到底是先有鳥，還是先有蛋？學者成功破解千年難題：第一個生下鳥蛋的不是鳥

先有雞，還是先有蛋？這是個困惑人類幾千年的古老問題。古希臘哲學家亞里斯多德（Aristotle，西元前384—西元前322）就說過：「不可能有第一顆生出鳥的蛋，因為那樣就必須先有鳥生出這第一顆蛋。」雖然他並沒有具體提到雞，但是由於所有的鳥類（包括雞）都生蛋，而且所有的鳥都由蛋孵化而來，所以談的是同一個邏輯難題。亞里斯多德的說法也代表了許多人對這個問題的想法：是啊，鳥是從鳥蛋孵化出來的，而鳥蛋又是鳥生的；沒有鳥蛋就不可能有鳥，但沒有鳥，鳥蛋也無從產生，我們又怎麼能決定它們的先後呢？

按照佛教的說法，這個世界是沒有起始，也沒有結束的。生命也是如此，「一切世間如眾生、諸法等皆無有始」（《佛光大辭典》）。佛教認為任何事物都有前因，也有後果，而這種因果關係構成了一個無始無終的輪迴。所以鳥和蛋的關係也是這樣一種因果關係，並且一直存在，無始無終，也就沒有誰先誰後的問題。

與佛教的說法不同，基督教認為世間萬物都是上帝所造，所以「有始」。《聖經》中的〈創世紀〉就寫道：「神說，水中要有生命，要有雀鳥飛在地面之上、天空之中。神就造出大魚和水中各樣有生命的動物，各從其類；又造出各樣飛鳥，各從其類，神看著是好的。」在這裡，神「造出各種飛鳥」，並沒有說神先造出鳥蛋，再孵化成鳥，而如果我們接受這個說法，那這個世界上就先有鳥，後有鳥蛋。

科學研究的結果告訴我們，鳥類不是一開始就有。地球上的生命出現於約三十五億年以前，而目前發現的最古老的鳥類化石（出土於中國遼寧西部建昌縣的「徐氏曙光鳥」）只有約一億六千萬年的歷史。在那之前，恐龍已經在地球上生活七千多萬年了。多數科學家認為，鳥類是從恐龍，而且最可能是從「獸足亞目恐龍」（Theropod）演化而來。科學家把「徐氏曙光鳥」骨骼構造中的近千個特徵，分別與恐龍和鳥類的骨骼特徵相較，認為牠是迄今為止發現、恐龍演化為鳥類過程中最早的環節，在演化階段上比在德國南部發現的「始祖鳥」早約一千萬年，是鳥類從恐龍演化而來最有力的證據。

和鳥類一樣，恐龍也是卵生，而且恐龍蛋和鳥蛋（如雞蛋）都屬於羊膜卵（amniotic egg）。這種卵的外部有堅固耐水的鈣質硬殼，上有氣孔，供胚胎呼吸；外殼裡面有一個蛋黃，為胚胎供應營養；胚胎浸泡在由羊膜包裹而成的羊膜囊的羊水中；此外還有尿囊，用來儲存代謝廢物。羊膜卵的這些構造特點，使胚胎可以在陸地乾燥的情況下生存，從而使脊椎動物的生殖過程擺脫對水的依賴。魚類和兩棲類動物（如青蛙）這些比較低等脊椎動物的卵就不是羊膜卵，所以只能產卵在水裡，青蛙還必須經過蝌蚪的階段，最後才能上陸。 （相關報導： 為何東西方會不約而同發明出一樣音階？音樂為何能影響動植物生長？專家道破秘密 ｜ 更多文章 ）

恐龍蛋和鳥蛋在構造上的一致性，說明類似雞蛋那樣的羊膜卵，遠在鳥類出現之前恐龍就已採用了。也就是說，脊椎動物從海洋進軍到陸地時所需要的卵結構的改變，在爬行動物（包括恐龍）階段就已經完成了，鳥類只是繼續使用而已。從恐龍蛋變為鳥蛋，並沒有結構上的障礙需要跨越，所以現在鳥和鳥蛋的問題就變為：是恐龍先變成鳥，再產出鳥蛋，還是恐龍先產下鳥蛋，再孵化出鳥？要回答這個問題，就需要了解生物繁殖的過程和物種演化的機制。

大家都知道：生物的性狀是由遺傳物質，即去氧核醣核酸（DNA）所決定，「種瓜得瓜，種豆得豆」，就是因為瓜和豆的DNA不同。現代的動物複製技術，可以僅從一滴鼠血（血中白血球的DNA）誕生出複製鼠，說明DNA是決定生物性狀的關鍵物質。從恐龍到鳥的變化，也一定是由於DNA序列的改變，問題就是這個改變在什麼階段發生、在什麼細胞裡發生，以及這些改變對下一代的影響。

每個生物體，特別是像脊椎動物（包括魚類、兩棲類、爬蟲類、鳥類和哺乳類動物）這樣極度複雜，而且壽命較長（多以年計）生物的一生中，身體由於受到內部因素（如活性氧）和外部因素（如宇宙射線）持續不斷的攻擊，以及細胞分裂時DNA複製錯誤等原因，總會有一些細胞裡的DNA序列會突變。所以隨著年齡增長，身體一些細胞的DNA就不再和受精卵階段的DNA相同。

和其他脊椎動物一樣，恐龍身體裡面也有兩類細胞。一類是構成身體的體細胞，比如組成心臟、肝臟、大腦、皮膚的細胞都是體細胞，它們占身體細胞的絕大部分，具體執行各種生命活動；另一類是生殖細胞，它們的任務是繁殖下一代，和身體其他部分的生理功能無關。這兩類細胞裡面的DNA都會突變，但體細胞裡的突變和生殖細胞裡的突變，結果完全不同。

體細胞中DNA突變是零星和隨機的，不同體細胞裡面DNA突變的情形彼此不同，所以沒有全身一致、統一的DNA序列改變，也不會有某個基因在全身所有細胞都突變。一個體細胞裡的DNA突變，不能使相鄰體細胞裡的DNA發生相同突變，即某個體細胞DNA的突變不能「擴散」到其他體細胞，因而「彼此隔絕」；而物種的改變需要相關組織中所有細胞的DNA都發生同樣變化，體細胞的零星突變不可能辦到。總體平均起來，生物體一生中細胞裡的DNA還是和受精卵的DNA極度一致，也就是不變。從成年動物身上取下的細胞可以複製出這個動物（即從這個細胞發育出的動物和當初從受精卵發育而來的動物相同）就可以證明這一點。所以某隻恐龍從蛋孵化出來後，終身只能是恐龍，不會因為這隻恐龍的體細胞DNA零星和隨機的突變就變成一隻鳥。

和體細胞不同，生殖細胞DNA的改變，會透過受精卵的分裂，出現在子代的每一個細胞中，包括所有體細胞，從而穩定影響子代身體的性狀。這種在子代身上出現的全身、統一的DNA改變，正是形成新個體和新物種的先決條件。

但是生殖細胞DNA突變的效果，只能在後代中表現出來，而對這隻生殖細胞突變的動物沒有影響，因為這隻動物的體細胞中並沒有發生生殖細胞中的突變（體細胞和生殖細胞有同樣突變的機率極小，而所有體細胞和生殖細胞同樣突變的機率為零）。如果生殖細胞的某個突變，使牠的下一代成為鳥，那麼產生這個生殖細胞的恐龍就還不是鳥。也就是說，由於生殖細胞的突變，不是鳥的動物也可以生出鳥蛋。而受精卵和由它發育成的生物體其實是一回事（DNA完全相同），只是發育階段不同，所以第一隻鳥必然來自第一顆鳥蛋。 （相關報導： 為何東西方會不約而同發明出一樣音階？音樂為何能影響動植物生長？專家道破秘密 ｜ 更多文章 ）

下面我們用具體的例子來說明這個問題。

比如從恐龍變為鳥，需要將覆蓋恐龍身體的鱗片變成鳥的羽毛。恐龍的鱗片和鳥類的羽毛都是由β-角蛋白（β-keratin）組成，但是鱗片和羽毛裡的β-角蛋白在氨基酸序列和蛋白質結構上都有一些差異，所以從鱗片β-角蛋白到羽毛β-角蛋白的轉變需要DNA序列的變化。如果恐龍生殖細胞中一個為鱗片β-角蛋白編碼的基因發生突變，變為羽毛β-角蛋白的基因，下一代恐龍所有細胞就會都有這個羽毛β-角蛋白的基因，就會長出羽毛（當然這是一個大大簡化的模式）；而產生這個生殖細胞的恐龍因為體細胞內沒有羽毛β-角蛋白的基因，所以長不出羽毛。

如果我們把有羽毛的恐龍定義為鳥，上一代恐龍因為沒有羽毛，所以還不是鳥。但是它產生的帶有羽毛β-角蛋白基因的生殖細胞，卻可以使下一代長出羽毛，所以下一代變成了鳥；又由這個生殖細胞形成的受精卵是包含在蛋裡，所以這個蛋是鳥蛋。

恐龍和鳥的另一個重大區別，是恐龍有牙齒而鳥沒有牙齒。牙齒的重要成分之一就是琺瑯質，即包裹在牙齒外面那層堅硬的物質，琺瑯質的形成需要釉蛋白（enamelin），如果釉蛋白的基因發生突變而喪失功能，就會影響牙齒的形成。研究發現，爬行動物都有正常的琺瑯質基因，但是鳥類的這些基因卻喪失功能，變成「偽基因」，這是鳥類沒有牙齒的原因之一。

生殖細胞中某個釉蛋白基因的突變，自然可以使這個基因喪失功能，但下一代卻仍然有可能長出牙齒。因為受精卵是由一個精子和一個卵子結合，發育出的動物具有雙套染色體，即有兩份遺傳物質，每個基因也是雙份。如果只有卵子中的釉蛋白基因喪失這個功能，而精子裡的釉蛋白基因的功能還存在，受精卵和由它發育出的動物就還會有一個正常的釉蛋白基因，所以還能長出牙齒；只有精子和卵子都帶有喪失功能的釉蛋白基因，受精卵發育出來的動物才沒有牙齒。

在這裡我們也可以假設：釉蛋白基因是決定是否長牙齒的唯一因素，並且把牙齒消失作為恐龍變為鳥的標誌。在兩隻琺瑯質基因都喪失功能的動物出現之前，一定只存在著一隻釉蛋白基因喪失功能的雄恐龍和雌恐龍，因為牠們都還有一個正常的釉蛋白基因，都還有牙齒，所以都還是恐龍。而在牠們形成單套（只有一份遺傳物質）的生殖細胞時，喪失功能的釉蛋白基因、正常釉蛋白基因進入生殖細胞的機會均等，如果精子和卵子都正好含有喪失功能的釉蛋白基因，形成的受精卵中就沒有正常的釉蛋白基因，受精卵發育出來的動物就長不出牙齒，所以變成了鳥，也是恐龍產下了鳥蛋。

先有雞，還是先有雞蛋（或者先有鳥，還是先有鳥蛋）的問題之所以使人困惑，是因為把雞（或者鳥）看為一成不變的動物，鳥和蛋週而復始的循環，使人找不到這個問題的答案；但如果從演化的觀點來看鳥類的起源，並且了解生殖細胞DNA變異影響後代動物性狀的機制，這個問題是有答案的，那就是：先有鳥蛋，後有鳥。 （相關報導： 為何東西方會不約而同發明出一樣音階？音樂為何能影響動植物生長？專家道破秘密 ｜ 更多文章 ）

本文經授權轉載自清文華泉《上帝撿到槍：生命科學密碼》(原標題：先有雞，還是先有蛋？)責任編輯/柯翎肇