2016年12月22日 星期四

如何避免在系統分類論文的摘要寫廢話?

身為幾個分類學期刊的編輯,我經常在退人稿件。很多稿件之所以被退除了英文太差,科學品質太差以外,還有太瞎。

以下我要列舉幾個經常被退稿,連審都不審的原因,先談摘要部份好了。

我知道有些年輕學者或學生(包含我自己)在一開始學著寫論文的時候,其寫作文本的參考來源常常不是品質很好的文章。為什麼會參考品質不好的文章呢?因為一開始接觸分類學的時候會把重點擺在"發表新分類群",覺得那是最威的事情。但偏偏有非常多的分類學者是業餘的,或是研究沒有跟上時代,所以他們的論文經常就只能發表在事實上沒什麼審查制度的小刊物。因為快,而且保證被接受,只要有新分類群就好,那個文章寫得好不好也就沒人管了。

以前我也經常參考那樣的文章來寫稿,因為覺得好簡單喔,套個公式就好。後來才知道,真正的好的系統分類學家不會那樣寫。整個就是要打掉重練。

我們先說摘要應該要寫什麼?不就應該是談某個議題的重要性,然後本研究使用什麼樣的材料與方法檢測了什麼現象或假說,然後得到什麼結果。而這個結果顯示了什麼直接的意義和貢獻嗎?

可是很多基礎分類論文的摘要不是這樣的,就是千篇一律地告訴大家:某個分類群在全世界有幾屬幾種,然後我們最近發現一個分布在那裏的新種,本文會提供檢索表,還有照片。沒了耶。不覺得很鳥嗎?什麼生物科學議題都沒有提到,就只告訴大家"哈哈我抓到新寶了,然後我描述如下,還有照片喔耶"。

我甚至看過有些作者把"模式標本儲放在那邊"擺在摘要中。那是最重要的資訊嗎?顯然不是。

當代的系統分類學的重點不只是在於確認分類群的地位或發現新分類群,或是宣稱自己做了什麼分類處理。在現在這種技術和理論發達,議題多元的時代中,任何一個被新發現或被確認的分類群都代表著在演化上,還有生態學上新的現象或假說的浮現。就好比腔棘魚,如果印尼腔棘魚沒有被發現,那麼只有一種腔棘魚能讓大家去推算屬內物種間的分化年代嗎?不能。如果我們現在仍然認為某種蛙或某種蜥蜴只有一種,那還有可能因此探索種化、親緣地理、棲位分割、形態與功能與棲地間的關聯性?不能啊。所以發現一個新種,或改變一個物種的分類位階,並不只是整理資料的結果,或只是成就個人的發表慾望,而是要對生物科學有一定的貢獻。

但是我就是覺得有太多分類文章只是在寫"執行報告",而不是在寫"科學論述"。

我們以動物學的分類期刊來說好了,品質很好的Zoological Journal of the Linnean Society上的文章的摘要長什麼樣子?

這個期刊有非常多"純分類"文章,但多數的純分類文章都包含了嚴謹的親緣關係分析。隨便找一篇有new species的文章來讀的時候,大家應該可以發現,摘要中必然會說明的是:該分類群的重要性與現存問題,然後他們想要回應與解決什麼問題,使用了什麼方法,得到什麼結果,促成什麼分類處理,最後這樣的結果呈現了什麼科學價值。

既然好期刊上的文章都這麼寫,那我們就試著寫寫看吧。那怕是一個物種,就算只是發現一個新物種,很多生物學或分子資訊都還沒有,也應該還有形態學上的意義能夠被彰顯吧?

2016年8月14日 星期日

模式標本的標籤需要被拍下來擺在論文裏嗎?

當我年紀小(?)開始寫分類文章的時候,曾經有老師質問我:「你們做鱗翅目分類的人為什麼喜歡把標籤排一排然後拍一張照片?」當時資質愚魯,不太知道怎麼回應,只覺得「其它大大都這樣做我就照做啊~」

但是現在我知道了,所以我又要來說故事。

不同分類群生物標本的標籤有非常非常非常大的差別。植物有植物的規定,真菌有真菌的規定,只能做玻片的生物(例如草履蟲)有自己的規範,脊椎動物有脊椎動物的規定。但是在什麼樣的情況下,標本上的標籤有重要到非要拍出來給大家看不可呢?

標籤需要被圖示在論文上這事在過去有幾個必備條件:
  1. 一定要是具有歷史價值的標本:所謂的歷史價值當然是由各領域自行認定。例如林奈、華萊士、還是什麼拉馬克的標本。為什麼這些具有歷史意義的標本的標籤需要被秀出來呢?因為對喜歡考證史料的人來說,標籤的大小、標記方式、筆跡、樣式、排列都可以被拿來當成推斷標本來源、鑑定過程,收藏保存歷程的證據。
  2. 一定要有混亂的鑑定歷史:什麼叫混亂的鑑定歷史呢?例如模式標本地位有疑義、同一份標本被不同作者指定為不同物種的模式標本(也就是「異物同模」)、標本本身被變造 (例如是合成標本、偽造標本,或是被不當修補過的標本),或是標本本身在不同標本館中被轉賣好幾手。
  3. 該標本從來沒有被任何文獻圖示過:尤其是高度稀有物種,除了模式標本以外沒人見過,或是文獻上的記載與標籤不盡吻合。

雖然現在許多比較大規模又有錢的博物館會把標本影象數位化,但是絕大多數的標本館(尤其是動物學的部份)並不把標籤另行數位化,所以這對一些需要確認標本地位的研究者來說是非常苦惱的事。舉例來說,過去科技部曾經支持過一些數位典藏計畫,有些單位就乖該地把標籤分開數位化,而且通通擺到網路上。這使得其它科學家與大眾可以檢驗這些館藏鑑定的正確性,尤其是模式標本的真偽。果不其然,某單位的「模式標本」就被發現不是模式標本,其判斷依據就是標籤不吻合研究者對於該作者的筆跡與標籤型式的認知;而有些「一般典藏標本」卻被國外的研究者發現是失落很久的「模式標本」,而且還是來自中美洲。這也就是說標籤資訊本身不是沒有意義的東西。

然而標籤資訊是否應該被納入論文中討論,與標籤本身的影像是否應該被納入圖版排列是兩回事。如我上面所說,只有在吻合這三個要項之下,標籤影象才真的有必要被納入論文中,否則就應該在精簡圖版的原則下,不要納入那些沒有疑義,不太有人懷疑的資訊。

2016年8月12日 星期五

《植物比你想的更聰明》一書中「草履蟲與裸藻誰更高等?」一文的荒謬

商周最近出版了一本名為《植物比你想的更聰明》的書,原作者是佛羅倫斯大學的Stefano Mancuso以及一位科普記者Alessandra Viola。Mancuso本身其實是植物生理學家,而且所研究的領域策重農藝應用。Mancuso本人也是多篇有關植物訊息傳遞與電生理學著作的作者,因此他在這個領域,也就是"植物神經生理學"(雖然很多人不同意這個看起來超炫的詞彙),的確是位專家。

這本書的原文是Verde brillante. Sensibilità e intelligenza del mondo vegetale,意思是
多采多姿的植物世界所展現的智慧與敏銳 (雖然許多學者,例如Alpi et al. (2007)根本不同意植物有同等於動物神經元的結構,也不同意植物細胞之間的訊息傳遞就可稱之為智慧)。此書的原意其實只是想要提示大家,植物細胞、組織與個體間的訊息傳遞是非常活躍且複雜的,而這些活動並不如大家過去所以為的那麼靜態與緩慢。但是Mancuso畢竟不是演化生物學家,所以他的著作只要涉及演化,看起來就寫得亂七八糟,甚至會誤導大眾。這真的只是不同學門的學者之間的文人相輕嗎?不是。我想就其中一個章節的問題來談談我的看法。

8/12日的時後PanSci轉載了其中一個章節的內文(08/13已移除),PanSci所下的標題是「草履蟲與裸藻誰更高等?我一看到這個標題就非常惱怒,因為「誰比較高等」這個問句本身不只是政治不正確,在科學上根本也站不住腳。此外,原來的譯文是「裸藻對上草履蟲,是否旗鼓相當?」(英文的原文是Euglena versus Paramecium: An Even Match?),我不太知道PanSci沒事幹嘛下這個令人惱怒的標題?因為這整篇文章令人惱火的點實在是太多了,為了讓我的學生不要被這樣的科普書所誤導,我認為有必要一句一句地檢視這篇文章的謬誤。
  • 何謂高等與低等?高低等之說並非沒有風行過,尤其是那個流行人類至上的年代,認為演化是有方向性的年代,的確會有人把複雜的,主觀看來先進的分類群稱為高等。當我們把人的出現當成一個演化上唯一的極致時,就會形成高低等這樣的概念。在演化學或系統分類學上,的確會出現"higher"或"advanced"這樣的字眼。但是higher通常指的是科級以上的分類階元(taxonomic rank),所以分類學才有「高階分類群」這個概念。這高階指的是分類階元的高低,和演化出現的順序、特徵的複雜度,或是在演化史上的成功一點關係也沒有。那"advanced"呢?這個用法在演化學上是存在的。然而advanced一詞通常只能拿來描述同一個演化支系(evolutionary lineage)上晚近出現物種相對於早期出現物種的特徵狀態。舉例來說,在鱗翅目昆蟲來說,蝴蝶就屬於"advanced group",那是因為牠們比較晚出現,自然會具備早期演化類群並不具備的曲管式口器。所以如果要談"advanced or not"沒有不可以,但是被比較的兩者必須要同屬一個演化支系,否則就不會有比較基礎。
  • 概念停留在林奈時代:Mancuso把草履蟲稱為「單細胞動物」,然後把裸藻稱為「單細胞植物」真是令人恍若隔世。他的分類學可能根本要重修(或是沒修過)才會寫出這種匪夷所思的東西。我和邵廣昭老師還有洪玲雅曾經寫過一篇回顧生物分界沿革的短文,這個整理並非我們自己的意見,而是一個廣而周知的議題。從以前到現在,只有林奈那個時代主張所有的生物只能分為「動物」(Animalia)與「植物」(Plantae)兩界。1866年以後Haekel就已經把生物分成三界了。那一直到現在生物有幾界呢?根據我先前的說明,早就超過10界了。為什麼會越分越多界?那是因為我們過去對生物之間的演化關係所知有限,過去能夠使用的證據也很有限。現在已經是後基因體時代,演化理論與運算能力都比以前更好,所以當我們有了很好的分子演化工具與運算能力,就可以把更多的生物類群帶進來分析,這也會使我們發現過往的分類體系不夠用、不合用,需要改良與擴增。這也就是為什麼台灣過去生物課本所教的那一套早早就就被推翻了。但是很不幸的是我們台灣的教育界還停留在1966年Whittaker的「五界體系」,甚至連「三域說」都沒提到,這也就是為什麼高中與大學教育根本搭不起來的原因之一。
  • 那草履蟲和裸藻應該是什麼?根據近年盛行而且並不太有爭議的假說,草履蟲(Paramecium)屬於囊泡蟲界(Alveolata)纖毛蟲(Ciliiophora)的生物。而裸藻(Euglena)則屬於古蟲界(Excavata)眼蟲門(Euglenozoa)的生物。囊泡蟲界和古蟲界八竿子打不著關係,我真的不知道這有什麼好比的?況且,我們看到的是「現生物種」,現生物種的起源時間,和整個演化支系(例如眼蟲門)的起源年代並不相同,比來比去究竟是在比什麼年代的事呢?
  • 接下來我要一句一句的表這篇文章:
    "我們都知道,地球上最先出現的單細胞生物是屬於植物的藻類。藻類行光合作用產生氧氣,使包括真核生物(或者說動物細胞)在內的生命得以擴散綿延。"這句話真是看到鬼。地球上最先出現的單細胞生物是細菌吧?最早能行光合作用的生物也應該是藍綠菌。泛植物(Archaeoplastida)則是到了Picozoa以後才出現,所以這段話根本就是狗屁不通啊。

    "現今草履蟲和其他原生動物(protozoa)獨立為一類,稱作原生生物(protist)。但是,直到幾年前,不管怎麼看,人類都將草履蟲當成動物。一如「原生動物」一詞所提示,草履蟲是原始型態的動物。"這段話也是一樣,不知道在寫什麼。Protozoa是一個相對於Metazoa (真正的動物)的辭彙,那是因為過去的學者把所有看起來會動的單細胞生物通通稱為Protozoa,以茲與多細胞的動物有所區別。但是Protist則是完全不一樣的概念。Protist則包含了Protozoa還有一些具有色素的單細胞生物,無論如何,Protozoa和Protist都是不被現代分類學所採用的類群,因為它們都是多系群(polyphyletic group)。

    "在與草履蟲相對的另一方,屬於綠藻類單細胞微生物的裸藻一樣是造物的奇蹟。裸藻也可劃入原生生物,但無疑具備植物本質。"這一整段也是看到鬼。裸藻的葉綠體來自二次內共生(secondary symbiosis),事實上大多數的眼蟲門生物並不具類葉綠體這樣的構造,但只有某些可行光合作用的類群因為和單細胞綠藻發生了內共生演化,才使得它們能夠具備葉綠體。這個年代那有人在講什麼「植物特徵」還是「動物特徵」?因為植物和動物的定義早早就被動搖了啊。但是我們的課本很少更改,教師手冊很少更新,更別說還有這種亂七八糟的科普書來亂。

    "顯然,草履蟲與裸藻都能繁衍。若是觀察兩者在水中的舉動,似乎看不出太大不同。但,且慢,草履蟲的身體有電信號來回穿梭,將訊息傳至單細胞各處。是故,學者稱草履蟲為「游泳中的電子」,而以此稱號來定義草履蟲似乎十分恰當。不過,同種電脈衝也流遍裸藻的單細胞身體。所以,雙方又是不分勝負。"我真的不知道這段是在比什麼東西。每一種生物之所以會具備某一些特徵,都是演化歷程中經過天擇所留下來的。然而每一種生物的演化歷程中所受到的選汰壓力不一樣,所以我們並不會知道草履蟲的纖毛和裸藻的鞭毛何者「比較好」。特徵沒有好不好,只有適不適應當代環境的問題。只要能適應,能取得優勢就是好。難道人類這樣的動物在完全無光的環境中能夠有生存優勢嗎?

    "本章開頭談到的演化阻礙。五億年前,植物與動物開始分化,原初生物選擇了分歧的路徑。總而言之,植物選擇安居的生活風格,而動物選擇流浪。"看到這段快吐了。動物界的姐妹群是領鞭毛蟲,和泛植物一點關係也沒有。還有,六億三千萬年前的艾迪卡拉紀就已經有多細胞,而且還可能是兩側對稱動物出現了,那個什麼五億年前植物與動物分化根本就是鬼扯。更不要說什麼植物選擇安居,動物選擇流浪,現在是在演瓊瑤嗎?

    "植物必須自土壤、空氣、太陽獲取一切維生所需。人們因此將之定義為「自營性」。也就是說,自給自足,不仰賴別的生物求存。動物則需以他種動物或植物為食,因而開展出多樣運動機能,諸如奔跑、飛翔、游泳。有鑑於動物不能自給自足,人們便將之定義為「異營性」。"這段也是在鬼扯。此事首先要先問碳源來自那裏,再問能量是否來自光?還是來自無機氧化作用?這樣就會得到五種組合,也就是光合自營、化學自營、光學異營、化學異營,與有機營養生物。這已經是生態學常識,結果被此人簡化成兩種。

    "歷經一代又一代,最初的選擇導致動植物其他的根本差異,以至於人類如今可以將兩者看成是生態系的陰與陽、黑與白。植物不動,動物能動;動物進取,植物消極;動物迅疾,植物徐緩。這樣的二元對立,我們能想出好幾十個,但總歸一句話:五億年來,植物界和動物界的生命演化大有區別。"我好想說黯陰羊喔,還陰與陽。這段話根本不是科學,是玄學啊~垃圾啊垃圾。
這個案例也告訴我們,並非只要是教授寫書或是知名出版社出版的書,就是萬無一失的。沒有一本書會萬無一失,人也很難一直追趕最新的知識,但是能後落後這麼多,近乎退回到林奈時代的東西還真的是不簡單。

2016年8月9日 星期二

標本的採集者就應該是必然的論文作者嗎?

經常讀分類文獻或是曾經長期進行分類研究工作的大大們一定知道,在分類學研究中經常出現兩個狀況:(1) 新分類群的作者和論文作者不一致,還有 (2) 只因為是標本採集者,所以就順理成章成為共同作者。若沒有把他當成共同作者,就會引發一堆有的沒有的風風雨雨,把什麼學術道德啦,倫理啦,良心啦,通通翻出來講。這究竟是怎麼回事?

我先談第一個狀況。

為什麼會有新分類群作者和論文作者不一致的狀況?我再白話一點說,你在一篇由A、B、與C當共同作者的文章中看到一個新分類群,但是該新分類群的作者卻只有A & B。為什麼會這樣?這樣的狀況在分類學不是不常見喔,特別是作者之間競爭激烈,然後有時候為了湊成一篇文章,或是勉強合作的情況下就會出現這種問題。就命名規約來說並沒有不可以,因為物種的描述其實獨立於整篇文章,所以新分類作為的作者本來就可以不同於文章的作者(但不能不是文章作者),只是在引用的時候會非常麻煩。

好比我提到一個物種叫A-us b-us,其作者是C & D,發表年代是2016。學名會被書寫為A-us b-us C & D, 2016,那麼當你只看到這個學名時,一定會以為那篇文章的作者只有C & D,天知道該文章的作者是C、D與E。這樣就會造成學名後作者和引用文獻之間的不一致。


這類狀況之所以會產生就是因為有些傳統分類學者對於authorship和credit高度在意,不願分享,但是又不情不願地合作才會變成這個樣子。

我再談第二個狀況,也就是採集者是否必然是作者的問題。

任何受過科學訓練的人都應該理解到,能夠卦在論文上的作者,應該要有科學貢獻。所謂的科學貢獻包含提出點子、材料收集、執行、討論、與論文撰寫。在近代期刊上多半都會要求作者聲明每一個共同作者的貢獻,而我們也通常認為對文字量貢獻最大的,還有張羅論文所有事務的人,應該成為第一與聯絡作者。

但是採集者呢?等同於材料收集嗎?其實不一定。如果一個人只是採到一份標本,交給一位學者,而該學者鑑識出那是一個新分類群,那這個採集者的功勞就只是採到,科學貢獻並沒有那麼大。我不認為他必然能夠順理成章地成為共同作者,頂多出現在致謝中。但是如果採集者本身提供許多科學資訊、協助分析,或參與文字的撰寫,那其功勞當然就是大大地加分。

當然我們知道很多人之所以成為論文的共同作者只是因為裙帶關係、攀親帶故、利益交換、學術政治因素,或只是為了擺平對方,而這樣的問題會出現在所有的領域,不會只有分類學啊。

但是請記得,採到標本是很幸運的事,但是除非自己有實質的科學貢獻,否則只是因為自己採集到就要求對方讓自己當共同作者其實是有違學術道德的。然而如果論文作者對於採集者的貢獻隻字不提,或甚至刻意隱藏與貶低採集者的貢獻,同樣也違反學術道德。

2016年7月31日 星期日

分類文章要寫到什麼程度才叫好棒棒?


分類學研究與論文撰寫經常被批評不是科學,頂多是「記述與描寫之術」的原因很多,除了大多數的分類處理缺乏中心思想(例如物種觀)的指引,也缺乏現代科學的支持(例如基因交流、性狀演化、時空分布格局)之外,文章寫得不好也是主因之一。

一個好的系統分類研究至少應該要做到以下幾點才算是好研究:
  1. 完全掌握過往文獻的觀點與詮釋:我們看過太多照抄別人synonymy文獻的爛研究,對人事時地物數並不詳加考證;此外,引用的文獻不能只有分類文獻,還需要有生態、演化,甚至是該分類群涉及議題(例如農業、林業、公衛、生技)的文獻;
  2. 檢查足量的分類群與標本量:一隻標本並非不能被拿來發表新種,但是在大多數的狀況下,不足的分類群取樣和標本數量都不足以支持任何演化與遺傳的推論,如果沒有看到標本也不應該有任何臆測;
  3. 熟悉命名規約與命名:懂命名規約,而且在進行任何複雜分類處理時都能引用正確的條款;命名時也沒有文法錯誤,也不違背任何學術倫理;
  4. 能夠有條有理地陳述一個分類群的分類研究歷史:這是非常重要的,但是我認為有些作者不知道如何陳述歷史事件,所以整段文字看起來就像是無邊無際的廢話,重點是你看不到科學議題的進程,只看到某些人在何處採到甚麼標本或發表甚麼新種。最糟糕的是當成遊記在寫 (以為現在還是達爾文的年代嗎?)
  5. 新分類群與新分類作為是需要被檢驗後才能成立的:有太多太多的分類學者喜歡在前言的部份直接告訴你「我發現新種了,然後描述如下」,然後材料與方法頂多告訴大家他去那裏看標本,但從頭到尾沒告訴你他是如何判斷手上的材料應該被置於一個新分類群(或新分類處理)。正確的科學的寫法應該要在前言提出問題(有點像是假裝不知道),然後經過研究方法的檢驗以後再在結果中設置一個分類處理(taxonomic account)的段落。
  6. 研究方法一定要紮實:太多的分類研究只談什麼檢查標本、去多少國家採集、怎麼解剖和做標本,然後就沒有了。就算不做序列分析,就算只做形態分析,都需要特徵分析,需要外群比較,需要一些特徵同源性論證的方法,更別說是形態測量學的特徵選取,與統計分析策略了。但是多數的分類文章就是沒有,所以就容易被批評是一堆主觀的垃圾。
  7. 要有演化與生態概念但又不能亂寫:就算這個研究的目的是重整分類處理,也一定要記得所有的特徵都會牽涉演化與生態的意義,而不只是拿來作為物種鑑識的依據。如果A物種有某特徵,B物種沒有,那我們究竟要說該特徵是在A物種生成時新產生的?還是在B物種退化?我看到太多分類文章很隨意地把一個特徵的有無(present/absent)直接解讀成發達(developed)與退化(reduced),這真的就很不智。所以Systematic Entomology的前任主編Frank Krell就曾經在Taxacom上說過:在分類文章中所有的特徵描述都不應該只是作者的主觀陳述,而代表了作者對這些特徵的演化起源的觀點,甚至可以形成一種假說。如果有這樣的使命感與認知,就不應該只是照著某個分類群的行規來寫文章。
  8. 一定要有討論:如果仔細看看大多數的分類文章,都是把分類群的描述寫完以後,就直接在那邊thank you來thank you去。這不對啊~ 如果是科學研究,怎麼會沒有值得討論的地方呢?我發現每次我收到這樣的稿子,退回請作者寫討論這個段落再重新投稿時,有99%的作者根本寫不出來。有些作者會開始就分布地點大發「生物地理」的謬論,但是這樣的討論不寫也罷,只好退稿了。
  9. 要使用正確與達意的英文:有為數不少的分類學者是非英語系國家的人,然後他們習慣把文章發表在自己國家的學會、大學或博物館內的小期刊。這些期刊本身常常沒有什麼審稿機制,發表快速,所以很容易讓年輕人很快地累積一些小文章來成就一些名聲。但是這些期刊(為數不少)都有一個很大的問題,就是審查者與審查機制無法幫你改英文,也不會叫你改英文。很多文章的英文問題常常不在文法,而是在用字與行文邏輯。有些分類學者因為看到過往的文章都是簡簡單單寫個描述,再加一段採集的遊記就投稿了,所以有樣學樣,隨便寫寫就投稿。殊不知嚴謹的系統分類學寫作極度重視用字的精準度。例如lanceolate在植物學被譯為「披針狀」,但是這個詞就是不會使用在昆蟲上,就是一個植物學名詞。同樣是邊緣有齒,但是dentata和serrate就硬是不一樣。至於類似「A位於B左前上方,AB之間的距離為BC距離之兩倍」這樣的陳述應該怎麼寫才是對的?我還看過有些人連spherical、circular和rounded都分不出來。有些人是有樣學樣,但不太確定自己寫的是對的,如果審查者沒有找出來,就可能因此將錯就錯。
  10. 要有夠好的圖表:相信很多做過分類研究的人會發現,當你好不容易找到一篇文獻,卻發現沒有圖,或是那個圖糟糕到不行是很令人生氣的事。在分類文章中最可怕的狀況有幾個:(1) 物種的標本很爛,而且是因為研究者技術不好所以把標本弄爛;(2) 形態結構的解剖、染色、封片、包埋都很爛,破壞了重要了特徵;(3) 標本的影象很爛,不知道在拍什麼鬼東西;(4) 標本圖片與影象的標示很爛,應該要標的不標,連比例尺都有問題;(5) 地圖的標示不明或不妥,明明只有兩個採集點,為什麼可以把整個地區都填滿變成「廣泛分布」的樣子?(6) 應該做成圖表的卻用文字書寫,例如很多複雜的分類歷史是可以使用表來呈現的;(7) 多餘而且沒有意義的圖片,例如跑去泰國採集,卻放上原住民少女的照片是怎樣?還有,有很多「棲地環境」的照片看起來根本無法顯示棲地的特徵,硬是擺一棵樹就只是在那邊佔空間。
有人可能會說,我就只有一個新種要寫啊,沒有以上這麼多元素,這就是問題所在。其實真正好的系統分類研究應該是一整個類群的回顧與檢討(revision),而不是打帶跑,尋求快速累積文章數量與獲得新種命名優先權的短文。如果大家看幾個排名比較前面的動物學、植物學、魚類學、鳥類學、兩爬學、微生物學期刊就會發現,真正被經常引用的文章只有兩種,要嘛就是特別糟糕,大家都要引用一下罵一下,要不然就是好的重要的。而那些重要的文章通常也具備以上的特質,不會只是寫個兩頁就結束的短報。

2016年7月29日 星期五

同學,你適合做系統分類研究嗎?


我一向認為,進入每一個領域與每一個類型的研究所需要的特質是不盡相同的。在生物多樣性、生態、演化與系統分類這個超大的領域中下轄了許許多多不一樣的學門,如果想要進入這些學門又各自需要甚麼樣的人格特質、知識背景與技術技能呢?我想先說說我對系統分類學這個領域的觀察。

相對於許多生物科學的學門來說,系統分類學的發展相對來說是很早的。雖然大家都說分類學之父似乎是Carl Linnaeus,但是早在林奈之前就已經有相當多的學者試圖以自己的觀點對自然萬物進行分類。這也就是說,如果你想要進入這個領域,你需要具備追溯在時間軸上非常長遠的文獻的能力,動輒就是一兩百年。然而因為現代演化科學與分子生物學的發展,這個年代想要進行任何系統分類研究,都不可能不仰賴分子工具,所以,你也不能錯過任何現代科學知識與技術的進步,假裝自己可以窩在標本館裏剪剪標籤、建建檔、拍拍照,把自己當成大自然的愛好者就算了。

有些學生很喜歡採集,而且對特定的分類群非常著迷,很會拍照,很會爬山,但是這表示他應該或可以進入分類學領域嗎?也未必。為什麼?我想說說如果想要成為一個優良的分類學者,你應該要具備甚麼樣的特質。
  1. 你需要有良好的語言能力:這邊所說的語言能力,至少是讀與寫。分類學與其他生物科學領域不同,並不是英語獨大的世界。因為這個學門起源很早,各分類群的樣本收集又與過往各殖民帝國的發展有關,所以任何曾經是世界強權的語言,都會在分類學文獻中扮演重要的角色。以台灣來說,如果你想要研究台灣的物種,你好歹需要看的懂英語、日語、德語、和一點法語,這是因為我們本身被日本殖民過50年,而早期的科學語言是德語,鄰近地區如中南半島又曾被法國殖民的關係。就算沒有學過,也要有那個毅力與耐性去學,或把意思查出來。此外,分類學者需要非常精確的描述能力,所以分類學者知道與使用的詞彙通常都不是日常生活中會使用到的,多半也不會是你在學校課程中會聽過的。同一個單字在不同的分類群中有不同的解釋,就算去找醫學辭典,除非是研究脊椎動物,通常無法帶給你太多的解讀,所以除了不同語言之外,你非常需要知道拉丁文和希臘文知識,這可以幫助你對辭彙的學習。此外,生物命名也需要拉丁文與希臘文知識,所以只懂的英文是不足的。
  2. 你需要追趕超過一百年的文獻:大多數的主要的高階的分類群早在林奈時期或是達爾文之前的時期都已經被建立了,所以大家可以想見如果你想要深入了解一個分類群的研究歷史,你不可能只看近三年SCI文獻,不可能的事。如果你覺得這很麻煩,覺得去找那些19世紀的東西很麻煩,也沒有耐性看完,那絕對不要碰分類學。因為對分類學來說,考證的工作是非常重要的,任何怕麻煩或習慣偷懶的人若亂發表論文,就會是一種災難。
  3. 你喜歡整理東西、整理思緒、保持桌面清潔:如果不喜歡整理東西的人其實就不太有興趣把分類體系整理好。有些學生很愛採集,很喜歡收集樣本,但只是一種收集的癖好,他並沒有打算保持紀錄的習慣,沒有打算建立甚麼,增進甚麼科學知識,但只想要滿足自己那種"採到"的感覺。我們把這樣的人稱之為"集郵"(stamp collecting)。所謂的整理能力還應該要展現在整理樣本上。有些人很愛採集,但是不整理,所以冰箱中永遠是亂七八糟的,沒有編號的,沒有標示的,沒有系統性的東西。
  4. 你需要有廣泛的興趣,不能只喜歡你有興趣的分類群:有些人拿到一本期刊的時候,馬上進入眼簾的不是論文標題中的議題,例如"hybridization",而是分類群的學名。只要沒有他有興趣的分類群學名,他就不看不讀。這是非常危險的。分類學之所以是一個綜合性的科學,就是因為我們不但要釐清一個分類群的地位與建立體系,更需要從其他分類群的研究案例中獲得啟發與靈感。如果只看自己有興趣的分類群文章,就很容易變成井底之蛙,或見樹不見林。
  5. 分類、演化、生態是分不開的:我以前常常問學生,多描述一個新物種代表甚麼意思?是可以把自己的姓擺在學名後面,趕到很威嗎?還是可以上報表示保育有成?這是大航海時代嗎?發現一個新物種是一個個人的業績嗎?其實不是。發現與確認任何一個未被科學家描述過的新分類群都代表著你確認一個演化支系的存在,而這個演化支系若帶有任何其他類群所沒有的特徵,也就是獨有衍徵,就表示那個類群在起源與繼續演化的過程中,一定遇到了甚麼樣的環境與演化契機。我們必須要了解如何詮釋一個特徵的演化與生態意義遠大於使用零碎的辭彙來描述其"存在",好的分類學研究會讓這些描述具備生態與演化意義,而不是分類學者的喃喃自語。
  6. 統計很重要:我知道有些人討厭數學,但是,數學是量化的基礎,而量化則是讓科學得以被重複檢驗的根本。型態測量學(morphometrics)是很重要的啊。如果缺乏型態測量的知識,又沒有統計的常識,那隨便亂做PCA都是沒有意義的,也不知道怎麼解釋。若你會使用到族群遺傳和親緣關係重建,統計也一樣重要,因為都會涉及假說的檢測。所以統計不好就很不OK。
  7. 你需要願意學習新技術:我知道很多喜歡跑野外的學生對分子生物學就是害怕,甚至連很基本的型態學研究(各種染色、切片、電顯)都很排斥。我坦白說就是不行。有些學生也太輕忽科技的發展,所以總以為只要把DNA抽出來,叫定序公司來收走,然後東拼西湊弄成一顆樹,就可以了,覺得自己已經盡力了。Sorry不行。如果你要讓分類學看起來是一個科學,那麼你就應該要知道分類只是一個處理,但是處理的背後要基於許多假說的檢測,而可以涉及分類處理的假說很多,可能是演化假說、可能是遺傳假說,也可能是生態假說,或是發育學的假說。如果你傻傻使用有限的樣本,再加上不太完整的COI片段做出一棵樹,卻發現你自以為的good species不是一個單系群?怎麼辦?如何解釋?如果你懷疑你採到的樣本是雜交個體,如何證實?用聞的嗎?還是使用很古老的方法把可疑的親本拿來雜交就罷了?如果你認為某些型態變化是環境造成的在地適應,你又要如何證實這個推測?
  8. 你需要很好的國際合作關係與潛力:任何好的分類學者都不會只根據在地的材料,就以為自己做了很好的研究。我們會需要很多區域性與國際性的交流與合作,而這個交流與合作包含樣本與遺傳物質資訊的交換,對方機構的允許訪問。如果沒有一定的學術程度與潛力,或是一定的謹慎小心,這樣的國際合作都不會成功。因為你弄壞一隻借來的標本,基本上就會被這個學界當成不受歡迎的人物。
  9. 觀察與紀錄的能力:繪圖、攝影、文字都是很重要的紀錄現象的能力。所謂的繪圖不是指手繪圖,而是使用任何工具來精確詳實記錄生物型態與行為的能力。攝影不用說了,我沒聽過做分類的人不會使用單眼相機的。
  10. 你需要很好的樣本收集本領:如果你對某個分類群很有興趣,卻一直採不到,說真的就表示沒有甚麼緣分也不必做下去了。但是你知道嗎?這種事情不真的是靠緣分或運氣,而是靠著觀察與歸納能力。為什麼你知道這種地形地貌、降雨量、氣候、季節、地被植物、落葉量、水深、鹽度、溫度等等狀況可以讓你找到一種生物?這真的只是經驗法則嗎?真的只是運氣好嗎?真的是因為受到高人指點所以順利找到嗎?不是。如果你能夠持續發現更多的樣本,或新的樣本,絕對不可能是靠甚麼傻勁,絕對是需要觀察與歸納,還有嘗試的能力。
然後啊,系統分類不同等於鑑定(identification)、製作名錄、物種普查、或是寫圖鑑。其實這些都是副產物,系統分類學、演化學、遺傳學、形態學、生態學是互相馳援的,所以同學你準備好了嗎?如果每一點是10分,你給自己幾分?

2016年6月11日 星期六

「活化石」是一個嚴謹的科學名詞還是濠洨名詞?


"活化石"(living fossil)是一個常被拿來給珍稀生物貼的標籤。只要宣稱牠是一個"活化石",頓時就會變高級。但是活化石具有嚴謹的科學定義嗎?或只是一個大眾媒體在誤解生物學研究歷史後的想像?

這個名詞一開始是達爾文在1859年的"物種原始"一書中所提到的。當他在討論鴨嘴獸,和南美星點肺魚的時候,他說:


"... All fresh-water basins, taken together, make a small area compared with that of the sea or of the land; and, consequently, the competition between fresh-water productions will have been less severe than elsewhere; new forms will have been more slowly formed, and old forms more slowly exterminated. And it is in fresh water that we find seven genera of Ganoid fishes, remnants of a once preponderant order: and in fresh water we find some of the most anomalous forms now known in the world, as the Ornithorhynchus and Lepidosiren, which, like fossils, connect to a certain extent orders now widely separated in the natural scale. These anomalous forms may almost be called living fossils; they have endured to the present day, from having inhabited a confined area, and from having thus been exposed to less severe competition."

也就是說,對達爾文來說,所謂的活化石是"把兩個看似無關的A與B分類群的演化關係連起來的生物類群",後來就被解釋成缺失的環(missing link)。但是"缺失的環"有時候會根據"線性演化"理念被誤讀成A與B的"中間型"。但這似乎不是達爾文的本意。


所以"活化石"有沒有定義?各方的觀點不一,例如:

  • 一個分類群在地質時代中綿延很長的一段時間:例如象鼩還有澳洲肺魚。與現生澳洲肺魚一模一樣的化石約有一億年歷史,這讓有些人相信現生澳洲肺魚自一億年前到現在都存在著。(問題是,現生的澳洲肺魚只有一種,根本無從得知該物種是何時形成的)
  • 長得像化石物種:如果有一個現生分類群在形態或生理上近似一個化石物種,而且這樣的相似性(也就是形態演化上的停滯)在地質年代中保持很久,就是活化石。以腔棘魚來說,牠們目前生存在海水中,但是中生代的腔棘魚則生存在河口與淡水中,由於腔棘魚具有尿素滯留(urea retention)的生理特徵,因此學者認為腔棘魚的祖先出現在淡水,後期才進入海水。寒武紀的埃謝櫛蟲(Aysheaia)和現生的櫛蠶長得一模一樣,但前者是海產生物,後者則是陸生動物。也就是說,有人認為形態演化停滯不意味著在生理調控上就是一模一樣的。(但是,很多物種都和化石沒兩樣,而且現生物種仍然很多)
  • 保留許多祖徵:例如節板蛛(Liphistius)的腹部與頭胸部背方仍有分節骨片,是其它蜘蛛都沒有的,就被認為是一個祖徵。Garrison et al.(2016)的研究也的確指出牠們是現生蜘蛛目中最早演化出來的支系。(但是,保留祖徵的物種非常多,任何一個類群都有基群保留祖徵)
  • 孓遺族群:除了以上三個特質之外,如果再加上孓遺地理分布,就算是活化石。例如早期可能有很廣的分布,然後在現在只剩下某些地方存在,肺魚或是鱷蜥所屬的喙頭類都吻合這個想法。(但是,只要有冰河洗刷過,就會讓怕冷的大族群變成小族群,所以這些都算活化石嗎?)
  • 物種多樣性低:如果要當活化石,就不能是現生物種還很多的,最好是少少的,剩下幾種才像是一路絕滅剩下它的感覺。(但是你如何判斷多樣性低是因為絕滅者多?還是剛分化出來新支系?)
但,以上建議都是真的嗎?

相信對習慣讀台灣科普文章的讀者來說,活化石一詞似乎代表了兩種涵意,第一是"看起來古老,聽說很古老",第二是"原本僅知有化石記錄,後來被發現有活生生的現生物種存在"。第一是基於一種謎思,並沒有真正的科學證據。有時候台灣科普書中所宣稱的某種生物的古老,頂多只是看起來厚重、不靈活、符合對史前生物形態的想像,並沒有真正的科學依據。此外,演化學者認為沒有所謂"古老的物種",只有"古老的演化支系或古老的特徵"。後者其實並不吻合活化石的任何定義,而是"Lazarus taxon" (拉薩路分類群)。為什麼叫Lazarus就請自己去查聖經故事。


但有學者認為只要有一個物種,或一個演化支系,從起源至今沒什麼形態上的變化,就可以稱為活化石。再這種情況之下,腔棘魚或水杉既可被稱為Lazarus taxon也可以被當成living fossil。


被當成活化石的物種需要保有很多的祖徵(plesiomorphy)嗎?有人認為"身為活化石",就應該要吻合"形態演化停滯"(stasis)的預期,但也有人認為不需要使用這樣的預期來嚴格規範活化石的"資格"。例如有人認為啄牛鳥(oxpecker)是該支系唯一的現生類群,而該科雖然在現生鳥類中和嘲鶇科較為接近,但是卻具有許多後期演化出的衍徵。


早期的演化學分析側重於一個分類群可以存在多久這個議題,但是後來轉向討論新特徵出現的速率,或物種生成的速率。而現今的演化學假說與觀點事實上很少討論形態演化停滯,或是為何性狀演化的速率很慢這類議題。


那"活化石"就應該要有很慢的演化速率嗎?以恐龍蝦(Triops)的研究案例來說,越來越多的研究指出,雖然恐龍蝦這整個支系早在兩億年前就已經出現,而其化石與現生物種的差異並不算非常大,但是所有現生的恐龍蝦都是近期(數十萬年)間演化出來的,即使其身體的體制相對於其它泛甲殼類動物來說是非常保守的,這些物種仍然在分化中。因此研究恐龍蝦演化的Thomas等人就明白說:我完全不想再使用活化石來描述恐龍蝦,因為這可能是非常誤導大眾的。


那腔棘魚呢?有沒有吻合先前對活化石的想像?其實不管是古生物證據或分子證據都不支持。若純粹以古生物學的化石證據來重建腔棘魚類的親緣關係,我們可以發現現生腔棘魚屬(Latimeria)其實出現得很晚,與其姐妹群的形態差異、體形差異也很大。這表示形態演化停滯這事根本就不存在。此外,有人曾經認為,如果分子演化速率比較慢,形態的演化速率也比較慢。但是這樣的觀點事實上是受到過往對腔棘魚必然是活化石的先入為主觀念的影響而產生的偏誤。近年來兩種腔棘魚的全基因體研究都已經完成,Naville et al.的研究顯示許多跳躍子(transposable element)的近期活躍,與其對兩種腔棘魚分化後的效應。也就是說,分子演化並不如想像中的慢或停滯,而且與形態的演化保守性沒有什麼相關性。


從達爾文在1859年提出活化石的想法以後,陸陸續續地有一些早期的學者對活化石的定義發表看法。然而很少有任何看法被現代的遺傳學、分子演化學,甚至是古生物學所佐證。而早年提出活化石各種定義的年代,也是基因體學、親緣關係學,還有種化理論不健全的年代。因此以現在的知識去檢驗舊有的概念,就一定會發生舊有觀點站不住腳的問題。


但不可否認的是,這個地球上仍然有許多生物所屬的演化支系的起源非常早,在我們瞭解地球生物演化的知識創新上扮演重要的角色。我認為活化石一詞其實沒有任何一個無懈可擊的科學定義,但是我認為它可以是一個大眾科普名詞,所代表的是該物種的"故事性"。如果我們認為腔棘魚和恐龍蝦是活化石,只因為其演化支系起源很早,那麼任何一界的生物的基群,都應該被視為活化石 (例如角蘚是所有維管束植物的姐妹群)。如果有一種動物因為形態演化停滯,就被視為活化石,那麼齒蝶魚(Pantodon)也應該被當成活化石,因為奈及利亞與剛果的兩個在形態上一模一樣的族群,分化時間居然可達8840萬年之久。