揭秘龜類祖先:我不是進化史上的“怪胎”
2018年09月10日05:21

原標題:揭秘龜類祖先:我不是進化史上的“怪胎”

一項最新研究打破了多年來龜類研究的僵局。

中國科學院古脊椎動物與古人類研究所研究員李淳領銜的國際合作團隊,在我國貴州發現了最早出現“喙”的原始龜類化石――中國始喙龜,這為人們瞭解龜類演化彌補了“缺失的一環”。

該成果已於前不久在《自然》雜誌上發表。該雜誌特邀審稿人評論稱:這是一個特別重要的發現。這種三疊紀的原始龜類填補了龜類演化中的重要空白,說明這種動物的早期曆史比人們此前瞭解的要複雜得多。

龜是人們熟悉的動物,但其演化曆史卻是古生物學中最大的謎題之一:與其他四足動物截然不同,其軀幹被甲殼所包裹;沒有牙齒,但卻有像鳥類一樣的角質喙――這傢伙儼然一個進化史上的“怪胎”,究竟是如何演化而來的?

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

儘管科學界對此愈發好奇,但長期以來,早期原始龜類的化石稀少,尤其是關於甲殼形成和牙齒消失的化石證據特別缺乏。發育生物學家、分子生物學家和古生物學家紛紛致力於龜類起源和早期演化的研究,但是成果有限。

直到2008年,李淳帶領的科研團隊在貴州省關嶺地區發現了半甲齒龜的化石。

那是一隻長著牙齒、只有腹甲的龜。這不僅是當時世界上最古老的龜類化石,也是唯一體現了龜甲形成過程中某種過渡狀態的標本。研究人員第一次基於化石證據,論證了龜類的祖先擁有牙齒,並且腹甲先於背甲形成。在此基礎上,國際學術界對早期龜類有了全新認識。

2015年,德國2.4億年前羅氏祖龜的發現,確定了更早期的龜類頭骨上有顳孔,並且證實龜類與蜥蜴、鱷魚及恐龍等屬於同一爬行動物支系。但遺憾的是,羅氏祖龜標本極為殘破,很多關鍵特徵無法被觀察到,留下了龜類早期演化,特別是與半甲齒龜之間的重要空白。

在羅氏祖龜成果發表的同時,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,花了一年多時間進行化石修復和野外調查,最終確認這是來自關嶺、產於半甲齒龜化石層位之下7.5米處的一種更加古老的龜類。

隨後,來自中科院古脊椎所、蘇格蘭國家博物館、美國菲爾德自然曆史博物館、加拿大自然博物館的學者組成研究團隊,分析了來自世界不同地區的全部重要原始龜類化石材料,並確定了這個新標本在龜類曆史長河中的位置。

這種名為中國始喙龜的大型史前龜長相十分奇特,集多種原始特徵、進步特徵和過渡特徵於一身。它體長超過兩米,肋骨加寬,背、腹甲均未形成。同時,雖然比滿嘴長牙的半甲齒龜更加原始,卻既發育出了角質喙,同時也保留了牙齒,呈現出“牙齒退化,角質喙產生”的過渡狀態。

“中國始喙龜介於羅氏祖龜和半甲齒龜之間,在龜類早期演化中承上啟下,為龜類系統發育補上了‘缺失的一環’。”李淳說。

在他看來,在古生物學中,基於化石所觀察到的生物演化過程大致可分為“漸變”與“突變”兩種情形。前者即緩慢而微小的變化經過長時間積累導致物種分化,是達爾文理論的主要觀點;後者是短期內物種發生大的、快速的分異。一直以來,龜類演化的化石記錄被認為是“突變”演化的重要證據。

李淳告訴記者,此次發現證明了龜類演化同樣存在過渡環節。那些短時間內巨大的、不可思議的激進變化,通過新化石的不斷髮現,正逐步被一系列正常而連續的微小變化所取代,“龜類的祖先也並非‘怪物’”。

中國始喙龜生態複原圖。陳瑜/繪圖

中國青年報・中青在線記者 邱晨輝 來源:中國青年報

2018年09月10日 12 版

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