佈全球各個海域的虎鯨發展出不同掠食習慣和溝通方式,這樣的「文化」差異正驅使牠們走上不同的演化道路。

撰文/里希(Rudiger Riesch)
翻譯/王心瑩

生命科學

多元文化 虎鯨分家

遍佈全球各個海域的虎鯨發展出不同掠食習慣和溝通方式,這樣的「文化」差異正驅使牠們走上不同的演化道路。

撰文/里希(Rudiger Riesch)
翻譯/王心瑩


「水精靈探險家號」在加拿大卑詩省的夏洛特女王海峽中輕輕搖晃,這裡距離馬肯島的柏瑞岬卵石海灘不遠。太陽蒸發了大部份的晨霧,只留下薄薄一層依舊籠罩著島上雪松、冷杉和雲杉的樹梢。我從船上觀看虎鯨三兄弟克拉克羅夫特、普朗波和凱卡許,牠們正在船頭附近的淺水處,用身體輕輕摩擦海灘邊圓滑的小石頭。三兄弟花了大半個小時沉浸於這樣的活動,不久後牠們就會離開,前去獵捕鮭魚或尋找配偶。


虎鯨進行這種刮擦行為(稱為海灘摩擦)的原因至今不明,大部份專家認為目的是蛻除死皮和除去體外寄生蟲,但也可能只是因為牠們覺得好玩。無論背後動機為何,在此地司空見慣的這種海灘摩擦現象,卻很少在其他鯨豚類(包括鯨魚、海豚和鼠海豚)身上觀察到。這是北方留棲型虎鯨的獨特「文化」;每到夏天,這群虎鯨便會以溫哥華島北方附近水域為家,待上數個月。(牠們俗名是虎鯨,但其實是大型海豚)。


不是只有北方留棲型虎鯨才有獨特行為。從1970年代開始觀察以來,已發現遍佈全球的虎鯨族群各自發展出獨特的行為,從掠食到溝通方式皆各有千秋;身體特徵包括體色、體型和背鰭形狀也都略有不同。這樣的文化與外觀差異,加上過去15年來發現牠們之間竟有驚人的遺傳歧異度,讓我和許多研究人員認知到,今天的虎鯨族群不只是科學家長期認定的單一物種,而是正走在不同的演化道路上。也就是說,牠們似乎正分化成幾個新物種,如果這過程持續進行,終有一天彼此將無法再生下能夠發育或繁殖的後代。


有趣的是,驅動這種多樣化的力量可能來自牠們的文化差異:虎鯨似乎偏好與習性相同的個體交配,而排斥擁有不同習性的其他虎鯨,這種偏好造就了「種化」所需的條件。傳統的理論在探討新物種誕生方式時不曾考慮這樣的種化機制,因此虎鯨將可做為極佳範例。虎鯨也提供科學家不同角度觀察另一群生物:現代人類的祖先曾經也分歧成多個物種,共同生活在地球上。


一個多世紀以來,生物學家都採用地理學來解釋種化現象。廣獲支持的理論稱為異域種化(allopatric speciation):一個古代物種的兩個族群通常受到地理屏障(例如山脈、沙漠或河川)隔離,導致彼此的外觀逐漸演化出相異特徵,兩個族群最終無法再交配、繁殖。這樣的隔離如果持續夠久,兩個族群會依循各自獨立的演化軌跡而衍生不同的基因,這些基因可能有助於牠們在不同的環境條件下存活,也可能透過遺傳漂變的過程隨機累積。根據理論,兩個族群最後在遺傳上會產生極大差異,即使再度接觸也無法繁殖後代。


許多生物都提供壓倒性的證據,顯示地理隔離確實可促進種化,例如棲息於巴拿馬地峽兩側的兩種槍蝦(Alpheus),以及只出現在美國加州和內華達州彼此互不相連的溫泉中的各種魚將魚(Cyprinodon)。但有時候,同一地理區域也會出現兩個以上外觀各異的次族群,最終演化成不同物種。很多科學家,例如著名的德國演化生物學家麥爾(Ernst Mayr)仍抱持傳統觀點,認為種化過程必須至少涵蓋某段隔離時期,完全在同一區域內發生種化是不可能的,或可以說非常罕見。然而近來有更多研究顯示,種化的發生並不一定需要傳統上認定的地理隔離。


虎鯨也搞「小圈圈」


事實上,目前生物學家多半接受有些物種是在沒有地理隔離的情況下演化出來,包括在東非和尼加拉瓜的火口湖發現具有驚人多樣性的慈鯛,以及在太平洋荷威勳爵島發現的各種荷威椰子(Howea)。根據生物學家的說法,這些物種經歷了同域種化(sympatric speciation):以慈鯛的種化為例,主要驅力顯然是不同慈鯛為利用不同食物來源而產生的適應結果(但沒有文化的影響),而不同種的荷威椰子則是演化出不同的開花時間。然而哺乳類的同域種化案例極少,因此虎鯨的例子特別耐人尋味。


虎鯨也稱殺人鯨,是除了人類之外,地球上分佈最廣的哺乳類。牠們棲息於全世界的海洋,一天可移動超過100公里,或者短短幾星期內遠達幾千公里,已知的地理屏障都無法阻止某族群的個體與鄰近族群成員來往。然而現在科學家發現,好幾個海洋區域都有不同的虎鯨生態型(ecotype)生活在一起,彼此並不親近,例如其中一型可能主要以特定魚類為食,而另一型偏好捕食海豹。


研究最透澈的虎鯨生態型類群生活在東北太平洋,從1970年代初開始,由加拿大科學家畢格(Michael Bigg)帶領進行研究,並得到許多驚人發現。首先,他注意到個別虎鯨的背鰭形狀和大小不一樣,而且「鞍形斑」(背鰭後方的灰白色區塊)的形狀、大小和顏色也有差異,生物學家可利用這些特徵分辨虎鯨個體,就像鑑識科學家用臉部特徵和指紋辨別人類個體。


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