一般的烏龜能自然活到150歲,相關的考證也證實一些龜類的平均壽命為300年。但是很少有人知道其實烏龜早在恐龍時代就存在了,它們經歷過漫長的古生物時期一直活到了現在,可以說是活化石的代表了。
1859年達爾文的《物種起源》出版,生物進化論學說由此誕生。這本書從各方面的資料論證生物是從低等到高等,從簡單到復雜逐漸演變的,更是從基因遺傳、分子學說等各個方面,說明生物的起源和進化過程,成為后世研究生命與物種起源的基礎,并成為當代生物學的核心思想。
科學家們對于古生物與當代現存生物的研究,也是基于這一理論。隨著生物進化論被越來越多的研究證實,人們對古生物衍生以及發展也越來越重視,對于龜類這個與恐龍同時代的物種,也是科學家們的重點研究對象。然而這一研究過程可以說是曲折又漫長。
龜的起源之謎
首先發現龜類化石的是德國,早在1888年人們就已經在德國發現了2億多年前(三疊紀末期)的原顎龜化石,被認為是龜類的最古老動物。從化石中發現,原顎龜的腦袋是無法縮回去的,不過體型巨大屬于史前大型動物,外形與現在的龜相似,已經有了完備的背腹甲(龜殼分為背部和腹部兩部分,背面為背甲,腹面為腹甲)。它的頭骨有一個完整的顳區,所以龜類長期被歸入無孔類。
原顎龜化石,右上為頭骨頂視
因此,在后來的一百多年中古生物學家們,一直在無孔類的動物中尋找龜的祖先,一直到正南龜的發現。1892年,在南非發現了一種很像龜鱉類的化石,距今2.6億年前(二疊紀),取名正南龜。在當時被認為是很大可能是龜鱉類的祖先。
但在后來的六十年代末期,科學家對正南龍的標本作了重新研究,否定了上述看法,從解剖學看,正南龜與龜鱉類無直接親緣關系,屬于杯龍(早期爬行動物),因此正南龜被踢出龜鱉類,成為正南龍。如此,龜鱉類的祖先就又回到了原鱷龜。
正南龜
打破推斷
這樣一來,龜鰲類的最早歷史便又從二疊紀時期,被推延至三疊紀時期,縮短了幾千萬年。不過這個記錄又被我國后來的新發現所打破,2008年在我國貴州省發現距今2.2億年前的晚三疊紀早期龜化石,這類龜化石具有細密的牙齒以及雛形狀態的甲殼結構,故而被命名為“半甲齒龜”。
半甲齒龜背甲的形成始于脊椎位置,同時與肋骨的特化有顯著關系,這表明背部“甲殼”是由肋骨擴展而成,先前推測的甲片單獨存在顯然是錯誤的。其腹部的甲殼已經與今天的龜無太大差異。
半甲齒龜復原圖 半甲齒龜復原圖
古生物學家不再認為龜甲形成與皮骨有關,將注意力重新回到大約2.6億年前的正南龜身上。半甲齒龜的發現也表明,原始龜類可能與蛇頸龍所處的類群更接近。
2015年,德國的考古人員發表聲明稱,他們發現了距今有2.4億年歷史的龜化石,是世界上最古老的龜化石。研究人員在《自然》雜志上報告說,這種史前龜的腹部還沒有形成一個完整的甲殼,發現有牙齒,顱骨在太陽穴處有兩個大的開口。德國將這種龜稱為“祖龜”。
祖龜化石
“祖龜”形似蜥蜴,長約20厘米,它有上顳孔以及開放的下顳孔,化石在湖相沉積中很多,表明它很有可能生活在淡水湖中或者附近。這一發現表明,這類龜在時間和演化進程中,應該屬于正南龜和半甲齒龜的中間環節。
到此階段,研究傾向于認同龜屬于雙孔類,但還是沒有解決龜在雙孔類中的位置,如究竟是主龍類一支、鱗龍類一支,還是兩支外更基干的位置。
最新發現
2018年,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,距今2.28億年前的中國始喙龜,為人類了解龜類演化彌補了“缺失的一環”。
早在“祖龜”成果發表時,我國研究人員李淳就在當時,正籌建中的三亞海洋古生物博物館藏品里,注意到了這件疑似原始龜類的化石。李淳當即帶領相關人員進行化石修復和野外調查,花了一年多的時間,最終確定這是來自關嶺的一種,更加古老的龜類。
中國始喙龜生態復原圖
中國始喙龜有“牙齒退化、角質喙產生”的過渡狀態,它體型奇特,身長超過兩米,背甲和腹甲還未形成,有著寬的肋骨。它的骨骼顯示,始喙龜是水陸兩棲生活。
在各個國家組成的研究團隊下(中科院古脊椎所、美國菲爾德自然歷史博物館、蘇格蘭國家博物館、加大拿自然博物館),分析了來自不同地區的全部重要原始類化石,最終確定了這個新的化石的位置,介于祖龜和半甲齒龜之間,如此,在原始龜類演化的進程中,又補上了重要的一環。
如此,我們現在發現的龜類化石的演化順序可以簡單概括為祖龜(2.4億年前)——中國始喙龜(2.28億年前)——半甲齒龜(2.2億年前)——原顎龜(2.1億年前)。目前,對于原始龜的推測,起源于水生環境,逐步向陸地分化。
總結
基于達爾文理論的主要觀點,在古生物學中,通過化石所觀察到的生物演化,可分為漸變和突變兩種情況。在自然界中,隨著環境和時間的變化,生物也會為了適應生存而逐漸變化,這是經過長期積累的漫長物種變化。
但還有一種情況也會發生,就是生物在短期內發生突變,變異。龜類化石的發現,也正是證明了物種演化發生的突變,也因為種種具體的變化還沒有被發掘,人們對龜類的演化也更加好奇。
在眾多科學家們的不斷努力下,龜類的起源和進化終于有了突破。至此,進化論的“終極BUG”,也就是曾經困擾科學家們的問題,也在一步步得到印證與解決。
有意思的是,中國始喙龜的復原圖竟是神似我國傳說中的“玄武”,這也不禁讓我們想到,也許古人早就見到過這類古生物,并記錄下來。對于原始龜類的研究,我們還需要更多的化石,和更深入全面的研究,來解決更多的未知問題。
參考資料:
[1]揭秘“龜類祖先”:我不是進化史上的“怪胎”.新華網2018-09-10
[2]劉俊.龜的起源之謎[J].化石,2016(02):2-5.
[3]德國發現世界最古老龜化石.新華網,2015-06-25
[4]我國學者發現最早的龜類化石為“甲殼”的起源提供全新線索[J].生物學通報,2008,43(12):25.
[5]崔寧. 中國學者發現迄今最原始龜類化石[N]. 大眾科技報,2008-11-27(A01).
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[7]葉祥奎.漫話龜鱉兩億年[J].化石,1978(04):5-6.
作者:風風 初審:許墨元 校稿編輯:小宛