蔡如鵬

中國科學(xué)家找到明確的化石證據(jù)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(xué)家發(fā)現(xiàn)了一個迄今為止最古老的龜類化石，它不僅把龜?shù)臍v史前推了1000多萬年，而且解開了一個長期困擾科學(xué)界的謎團：龜甲是怎么形成的？

這塊保存完好的化石，是在貴州省關(guān)嶺縣距今2.2億年前的晚三疊世早期地層中找到的。

與現(xiàn)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?！斑@就是我們一直在尋找的進(jìn)化過渡物種。”主持這項研究的中國科學(xué)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(jìn)化的，但它不可能突然出現(xiàn)。

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。但在李淳眼里，龜太特殊了，“它是生物進(jìn)化史上最大的謎團?！彼f，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(tài)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、后端是尾，兩側(cè)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(xué)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么大”。

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(zhì)盾片(厚度不足人的指甲)的骨骼，包括中間一行椎板和兩側(cè)若干塊肋板，俗稱“龜13點”。如果解剖一只龜，會發(fā)現(xiàn)背甲下就是內(nèi)臟，椎骨和肋骨已分別插在椎板和肋板里，并與之完全結(jié)合。

之所以龜?shù)奶厥獠槐皇廊怂獣?，李淳認(rèn)為是因為它“太普通了”。他說，假設(shè)龜很早就滅絕了，沒有人見過。那么，現(xiàn)在哪怕是發(fā)現(xiàn)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(huán)節(jié)”

很多古生物學(xué)家都認(rèn)可龜?shù)奶厥庑?，但很少有人對此進(jìn)行研究，因為原始龜?shù)幕?。在這之前，三疊紀(jì)時期的龜類化石僅在德國、泰國和阿根廷發(fā)現(xiàn)過3個屬種，但它們都已經(jīng)與現(xiàn)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(fā)現(xiàn)半甲齒龜化石的貴州西南地區(qū)，近年來出土了大量的三疊紀(jì)海生爬行動物化石。三疊紀(jì)距今兩億多年，當(dāng)時這一地區(qū)還屬于海洋的一部分。

當(dāng)?shù)匕傩諘r常進(jìn)山開采石料，也經(jīng)常發(fā)現(xiàn)埋藏在巖石中的動物化石。據(jù)說，中國第一塊三疊紀(jì)海生爬行動物化石——“胡氏貴州龍”就是中國著名地質(zhì)學(xué)家胡承志1956年在老鄉(xiāng)家房頂上找到的。

2007年，在當(dāng)?shù)乜疾斓睦畲?，也是在老鄉(xiāng)屋前的一堆廢石料中翻出了半甲齒龜化石?？吹交牡谝谎郏拔揖椭肋@里面(包裹著的)是一種我不知道的生物化石”。

但從小喜歡養(yǎng)龜?shù)睦畲敬藭r并沒有意識到化石是龜，此前他也沒有真正研究過龜。帶回北京后，在實驗室專業(yè)設(shè)備射出的強光下，李淳隱隱約約看見化石里有一大片骨頭?！拔耶?dāng)時推測，只有兩種可能，要么是一種新的齒龍，要么就是龜?！?/p>

緊張的修復(fù)工作開始了。李淳至今仍清楚地記得標(biāo)本第一個結(jié)構(gòu)修復(fù)出來時的情景。“是左后肢最末端的一個指節(jié)，細(xì)細(xì)的、彎彎的?！边@讓他進(jìn)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(rèn)為在德國發(fā)現(xiàn)的原顎龜是最古老的龜，它生活在距今2.1億年前。

整個標(biāo)本修復(fù)出來后，最古老的龜已經(jīng)確認(rèn)無疑了，但過渡特征卻并不明顯。正當(dāng)李淳猶豫是否繼續(xù)修復(fù)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(fā)來一張化石的照片，問他要不要?！坝袝r運氣來了，真是擋都擋不住?。∵@塊化石正是我想要的半甲齒龜?shù)谋趁??！?/p>

當(dāng)半甲齒龜完整的背面結(jié)構(gòu)清晰地呈現(xiàn)在李淳眼前時，他“腦子里一片空白”。“這不正是達(dá)爾文理論中的‘缺失的環(huán)節(jié)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。一切都那么完美?！?/p>

“始祖龜”揭示龜甲形成

自19世紀(jì)以來，科學(xué)家們一直在爭論龜?shù)募讱さ降资窃趺葱纬傻摹?/p>

以前占主導(dǎo)的一種說法認(rèn)為，龜甲是由皮膚中的小骨板演化而成的。按照這種理論，龜類祖先的皮膚里先出現(xiàn)一些小的骨板(類似鱷魚的皮膚)；這些小骨板不斷擴大，融合成若干較大的骨板；同時，大骨板下沉到內(nèi)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(rèn)為，龜先有腹甲，然后椎骨和肋骨長大長寬形成背甲，龜縮進(jìn)背甲躲避食肉動物。

半甲齒龜?shù)谋臣咨胁煌暾?，而腹甲已?jīng)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(xué)家吳肖春說：“現(xiàn)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?！?/p>

有評價說，半甲齒龜在龜類進(jìn)化中的地位就如同鳥類中的始祖鳥，是目前研究物種進(jìn)化過程中極度缺乏的中間環(huán)節(jié)。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(shù)據(jù)分析，李淳得出“它曾生活在水中，而且對水環(huán)境的適應(yīng)程度與今天的鱉(甲魚)大致相當(dāng)”的結(jié)論。

李淳推測，生活在水里，動物的腹部容易受到攻擊，這或許也是為什么先有腹甲后有背甲的原因。美國芝加哥市菲爾德自然博物館的奧利維爾?里佩爾也參與了半甲齒龜?shù)难芯浚f，“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(rèn)為龜類起源于水環(huán)境，而不是陸地，這也與傳統(tǒng)觀點截然相反。生活在水里的半甲齒龜，讓他非常興奮，“因為它是最古老的龜”。