龟甲的形成过程

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龟甲的形成过程

中国古生物学家发现了一个迄今为止最古老的龟类化石,它不仅把龟的历史前推了1000多万年,而且解开了一个长期困扰科学界的谜团:龟甲是怎么形成的?这块保存完好的化石,是在贵州省关岭县距今2.2亿年前的晚三叠世早期地层中找到的 。与现在已知所有的龟类不同,这个“最老”的龟长着牙齿,背部的甲壳也不完整 。因此,被命名为半甲齿龟 。这就是科学家们一直在寻找的进化过渡物种 。此前没有人知道龟壳是如何进化的,但它不可能突然出现 。
不寻常的龟甲
龟是一种很常见的动物,没有人觉得它们奇怪 。但在科学家眼里,龟太特殊了,它是生物进化史上最大的谜团 。所有的四足动物不论是两栖类、爬行类 , 还是鸟类、哺乳类,尽管形态千奇百怪,但骨骼的基本模式是一致的,一根脊椎骨,前端是头、后端是尾,两侧是四肢 。唯独龟例外——它的背部是一整块骨骼 。龟甲由坚硬的背甲与腹甲闭合而成 。背甲是一大块最外层覆盖着角质盾片(厚度不足人的指甲)的骨骼,包括中间一行椎板和两侧若干块肋板,俗称“龟13点” 。如果解剖一只龟,会发现背甲下就是内脏,椎骨和肋骨已分别插在椎板和肋板里,并与之完全结合 。
废石料中翻出“缺失的环节”
很多古生物学家都认可龟的特殊性 , 但很少有人对此进行研究 , 因为原始龟的化石太少 。在这之前,三叠纪时期的龟类化石仅在德国、泰国和阿根廷发现过3个属种,但它们都已经与现代龟类非常相似——上下颌没有牙齿,全身包裹着甲壳,因此无法为龟甲的起源提供线索 。
此次,发现半甲齿龟化石的贵州西南地区,近年来出土了大量的三叠纪海生爬行动物化石 。三叠纪距今两亿多年,当时这一地区还属于海洋的一部分 。当地百姓时常进山开采石料 , 也经常发现埋藏在岩石中的动物化石 。
2007年 , 在当地考察的科学家也是在老乡屋前的一堆废石料中翻出了半甲齿龟化石 。背甲的椎板已开始骨化,肋板尚未形成 , 但肋骨明显扁平加宽 。
“始祖龟”揭示龟甲形成
自19世纪以来,科学家们一直在争论龟的甲壳到底是怎么形成的 。以前占主导的一种说法认为,龟甲是由皮肤中的小骨板演化而成的 。按照这种理论,龟类祖先的皮肤里先出现一些小的骨板(类似鳄鱼的皮肤);这些小骨板不断扩大,融合成若干较大的骨板;同时,大骨板下沉到内骨骼上部,与脊椎和肋骨愈合形成龟甲 。与之相对的理论则认为 , 龟先有腹甲,然后椎骨和肋骨长大长宽形成背甲,龟缩进背甲躲避食肉动物 。
半甲齿龟的背甲尚不完整,而腹甲已经成形 。这块化石证明,随着椎骨和肋骨的扩展,龟甲是自下而上形成的 , 而不是来自皮肤 。另外 , 通过对半甲齿龟各部分骨骼的数据分析 , 科学家得出“它曾生活在水中 , 而且对水环境的适应程度与今天的鳖(甲鱼)大致相当”的结论 。
科学家推测,龟生活在水里,动物的腹部容易受到攻击,这或许也是为什么先有腹甲后有背甲的原因 。而生活在陆地上的爬行动物腹部靠近地面,基本没有危险 。

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