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天生我龟必有用:中国始喙龟填补龟类演化“缺失一环”
2018-08-25 08:58:32 来源: 新华社客户端
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  新华社北京8月23日电(记者屈婷 喻菲)养龟当宠物的人可能并不知道,自己养着古生物学家眼中“谜一样的生物”。贵州关岭地区出土的一件距今2.28亿年的龟化石——始喙龟再次颠覆了世人对这一物种的认知:它是最早出现角质喙的龟类,但上下颌的后部仍保留着牙齿,集多种原始特征、进步特征和过渡特征于一身。

  中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员李淳领衔的国际研究团队发现,这正是长期以来古生物学家苦苦找寻的“承上启下”的原始龟类化石,填补了龟类早期演化中“缺失的一环”。从这个意义上说,这只体长超过2米、躯干短的大型史前龟类可能是“世界上最重要的一只龟”。

  这一研究成果8月23日发表在国际科学期刊《自然》上。论文审稿阶段的同行评议中说:“这绝对是一个特别重要的发现,这种三叠纪的原始龟类填补了龟类演化中的空白,说明了这种动物的早期历史比人们此前所了解的要复杂得多。”

  对于龟类,有关喙和牙齿的化石证据为何重要?众所周知,现生龟类有甲壳,没有牙齿,有着厚厚的角质喙。“这些特征视觉上最直观,所以人们就比较好奇,”李淳解释道,其实龟类的身体结构与其他四足动物截然不同,很多其他特征也需要加以研究。

  始喙龟化石。

  当今生物界只有鸟类和龟类才有角质喙,人们最熟悉的就是鸟类那尖尖的、颜色各异的“骨质嘴”。伴随着角质喙出现的现象之一,就是它们的口腔里都没有牙齿。因此,始喙龟身上既有角质喙,又有部分牙齿的“混合”形态,成为古生物学家最感兴趣的部分了。

  这是为什么呢?原来,人们曾经认为的最古老龟类化石——三叠纪末期的原颚龟,看起来已经和现生龟类“几乎完全一样”,比如有背甲、腹甲、没牙齿。

  “这说明,在距今超过2亿年的时间里,龟类的身体模式基本没有变化,而此前也看不到这些特征产生的过渡环节,这太奇怪了。”

  达尔文理论认为,生物演化过程是“渐变”的,但长期以来龟类演化的化石纪录就像一个“反例”。有人甚至认为它是一个母亲诞下的“突变”的“怪胎”,只不过幸运地活了下来,并由此开创了新的世系。

  “所以,龟类早期演化历史是古生物学中最大的谜题之一。”李淳说。

  中国始喙龟生态复原图。陈瑜绘

  在这位年轻的古生物学家看来,自己越了解龟类,越觉得它们怪的像地球上的“外星生物”。“你去看乌龟的内部骨骼,比如脊椎、肋骨、肩、腰等,已经完全特化成另一种模式了。”

  龟类真的是进化学上的“怪胎”吗?近十年来,两个早期龟类化石大发现颠覆了“突变”论。

  李淳的科研团队2008年在贵州关岭同一个海相泥灰岩中发现的半甲齿龟,就是一个有牙齿、有腹甲的龟;2015年,德国发现的罗氏祖龟有着满口牙齿,是迄今世界上最古老的龟类化石。这些发现证明,龟类起源于双孔类,和蜥蜴、鳄鱼及恐龙等同属一个支系。

  李淳在黔西南地区考察三叠纪海洋爬行动物化石。(2017年摄)

  约2.28亿年前的始喙龟,正好处在系统发育树上罗氏祖龟和半甲齿龟之间。它进一步澄清了龟类特殊身体模式产生的过程,但是又提出了新的问题:如果说始喙龟已经呈现出“牙齿退化、角质喙产生”的过渡状态,为何后面的半甲齿龟还有牙齿?

  “生命进化不是线性的,有时会有镶嵌进化的现象存在。”李淳说,就像“黑马”进化成“白马”,中间形态是“黑白相间”的“斑马”,而不是“灰马”。

  “始喙龟和半甲齿龟这种看似矛盾的进化关系,显示了龟类演化初期的高度复杂性。”李淳说。

  作为来自中国的原始龟类化石,始喙龟和半甲齿龟甚至还处在同一个海相地层中,相距不远。这是不是意味着三叠纪晚期,贵州关岭地区是一片海洋,而它们是海龟呢?

  “从始喙龟来看,其骨骼特征显示它并非长期生活在海洋中,而很可能是在海滨近岸的河口地带,是水陆两栖生活,且有掘穴的习性,”李淳说。此外,一些其他陆生动物的化石证据也显示关岭地区当时很可能是一片陆海交织之地。

  始喙龟的发现颇具戏剧性。李淳在筹建中的三亚海洋古生物博物馆藏品中偶然注意到这件化石,随即带课题组进行了长达一年的化石修复和野外调查,方才“验明正身”。随后,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所、苏格兰国家博物馆、美国菲尔德自然历史博物馆、加拿大自然博物馆的学者陆续加入了研究团队。

  在该研究团队给出的“复原图”上,由于始喙龟的背甲、腹甲均未形成,它看起来完全不像现生龟类,更像海里恐龙的“亲戚”。谁能想到它会在其后岁月里“特立独行”到今天呢?

  “虽然现生龟类是个可爱的小怪物,但他们的祖先并非怪胎。”李淳说,“我相信,随着时间的推移,证明龟类渐变的化石证据会愈来愈多。”(中科院古脊椎所供图)

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