2015年10月10日 星期六

一顆種子改寫歷史

南島語族發源地、遷徙過程一直是學界關注的謎題,近年各界傾向支持台灣為南島原鄉的「出台灣說」。台大森林系副教授鍾國芳利用構樹的葉綠體基因單型,證實台灣是「太平洋構樹」原鄉,成為第一個以民族植物學角度佐證「出台灣說」的有力證據。
鍾國芳新增了 4 張新相片 — 與 Hsiao-lei Liu 和嘟嘟霧
謝謝大家對我們研究成果的鼓勵、批評、指教。
在完整的科普文章出來前,先用這段文字和照片說明,歡迎分享轉載。
看到蘋果日報的報導 (http://www.appledaily.com.tw/realtimenews/…/20151008/707740/) 看得霧煞煞,自由時報的標題"一顆種子改寫歷史" 
南島語族發源地、遷徙過程一直是學界關注的謎題,近年各界傾向支持台灣為南島原鄉的「出台灣說」。台大森林系副教授鍾國芳利用構樹的葉綠體基因單型,證實台灣是「太平洋構樹」原鄉,成為第一個以民族植物學角度佐證「出台灣說」的有力證據。
鍾國芳新增了 4 張新相片 — 與 Hsiao-lei Liu 和嘟嘟霧
謝謝大家對我們研究成果的鼓勵、批評、指教。
在完整的科普文章出來前,先用這段文字和照片說明,歡迎分享轉載。
看到蘋果日報的報導 (http://www.appledaily.com.tw/realtimenews/…/20151008/707740/) 看得霧煞煞,自由時報的標題"一顆種子改寫歷史" (http://news.ltn.com.tw/news/life/paper/922083) 讓我驚了一下,南島語族從不用種子繁殖構樹,而樹皮布是"非紡織品" 啊。要用少少的中文說清楚這個故事好像很難!

台大跨國研究 證實台灣為南島原鄉

台大參與的跨國研究團隊,透過構樹分析證實「出台灣說」。台大提供

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近年來考古學、語言學及人類遺傳學等研究,傾向支持台灣為南島原鄉的「出台灣說」,但相關動植物研究卻無法提供有利證據。台灣大學組成的跨國團隊,分析台灣、中南半島、大洋洲島嶼等地超過600個構樹樣本,證實台灣是「太平洋構樹」的原鄉,也為「出台灣說」找到最有力證據。

為找到支持「出台灣說」的實證,台大森林環境暨資源學系副教授鍾國芳團隊與智利Dr. Seelenfreund團隊合作,成員包括這篇研究的第一作者東華大學自然資源與環境學系博士候選人張至善及台大森林環境暨資源學系碩士劉筱蕾,通訊作者為鍾國芳,藉由最常見的本土樹種見證台灣在南島研究的重要性。研究成果刊登在本周《美國國家科學院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America)上。

台大表示,台灣俗稱「鹿仔樹」的構樹,是東亞及中南半島常見的植物,構樹的強韌內皮自古即用於造紙;在近代文明傳入大洋洲島嶼前,南島語族在太平洋遍植構樹,取其樹皮,經拍打搥氈製成「樹皮布」,為最具代表性的南島物質文化。

台大指出,研究團隊分析台灣、中國、中南半島、日本、菲律賓、印尼蘇拉威西、新幾內亞及大洋洲島嶼合計超過600個構樹樣本,發現在蘇拉威西、新幾內亞及遠大洋洲等島嶼上南島語族的構樹,都帶有與南台灣構樹相同的葉綠體基因單型(haplotype),證實台灣是「太平洋構樹」的原鄉,也為「出台灣說」找到最有力證據。(生活中心/台北報導)

鍾國芳(右1)、劉筱蕾(後排右一)、張至善 (後排中)參與的跨國團隊,證實「出台灣說」。台大提供
多數分布在太平洋島嶼的構樹都攜帶台灣南部構樹特有的基因單型cp-17,證實太平洋構樹起源台灣。台大提供
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A holistic picture of Austronesian migrations revealed by phylogeography of Pacific paper mulberry
[標題 "holistic picture" 借自Kirch, P. V. (2010) Peopling of the Pacific: a holistic anthropological perspective. Annual Review of Anthropology 39: 131-148. 我想用這個標題強調由構樹的遺傳多樣性看到了其他"共生物種"所無法勾勒出的南島語族遷徙歷史, Patrick Kirch 是加州大學柏克萊分校退休教授,美國國家科學院院士,同時也是本篇文章的編輯]
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南島語系分布北起臺灣南至紐西蘭、西起非洲馬達加斯加東至智利復活節島,包含了三億八千多萬人使用的1,200種語言,是世界上分佈最廣、多樣性最高的語系,研究南島語族先民拓殖遠大洋洲島嶼的歷史是人類學研究的重要議題。考古學、語言學及近年的分子遺傳學等證據指向臺灣為南島語族原鄉,此「出臺灣說」將臺灣置於南島研究的關鍵地位。
關於南島語系的起源,維基百科 (https://zh.wikipedia.org/…/%E5%8D%97%E5%B3%B6%E8%AA%9E%E7%B…) 將各個理論作了詳細說明。
由於南島語族是農業民族,在其祖先擴張、播遷的過程中,雞、豬、狗等馴養動物及麵包樹、芋頭、香蕉、山藥等糧食作物也隨之傳入遠大洋洲。這些漂洋過海的「共生物種 (commensal species)」除了是南島語族生存的依靠與文化傳遞之所需,它們在遠洋島嶼的分布更是南島語族卓越航海技巧的見證。
在上世紀末,生物人類學者開始用「親緣地理學 (phylogeography)」的研究法來看南島共生物種的遷徙;親緣地理學係以DNA序列追溯物種地理分布與起源的研究法,研究南島語族共生物種的親緣地理提供了探究南島語族遷徙歷史與路徑的重要線索,其中最早的研究報告是現任紐西蘭 University of Otago 生物人類學教授 Lisa Matisso-Smith 在 1994 年以粒線體 DNA 重建太平洋鼠 (Rattus exulans,臺灣又稱緬甸小鼠) 的親緣地理,她並以 commensal approach 來描述共生生物親緣地理研究。commensal appraoch 的研究隨之如雨後春筍般的發展,研究物種由豬、雞、狗、石龍子、陸貝等動物,到麵包樹、朱蕉、葫蘆、山藥、芋頭、椰子、番薯等作物,Storey et al. (2013) DNA and Pacific commensal models: Applications, construction, limitations, and future prospects. J Island Coast Archaeol 8(1):37–65 詳細回顧了近年的發展。但由於多數在大洋洲南島語族的共生物種都是起源於東南亞至新幾內亞一帶,並無法作為檢測"出臺灣說"的證據。其中少數的例外是 2009 年在科學雜誌 Moodley et al. (2009) The peopling of the Pacific from a bacterial perspective. Science 323: 527-530.) 刊出以幽門桿菌的 DNA支持"出臺灣說"的證據,是以"寄"生生物親緣地理研究支持出臺灣說的例子。
在所有遠大洋洲南島語族栽種或畜養的"共生生物"中,構樹是唯一原生地在東亞、越南半島的物種,其原生的分布範圍足以做為檢測各個南島起源地假說的共生物種。構樹是東亞及中南半島常見、雌雄異株的桑科原生樹種,臺灣民間俗稱鹿仔樹;構樹的韌皮纖維極長,其強韌的內皮自古即為重要的造紙原料。在十八世紀橫渡太平洋的航海日誌中,英國庫克船長記載在遠大洋洲島嶼原住民藉由樹根萌櫱繁殖構樹,並詳加描述了將構樹樹皮經拍打搥氈製成「樹皮布」的程序。我的研究生李宜軒去年十月到東加、斐濟、薩摩亞進行野外考察時拍了這段影片記錄了樹皮布的製作程序: (https://www.youtube.com/watch?t=8&v=MQmMHpPGg2g)。雖然樹皮布在太平洋南島語族衣著、包裹、襯墊等用途已廣為近代引入的紡織品所取代,但樹皮布在太平洋南島語族的許多慶典、儀式中仍扮演重要角色,是最具象徵意義的南島物質文化。
在十月六日PNAS Early Edition刊出的研究 (http://www.pnas.org/content/early/2015/09/30/1503205112) 係我們研究團隊和智利學者合作之成果,我們共同分析了臺灣、中國、中南半島、日本、菲律賓、印尼蘇拉威西、新幾內亞及大洋洲島嶼合計超過600個構樹樣本,在葉綠體基因組ndhF與rpl32兩個基因間的DNA序列中偵測到48個「基因單型 (haplotype)」,其中分布在蘇拉威西、新幾內亞及遠大洋洲島嶼上絕大多數的構樹均攜帶基因單型cp-17,而除了大洋洲外,cp-17僅分布在臺灣南部。因為cp-17與另外十個基因單型同屬於一個臺灣特有的基因單型群,cp-17在臺灣與大洋洲間的不連續分布無疑證明了臺灣是「太平洋構樹」的原鄉,而由於太平洋構樹的傳播全賴南島語族以根部萌櫱無性繁殖,因此太平洋構樹的親緣地理與臺灣是南島語族原鄉的「出臺灣說」十分吻合。
眼尖、細心的臉友或許會接著問,如果 cp-17 是由南島語族族先帶離南臺灣傳播到東南亞、大洋洲的,那菲律賓、所羅門群島,是否應該要有帶cp-17的構樹?現在菲律賓與所羅門群島雖然仍有樹皮的製作技術,但兩地的南島語族已經不用構樹,而改以其他桑科植物,如榕屬植物或麵包樹製作樹皮布。文獻中有清楚記載現在菲律賓、所羅門群島看到的構樹都是近代為了造紙或水土保持引入的入侵植物。
Peter Matthews (1996) Ethnobotany, and the origins of Broussonetia papyrifera in Polynesia: An essay on tapa prehistory 一篇關於構樹與樹皮布文化的民族植物學專論中,討論了菲律賓沒有構樹的問題。他認為構樹在熱帶氣候其實長不好,菲律賓早期隨南島語族傳入的構樹很有可能在紡織技術傳入後漸漸式微而最終絕種。而我認為,現在菲律賓沒有構樹更能證明帶有 cp-17 的構樹是原生於臺灣,更加確立了臺灣是太平洋構樹的原鄉。
在北臺灣,幾乎所有的構樹都攜帶 cp-1 或 cp-1 衍生的基因單型,而 cp-1 是福建至華中一代最常見的基因單型;但相較於臺灣南部與東部的基因單型多樣性,北部的構樹遺傳多樣性似乎低了許多。
雖然北臺灣的構樹帶有福建最常見的基因單型 cp-1 可以用冰河時期臺灣海峽陸橋來解釋,但在去年與中研院史語所同仁的一場交流中,劉益昌先生提出他認為北臺灣帶有 cp-1 的構樹有可能是南島語族「先祖」由福建帶來臺灣的。
劉先生的建議我起初無法理解,但在搜尋了大量的文獻後,我在一份臺北盆地五股鑽探的古地質孢粉報告中,我們發現了一筆距今五千年前桑科植物花粉突然大量出現的記錄;由於構樹花粉是臺灣空中花粉中最大量的花粉,因此這筆五股的資料最有可能是構樹花粉。另外,北臺灣考古遺址中最早的「石拍打棒」(樹皮布的製作工具) 也大約在5000 B.P. 左右出土。這些資料與近年來亮島人的出土與亮島人 DNA 分析結果十分符合 (Ko et al. (2014) Early Austronesians: Into and out of Taiwan. Am J Hum Genet 94(3):426–436 doi:10.1016/j.ajhg.2014.02.003)。綜合這些觀察與證據,我們因此進一步「推論」攜帶 cp-1 的構樹或許有可能是隨著南島語族更早的祖先「出南中國」由福建被帶入北臺灣。在此必須強調,現在中國南方已無說南島語系的民族。
而我們雖然沒有到新幾內亞採集,但是根據美國史密森研究院植物標本館 (US) 及英國自然史博物館 (BM) 提供的,1964年及1959年採集的植物標本,我們發現了一株帶有 cp-17,兩個帶有 cp-34 的樣本。由於新幾內亞內陸是 Papua 的居住地,並非南島語族的居住地,而 cp-34 是廣東至中南半島最常見的基因單型,這兩個帶 cp-34 的樣本或許有可能是源於中南半島。在新幾內亞山區同時發現來自臺灣與中南半島的基因單型,很巧的與 Roger Green 提出的 Voyage Corridor Triple I 假說的論點所可以觀察到的基因單型分布一致。而去年發表的一篇人類遺傳學研究也與此十分一致 (Lipson et al. (2014) Reconstructing Austronesian population history in Island Southeast Asia. Nature Communications 5: 4689. doi: 10.1038/ncomms5689)。
本研究除了揭示了構樹隨著南島語族「出南臺灣」遠渡重洋經蘇拉威西、新幾內亞至遠大洋洲島嶼,也發現構樹可能提供了南島語族「出南中國」至北臺灣的可能線索,在新幾內亞的構樹基因單型更與最新的人類遺傳學分析結果相符。這是第一個由民族植物學的角度以共生物種親緣地理學檢測「出臺灣說」的研究,同時也藉由構樹的親緣地理反映了南島語族遷徙的全貌,因此我以 A holistic picture of Austronesian migrations revealed by phylogeography of Pacific paper mulberry 作為標題。而構樹這種臺灣最常見的植物更見證了臺灣在南島研究上的重要性。本研究承教育部世界南島學術研究計畫辦公室及國科會支助,成果發表在「美國國家科學院院刊《Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America》」,由東華大學自然資源與環境學系博士候選人張至善先生及森林環資系碩士劉筱蕾並列第一作者。
復活節島構樹的照片我放在這:
https://www.facebook.com/kuofang.chung/media_set…
由學生李宜軒 Yi-Hsuan Li) 在斐濟、薩摩亞拍的樹皮布製作程序:
https://www.youtube.com/watch?t=8&v=MQmMHpPGg2g
(http://news.ltn.com.tw/news/life/paper/922083) 讓我驚了一下,南島語族從不用種子繁殖構樹,而樹皮布是"非紡織品" 啊。要用少少的中文說清楚這個故事好像很難!
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A holistic picture of Austronesian migrations revealed by phylogeography of Pacific paper mulberry
[標題 "holistic picture" 借自Kirch, P. V. (2010) Peopling of the Pacific: a holistic anthropological perspective. Annual Review of Anthropology 39: 131-148. 我想用這個標題強調由構樹的遺傳多樣性看到了其他"共生物種"所無法勾勒出的南島語族遷徙歷史, Patrick Kirch 是加州大學柏克萊分校退休教授,美國國家科學院院士,同時也是本篇文章的編輯]
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南島語系分布北起臺灣南至紐西蘭、西起非洲馬達加斯加東至智利復活節島,包含了三億八千多萬人使用的1,200種語言,是世界上分佈最廣、多樣性最高的語系,研究南島語族先民拓殖遠大洋洲島嶼的歷史是人類學研究的重要議題。考古學、語言學及近年的分子遺傳學等證據指向臺灣為南島語族原鄉,此「出臺灣說」將臺灣置於南島研究的關鍵地位。
關於南島語系的起源,維基百科 (https://zh.wikipedia.org/…/%E5%8D%97%E5%B3%B6%E8%AA%9E%E7%B…) 將各個理論作了詳細說明。
由於南島語族是農業民族,在其祖先擴張、播遷的過程中,雞、豬、狗等馴養動物及麵包樹、芋頭、香蕉、山藥等糧食作物也隨之傳入遠大洋洲。這些漂洋過海的「共生物種 (commensal species)」除了是南島語族生存的依靠與文化傳遞之所需,它們在遠洋島嶼的分布更是南島語族卓越航海技巧的見證。
在上世紀末,生物人類學者開始用「親緣地理學 (phylogeography)」的研究法來看南島共生物種的遷徙;親緣地理學係以DNA序列追溯物種地理分布與起源的研究法,研究南島語族共生物種的親緣地理提供了探究南島語族遷徙歷史與路徑的重要線索,其中最早的研究報告是現任紐西蘭 University of Otago 生物人類學教授 Lisa Matisso-Smith 在 1994 年以粒線體 DNA 重建太平洋鼠 (Rattus exulans,臺灣又稱緬甸小鼠) 的親緣地理,她並以 commensal approach 來描述共生生物親緣地理研究。commensal appraoch 的研究隨之如雨後春筍般的發展,研究物種由豬、雞、狗、石龍子、陸貝等動物,到麵包樹、朱蕉、葫蘆、山藥、芋頭、椰子、番薯等作物,Storey et al. (2013) DNA and Pacific commensal models: Applications, construction, limitations, and future prospects. J Island Coast Archaeol 8(1):37–65 詳細回顧了近年的發展。但由於多數在大洋洲南島語族的共生物種都是起源於東南亞至新幾內亞一帶,並無法作為檢測"出臺灣說"的證據。其中少數的例外是 2009 年在科學雜誌 Moodley et al. (2009) The peopling of the Pacific from a bacterial perspective. Science 323: 527-530.) 刊出以幽門桿菌的 DNA支持"出臺灣說"的證據,是以"寄"生生物親緣地理研究支持出臺灣說的例子。
在所有遠大洋洲南島語族栽種或畜養的"共生生物"中,構樹是唯一原生地在東亞、越南半島的物種,其原生的分布範圍足以做為檢測各個南島起源地假說的共生物種。構樹是東亞及中南半島常見、雌雄異株的桑科原生樹種,臺灣民間俗稱鹿仔樹;構樹的韌皮纖維極長,其強韌的內皮自古即為重要的造紙原料。在十八世紀橫渡太平洋的航海日誌中,英國庫克船長記載在遠大洋洲島嶼原住民藉由樹根萌櫱繁殖構樹,並詳加描述了將構樹樹皮經拍打搥氈製成「樹皮布」的程序。我的研究生李宜軒去年十月到東加、斐濟、薩摩亞進行野外考察時拍了這段影片記錄了樹皮布的製作程序: (https://www.youtube.com/watch?t=8&v=MQmMHpPGg2g)。雖然樹皮布在太平洋南島語族衣著、包裹、襯墊等用途已廣為近代引入的紡織品所取代,但樹皮布在太平洋南島語族的許多慶典、儀式中仍扮演重要角色,是最具象徵意義的南島物質文化。
在十月六日PNAS Early Edition刊出的研究 (http://www.pnas.org/content/early/2015/09/30/1503205112) 係我們研究團隊和智利學者合作之成果,我們共同分析了臺灣、中國、中南半島、日本、菲律賓、印尼蘇拉威西、新幾內亞及大洋洲島嶼合計超過600個構樹樣本,在葉綠體基因組ndhF與rpl32兩個基因間的DNA序列中偵測到48個「基因單型 (haplotype)」,其中分布在蘇拉威西、新幾內亞及遠大洋洲島嶼上絕大多數的構樹均攜帶基因單型cp-17,而除了大洋洲外,cp-17僅分布在臺灣南部。因為cp-17與另外十個基因單型同屬於一個臺灣特有的基因單型群,cp-17在臺灣與大洋洲間的不連續分布無疑證明了臺灣是「太平洋構樹」的原鄉,而由於太平洋構樹的傳播全賴南島語族以根部萌櫱無性繁殖,因此太平洋構樹的親緣地理與臺灣是南島語族原鄉的「出臺灣說」十分吻合。
眼尖、細心的臉友或許會接著問,如果 cp-17 是由南島語族族先帶離南臺灣傳播到東南亞、大洋洲的,那菲律賓、所羅門群島,是否應該要有帶cp-17的構樹?現在菲律賓與所羅門群島雖然仍有樹皮的製作技術,但兩地的南島語族已經不用構樹,而改以其他桑科植物,如榕屬植物或麵包樹製作樹皮布。文獻中有清楚記載現在菲律賓、所羅門群島看到的構樹都是近代為了造紙或水土保持引入的入侵植物。
Peter Matthews (1996) Ethnobotany, and the origins of Broussonetia papyrifera in Polynesia: An essay on tapa prehistory 一篇關於構樹與樹皮布文化的民族植物學專論中,討論了菲律賓沒有構樹的問題。他認為構樹在熱帶氣候其實長不好,菲律賓早期隨南島語族傳入的構樹很有可能在紡織技術傳入後漸漸式微而最終絕種。而我認為,現在菲律賓沒有構樹更能證明帶有 cp-17 的構樹是原生於臺灣,更加確立了臺灣是太平洋構樹的原鄉。
在北臺灣,幾乎所有的構樹都攜帶 cp-1 或 cp-1 衍生的基因單型,而 cp-1 是福建至華中一代最常見的基因單型;但相較於臺灣南部與東部的基因單型多樣性,北部的構樹遺傳多樣性似乎低了許多。
雖然北臺灣的構樹帶有福建最常見的基因單型 cp-1 可以用冰河時期臺灣海峽陸橋來解釋,但在去年與中研院史語所同仁的一場交流中,劉益昌先生提出他認為北臺灣帶有 cp-1 的構樹有可能是南島語族「先祖」由福建帶來臺灣的。
劉先生的建議我起初無法理解,但在搜尋了大量的文獻後,我在一份臺北盆地五股鑽探的古地質孢粉報告中,我們發現了一筆距今五千年前桑科植物花粉突然大量出現的記錄;由於構樹花粉是臺灣空中花粉中最大量的花粉,因此這筆五股的資料最有可能是構樹花粉。另外,北臺灣考古遺址中最早的「石拍打棒」(樹皮布的製作工具) 也大約在5000 B.P. 左右出土。這些資料與近年來亮島人的出土與亮島人 DNA 分析結果十分符合 (Ko et al. (2014) Early Austronesians: Into and out of Taiwan. Am J Hum Genet 94(3):426–436 doi:10.1016/j.ajhg.2014.02.003)。綜合這些觀察與證據,我們因此進一步「推論」攜帶 cp-1 的構樹或許有可能是隨著南島語族更早的祖先「出南中國」由福建被帶入北臺灣。在此必須強調,現在中國南方已無說南島語系的民族。
而我們雖然沒有到新幾內亞採集,但是根據美國史密森研究院植物標本館 (US) 及英國自然史博物館 (BM) 提供的,1964年及1959年採集的植物標本,我們發現了一株帶有 cp-17,兩個帶有 cp-34 的樣本。由於新幾內亞內陸是 Papua 的居住地,並非南島語族的居住地,而 cp-34 是廣東至中南半島最常見的基因單型,這兩個帶 cp-34 的樣本或許有可能是源於中南半島。在新幾內亞山區同時發現來自臺灣與中南半島的基因單型,很巧的與 Roger Green 提出的 Voyage Corridor Triple I 假說的論點所可以觀察到的基因單型分布一致。而去年發表的一篇人類遺傳學研究也與此十分一致 (Lipson et al. (2014) Reconstructing Austronesian population history in Island Southeast Asia. Nature Communications 5: 4689. doi: 10.1038/ncomms5689)。
本研究除了揭示了構樹隨著南島語族「出南臺灣」遠渡重洋經蘇拉威西、新幾內亞至遠大洋洲島嶼,也發現構樹可能提供了南島語族「出南中國」至北臺灣的可能線索,在新幾內亞的構樹基因單型更與最新的人類遺傳學分析結果相符。這是第一個由民族植物學的角度以共生物種親緣地理學檢測「出臺灣說」的研究,同時也藉由構樹的親緣地理反映了南島語族遷徙的全貌,因此我以 A holistic picture of Austronesian migrations revealed by phylogeography of Pacific paper mulberry 作為標題。而構樹這種臺灣最常見的植物更見證了臺灣在南島研究上的重要性。本研究承教育部世界南島學術研究計畫辦公室及國科會支助,成果發表在「美國國家科學院院刊《Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America》」,由東華大學自然資源與環境學系博士候選人張至善先生及森林環資系碩士劉筱蕾並列第一作者。
復活節島構樹的照片我放在這:
https://www.facebook.com/kuofang.chung/media_set…
由學生李宜軒 Yi-Hsuan Li) 在斐濟、薩摩亞拍的樹皮布製作程序:
https://www.youtube.com/watch?t=8&v=MQmMHpPGg2g

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