【趨勢人物67】進化生物學家史塔頓揭示非洲象為何再也不長牙

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文／楊慧莉 2023-07-29

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史塔頓的團隊研究在車諾比禁區繁殖的狼群，寄望能從物競天擇的自然法則中找到對治癌症的新方法。圖／Shane Campbell-Staton

史塔頓等科學家在莫三比克的大象研究，證實人類的盜獵行為對物種快速演化的影響。圖／Princeton University

本月五日，史塔頓首次在電視亮相，主持一個科學性的旅遊節目《人類足跡》。圖／Shane Campbell-Staton

史塔頓研究蜥蜴，發現牠們已進化出更強的耐熱度，以適應都市高溫。圖／Shane Campbell-Staton

圖／Princeton University

合作夥伴溫切爾教授盛讚史塔頓能「察人所不察，看到更大的圖像和問題，並預見清楚測試的方法」。圖／Shane Campbell-Staton

文／楊慧莉

生物演化，根據達爾文的進化論，通常需經過至少近千年的歷程。不過，這樣的印象近來被顛覆了。原來，史塔頓所帶領的研究團隊發現許多生物有在短期內發生蛻變的趨勢，何以如此？這樣的機轉又代表什麼？

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進化生物學家養成記

沙恩‧坎貝爾─史塔頓（Shane Campbell-Staton）是進化生物學家，目前任教於普林斯頓大學生態和進化生物學系。

研究興趣廣泛

二○一六年某晚，時任加州大學洛杉磯分校助理教授的史塔頓睡不著。半夜三點，他滑進了「YouTube」網站，無意中看到一段影片，是關於住在莫三比克戈龍戈薩國家公園（Gorongosa National Park）的一群無牙大象。

在此之前，史塔頓主要研究美國東南部土生土長的小型綠色變色蜥；具體來說，他研究爬蟲類如何適應溫度上的變化，尤其是面對生存環境被人為改變時當如何處之。而今，大象為了適應人類盜獵行為而迅速演化出無牙的現象，讓他很有共鳴，因為跟他的研究旨趣不謀而合。

史塔頓對無牙大象之事很好奇，於是詢問他的一些科學界朋友是否知道有人做此研究。結果，透過電子郵件鏈找到普林斯頓大學生態和進化生物學系教授普林格（Rob Pringle），他剛好計畫遠征莫三比克，想要長期研究戈龍戈薩國家公園裡大型哺乳動物的生態。普林格教授邀請史塔頓同行。於是，史塔頓就有機會到戈龍戈薩，駕車尋找無牙大象，並收集基因樣本。

事實上，只要對史塔頓有所認識，就不會對他突然闖進象牙研究太感意外。二○二一年，他加入普林斯頓大學，成為生態和進化生物學系助理教授。同事以「後起之秀」稱呼他這位研究學者。「現在，他是踩足油門，加足馬力。每次我們對談，他都會想到新的點子。」普林格說。

史塔頓想像自己的生涯會有很多令人興奮的轉折，事實上也是如此。從尋找莫三比克的無牙大象，到研究波多黎各的都市蜥適應節節高升的氣溫，以及加入一個合作計畫，調查幅射對車諾比禁區野狼的影響，都可看出史塔頓的興趣將他帶往許多面向。

出身鎖匙兒童

多數生物學家的因緣，可能起於童年去森林健行遇到蠑螈，或是去海灘戲水時碰到海葵。史塔頓卻是例外，「我成長於南加州貧民窟，科學之路其實都是透過電視。」

史塔頓來自單親家庭，其母靠開計程車養活他與妹妹。自稱為「鎖匙兒」的他，多半在家幫忙照顧妹妹，讓出外排班賺錢有時連續高達三天的母親無後顧之憂。因此，他沒有太多的戶外活動經驗，頂多在放學後打開電視觀賞澳洲「鱷魚先生」厄文（Steve Irwin）和美國生物學家科溫（Jeff Corwin）的動物節目。那些電視節目讓史塔頓接觸到地球上許多令人嘆為觀止的動物和地域，也因而愛上自然界，為其往後生涯發展奠定基礎。

後來，史塔頓上羅徹斯特大學念生態和進化生物學系，取得學士學位。結合對基因組學和蜥蜴的興趣，他在大學實驗室運用DNA定序追蹤鬃獅蜥的進化起源。在完成一份跟此主題有關的榮譽論文後，他前往哈佛大學修博士學位，繼續研究蜥蜴。

為人處事圓熟

不過，就在快完成博士學位時，他有機會探索一個「人類活動影響進化」的現象，沒想到這也成了他日後研究上的一個重要標記。

當時，德州歷經一場冬季暴風雨，史塔頓正在研究蜥蜴在許多不同地方的繁殖量，「我決定回頭去看看此物種生物量如何回應單一的極端氣候事件。」結果，他發現蜥蜴物種的基因表現發生了一些改變，可以讓牠們更易忍受寒冷。此發現讓他大感震驚，「典型上，談到進化，想到的都是數千年、甚至數百萬年的事，而今可在現下追蹤到物競天擇，這個概念真的太迷人了。」

除此發現，史塔頓在研究上也有過人之處。曾跟他共事的紐約大學助理教授溫切爾（Kristin Winchell），盛讚他能「察人所不察，看到更大的圖像和問題，並預見清楚測試的方法」。

史塔頓的研究工作將他帶往波多黎各、澳洲和南非。二○一八年的莫三比克之行是他第一次踏上非洲大陸。此行，史塔頓等研究學者發現，莫三比克歷經二十年內戰，期間區域內的大象因象牙盜獵而銳減百分之九十，之後出生的母象多數都生來無象牙，這源自基因改變。他們將研究發現刊登在《科學》期刊，證實人類的盜獵行為對無牙大象生存和繁衍的影響。

除了研究上的收穫，史塔頓做人亦可圈可點。研究夥伴溫切爾表示，「史塔頓很關心合作對象。我想，在科學合作上，如果能將人擺在第一順位，就會出現更好的科學成果。」

因此，如果說，研究動物如何適應人類活動，是史塔頓的研究本體，那麼與其他科學家的合作就是其研究發展的脈動了。

舉一反三

生物加速演化的啟示

去年，史塔頓因其團隊在車諾比禁區對灰狼抗癌性的進化研究，被任命為皮尤生物醫學學者（Pew Biomedical Scholar）。此外，他的文章也常見於《紐約時報》、《科學人》、《運動畫刊》等媒體。

除了學術成就，史塔頓最近跨進影音媒體，傳播科學知識。他製播了播客節目《超級英雄生物學》，這個節目透過科幻故事和漫畫書探討科學新發展。本月五日，他首次在電視亮相，主持一個科學性的旅遊節目《人類足跡》，藉此探討人類如何改變地球。

人類影響好犀利

史塔頓的研究路上，最讓他印象深刻的事是，即便人類對地球具有摧毀力，其他生物依據人類的影響所做的調適和演化，讓他嘖嘖稱奇。這也是他的研究中一再出現的共通主題：「生命既脆弱，也充滿韌性。」

舉例而言，當都市區域擴展，其他生物生存受威脅，只好迅速演化，以開發新的資源及避免潛在危險。史塔頓的研究團隊就發現，波多黎各島上的變色蜥本來是在樹上爬上爬下追蟲子，但到了都市裡，基因發生改變。牠們演化出更長的四肢、更大而有黏著性的腳趾，以攀爬建築物或是玻璃、金屬和水泥等人造表面，同時也需進化出更強的耐熱度以適應都市高溫。

不過，史塔頓認為，都市化可不是我們對地球的唯一影響，還包括早期為了食物和休閒而獵殺其他物種；因此，「我們做的每件事，不管有意或無意，都會造成級聯效應；我們已成為促成人類本身和其他物種演化的一股重要力量。」

難過與希望之事

研究生涯中，史塔頓最難以面對的挑戰是感性上的，而非技術層面。在莫三比克，他觀察到一隻遭鎮靜劑注射的大象。這隻象不只是研究對象，也是象群中的女族長。她在莫三比克內戰中活了下來，內戰時她的十位家族成員有九位在十五年內紛紛離世。面對這些壓力，這隻母象仍堅強活下去，後來還擁有自己的後代。而這隻母象的奮鬥史最讓史塔頓難過的是，所有的摧毀和殺戮只是因人類喜歡用牠們的牙齒做出小飾品。

儘管有些快速演化的故事讓人傷心，史塔頓發現有些故事也提供人類希望。舉例而言，有人預估二○四○年全球將新增約三千零二十萬的癌症案例。目前，人類對於基因變異會造成許多癌症或讓一個人更易罹癌，有許多的認識和了解。不過，對於哪些潛在的基因變異可讓人防癌或抗癌，則所知甚少。

而今，站在進化研究最前沿，史塔頓深感，「或許大自然已找到解答。」一九八六年發生的車諾比核災事件，在幾十年後，有野生動物進駐，並在那裡繁衍。史塔頓的團隊便研究在那裡繁殖的狼群，看看牠們是如何適應高劑量的幅射，藉此了解癌症生物學，希望從物競天擇的自然法則中找到對治癌症的新方法。

當一切還來得及

過去一年，為了田野工作和《人類足跡》的拍攝製作，史塔頓經常旅遊。對於一位看他人的影片而愛上科學的生物學家來說，他目前做節目有回饋的意味。除了開心與人合作，一起拓寬科學理解的視野，史塔頓很清楚自己的角色，「科學家的工作就是站在集體的人類知識水平線上望進未知的黑暗中。」

在發現人類活動已加速快轉生物演化進程的此際，他表示，「我們正在書寫一個全新篇章，而這個篇章目前看來不太妙，有可能導向第六次生物大滅絕。不過，幸好，這個篇章還在書寫；換句話說，眼前還有很多可能性。我們還能行動，還能為其他物種奮力一搏，因為牠們已無法捍衛自身權益。」

史塔頓希望我們能正視自己的影響力，為子孫創造一個擁有生物多樣性的世界，一如演化學之父達爾文所指稱的「一個充滿無數美麗樣貌的世界」。

至於史塔頓個人，作為一名科學家，他應該會繼續站在黑暗邊緣，找到照亮新知識的路。

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