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[兩棲爬蟲][資訊] 龜究竟是如何進化的:進化論缺失的環節
♡ 龜究竟是如何進化的:進化論缺失的環節 ♡ 中國科學家找到明確的化石證據證明,隨著椎骨和肋骨的擴展,龜甲是自下而上形成的,而不是來自皮膚演化
中國古生物學家發現了一個迄今為止最古老的龜類化石,它不僅把龜的歷史前推了1000多萬年,而且解開了一個長期困擾科學界的謎團:龜甲是怎麼形成的?
這塊保存完好的化石,是在貴州省關嶺縣距今2.2億年前的晚三疊世早期地層中找到的。
與現在已知所有的龜類不同,這個“最老”的龜長著牙齒,背部的甲殼也不完整。因此,被命名為半甲齒龜。“這就是我們一直在尋找的進化過渡物種。”主持這項研究的中國科學院古脊椎與古人類研究所副研究員李淳說。他告訴《中國新聞周刊》,此前沒有人知道龜殼是如何進化的,但它不可能突然出現。
不尋常的龜甲
龜是一種很常見的動物,沒有人覺得它們奇怪。但在李淳眼裏,龜太特殊了,“它是生物進化史上最大的謎團。”他說,所有的四足動物不論是兩棲類、爬行類,還是鳥類、哺乳類,盡管形態千奇百怪,但骨骼的基本模式是一致的,一根脊椎骨,前端是頭、後端是尾,兩側是四肢。
“這就好比各式各樣的汽車,不管是小轎車、大卡車,還是跑車,都是一個鐵皮盒子加四個輪子。唯獨龜例外——它的背部是一整塊骨骼。”在這位生物學家看來,龜與其他四足動物的差別“就好比纜車與汽車的差異那麼大”。
龜甲由堅硬的背甲與腹甲閉合而成。背甲是一大塊最外層覆蓋著角質盾片(厚度不足人的指甲)的骨骼,包括中間一行椎板和兩側若幹塊肋板,俗稱“龜13點”。如果解剖一只龜,會發現背甲下就是內臟,椎骨和肋骨已分別插在椎板和肋板裏,並與之完全結合。
之所以龜的特殊不被世人所知曉,李淳認為是因為它“太普通了”。他說,假設龜很早就滅絕了,沒有人見過。那麼,現在哪怕是發現一塊最普通的龜化石,如果有人提出它不是地球上的物種,這個推論也不過分,“因為它與其他動物差異太大了”。
廢石料中翻出“缺失的環節”
很多古生物學家都認可龜的特殊性,但很少有人對此進行研究,因為原始龜的化石太少。在這之前,三疊紀時期的龜類化石僅在德國、泰國和阿根廷發現過3個屬種,但它們都已經與現代龜類非常相似——上下頜沒有牙齒,全身包裹著甲殼,因此無法為龜甲的起源提供線索。
此次,發現半甲齒龜化石的貴州西南地區,近年來出土了大量的三疊紀海生爬行動物化石。三疊紀距今兩億多年,當時這一地區還屬于海洋的一部分。
當地百姓時常進山開採石料,也經常發現埋藏在岩石中的動物化石。據說,中國第一塊三疊紀海生爬行動物化石——“胡氏貴州龍”就是中國著名地質學家胡承志1956年在老鄉家房頂上找到的。
2007年,在當地考察的李淳,也是在老鄉屋前的一堆廢石料中翻出了半甲齒龜化石。看到化石的第一眼,“我就知道這裏面(包裹著的)是一種我不知道的生物化石”。
但從小喜歡養龜的李淳此時並沒有意識到化石是龜,此前他也沒有真正研究過龜。帶回北京後,在實驗室專業設備射出的強光下,李淳隱隱約約看見化石裏有一大片骨頭。“我當時推測,只有兩種可能,要麼是一種新的齒龍,要麼就是龜。”
緊張的修復工作開始了。李淳至今仍清楚地記得標本第一個結構修復出來時的情景。“是左後肢最末端的一個指節,細細的、彎彎的。”這讓他進一步推斷“是一種龜,而且很可能是一種迄今為止最原始的龜”。 在這之前,人們認為在德國發現的原顎龜是最古老的龜,它生活在距今2.1億年前。
整個標本修復出來後,最古老的龜已經確認無疑了,但過渡特徵卻並不明顯。正當李淳猶豫是否繼續修復化石的另一面時(這很可能會損壞化石),一個朋友通過手機給他發來一張化石的照片,問他要不要。“有時運氣來了,真是擋都擋不住啊!這塊化石正是我想要的半甲齒龜的背面。”
當半甲齒龜完整的背面結構清晰地呈現在李淳眼前時,他“腦子裏一片空白”。“這不正是達爾文理論中的‘缺失的環節’嗎?背甲的椎板已開始骨化,肋板尚未形成,但肋骨明顯扁平加寬。一切都那麼完美。”
“始祖龜”揭示龜甲形成
自19世紀以來,科學家們一直在爭論龜的甲殼到底是怎麼形成的。
以前佔主導的一種說法認為,龜甲是由皮膚中的小骨板演化而成的。按照這種理論,龜類祖先的皮膚裏先出現一些小的骨板(類似鱷魚的皮膚);這些小骨板不斷擴大,融合成若幹較大的骨板;同時,大骨板下沉到內骨骼上部,與脊椎和肋骨愈合形成龜甲。
與之相對的理論則認為,龜先有腹甲,然後椎骨和肋骨長大長寬形成背甲,龜縮進背甲躲避食肉動物。
半甲齒龜的背甲尚不完整,而腹甲已經成形。這項研究的參與者之一、加拿大自然博物館的古生物學家吳肖春說:“現在有明確的化石證明,隨著椎骨和肋骨的擴展,龜甲是自下而上形成的,而不是來自皮膚。”
有評價說,半甲齒龜在龜類進化中的地位就如同鳥類中的始祖鳥,是目前研究物種進化過程中極度缺乏的中間環節。11月27日出版的英國《自然》雜志刊登了李淳等人對它的研究成果。
另外,通過對半甲齒龜各部分骨骼的數據分析,李淳得出“它曾生活在水中,而且對水環境的適應程度與今天的鱉(甲魚)大致相當”的結論。
李淳推測,生活在水裏,動物的腹部容易受到攻擊,這或許也是為什麼先有腹甲後有背甲的原因。美國芝加哥市菲爾德自然博物館的奧利維爾·裏佩爾也參與了半甲齒龜的研究,他說,“生活在陸地上的爬行動物腹部靠近地面,基本沒有危險”。
李淳一直認為龜類起源于水環境,而不是陸地,這也與傳統觀點截然相反。生活在水裏的半甲齒龜,讓他非常興奮,“因為它是最古老的龜”。
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