深科·淺說(shuō)

揭秘龜類祖先：我不是進(jìn)化史上的“怪胎”

中國(guó)始喙龜生態(tài)復(fù)原圖。陳瑜/繪圖

一項(xiàng)最新研究打破了多年來(lái)龜類研究的僵局。

中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所研究員李淳領(lǐng)銜的國(guó)際合作團(tuán)隊(duì)，在我國(guó)貴州發(fā)現(xiàn)了最早出現(xiàn)“喙”的原始龜類化石——中國(guó)始喙龜，這為人們了解龜類演化彌補(bǔ)了“缺失的一環(huán)”。

該成果已于前不久在《自然》雜志上發(fā)表。該雜志特邀審稿人評(píng)論稱：這是一個(gè)特別重要的發(fā)現(xiàn)。這種三疊紀(jì)的原始龜類填補(bǔ)了龜類演化中的重要空白，說(shuō)明這種動(dòng)物的早期歷史比人們此前了解的要復(fù)雜得多。

龜是人們熟悉的動(dòng)物，但其演化歷史卻是古生物學(xué)中最大的謎題之一：與其他四足動(dòng)物截然不同，其軀干被甲殼所包裹；沒(méi)有牙齒，但卻有像鳥(niǎo)類一樣的角質(zhì)喙——這家伙儼然一個(gè)進(jìn)化史上的“怪胎”，究竟是如何演化而來(lái)的？

換言之，龜類這些特別的骨骼結(jié)構(gòu)究竟是一蹴而就還是逐步形成的，具體過(guò)程又是怎樣？更為奇怪的是，在過(guò)去兩億多年里，龜類的身體模式基本沒(méi)有發(fā)生變化。這些都成了一個(gè)“謎”。

盡管科學(xué)界對(duì)此愈發(fā)好奇，但長(zhǎng)期以來(lái)，早期原始龜類的化石稀少，尤其是關(guān)于甲殼形成和牙齒消失的化石證據(jù)特別缺乏。發(fā)育生物學(xué)家、分子生物學(xué)家和古生物學(xué)家紛紛致力于龜類起源和早期演化的研究，但是成果有限。

直到2008年，李淳帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)在貴州省關(guān)嶺地區(qū)發(fā)現(xiàn)了半甲齒龜?shù)幕?/p>

那是一只長(zhǎng)著牙齒、只有腹甲的龜。這不僅是當(dāng)時(shí)世界上最古老的龜類化石，也是唯一體現(xiàn)了龜甲形成過(guò)程中某種過(guò)渡狀態(tài)的標(biāo)本。研究人員第一次基于化石證據(jù)，論證了龜類的祖先擁有牙齒，并且腹甲先于背甲形成。在此基礎(chǔ)上，國(guó)際學(xué)術(shù)界對(duì)早期龜類有了全新認(rèn)識(shí)。

2015年，德國(guó)2.4億年前羅氏祖龜?shù)陌l(fā)現(xiàn)，確定了更早期的龜類頭骨上有顳孔，并且證實(shí)龜類與蜥蜴、鱷魚(yú)及恐龍等屬于同一爬行動(dòng)物支系。但遺憾的是，羅氏祖龜標(biāo)本極為殘破，很多關(guān)鍵特征無(wú)法被觀察到，留下了龜類早期演化，特別是與半甲齒龜之間的重要空白。

在羅氏祖龜成果發(fā)表的同時(shí)，李淳在籌建中的三亞海洋古生物博物館藏品里注意到一件疑似原始龜類的化石。他隨即帶著課題組成員，花了一年多時(shí)間進(jìn)行化石修復(fù)和野外調(diào)查，最終確認(rèn)這是來(lái)自關(guān)嶺、產(chǎn)于半甲齒龜化石層位之下7.5米處的一種更加古老的龜類。

隨后，來(lái)自中科院古脊椎所、蘇格蘭國(guó)家博物館、美國(guó)菲爾德自然歷史博物館、加拿大自然博物館的學(xué)者組成研究團(tuán)隊(duì)，分析了來(lái)自世界不同地區(qū)的全部重要原始龜類化石材料，并確定了這個(gè)新標(biāo)本在龜類歷史長(zhǎng)河中的位置。

這種名為中國(guó)始喙龜?shù)拇笮褪非褒旈L(zhǎng)相十分奇特，集多種原始特征、進(jìn)步特征和過(guò)渡特征于一身。它體長(zhǎng)超過(guò)兩米，肋骨加寬，背、腹甲均未形成。同時(shí)，雖然比滿嘴長(zhǎng)牙的半甲齒龜更加原始，卻既發(fā)育出了角質(zhì)喙，同時(shí)也保留了牙齒，呈現(xiàn)出“牙齒退化，角質(zhì)喙產(chǎn)生”的過(guò)渡狀態(tài)。

“中國(guó)始喙龜介于羅氏祖龜和半甲齒龜之間，在龜類早期演化中承上啟下，為龜類系統(tǒng)發(fā)育補(bǔ)上了‘缺失的一環(huán)’?！崩畲菊f(shuō)。

在他看來(lái)，在古生物學(xué)中，基于化石所觀察到的生物演化過(guò)程大致可分為“漸變”與“突變”兩種情形。前者即緩慢而微小的變化經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間積累導(dǎo)致物種分化，是達(dá)爾文理論的主要觀點(diǎn)；后者是短期內(nèi)物種發(fā)生大的、快速的分異。一直以來(lái)，龜類演化的化石記錄被認(rèn)為是“突變”演化的重要證據(jù)。

李淳告訴記者，此次發(fā)現(xiàn)證明了龜類演化同樣存在過(guò)渡環(huán)節(jié)。那些短時(shí)間內(nèi)巨大的、不可思議的激進(jìn)變化，通過(guò)新化石的不斷發(fā)現(xiàn)，正逐步被一系列正常而連續(xù)的微小變化所取代，“龜類的祖先也并非‘怪物’”。

中國(guó)青年報(bào)·中青在線記者 邱晨輝 來(lái)源：中國(guó)青年報(bào)