我国神龟两度登上《天然》杂志破解龟类演化悬案

  龟，自古便是吉利长命的标志。在我国、日本和印度的神话传说中，龟都被奉为神灵。时代越长远的龟，好像越遭到咱们的敬爱，也越显能示其特别的价值十年的龟，是家里的爱宠；百年的龟，是动物园的明星；千年的龟，是殷商通灵的写字板；万年的龟，是古人类享受熟食的大锅；而亿年的龟，便是古生物学家的至宝可拿来解读生物演化前史，向世人展现这类一起的爬虫类，在漫长岁月里“面目一新”的非凡故事。

  就在近来，由中科院古脊椎所研讨员，李淳和吴肖春领衔的国际合作团队，一起报导了他们在我国贵州省新发现的一种古龟化石我国始喙龟（Eorhynchochelys sinensis）。它来自悠远的三叠纪，是现代一切龟鳖类的远祖，距今已有2.28亿年“高龄”。

  这只“我国神龟”的现世，让古生物学家们甚为振奋。由于它行将揭开的，是脊椎动物演化史中百年未解的“前史悬案”。

  龟长相呆萌，令人入神的一起，又全身是迷。假如真要说某种脊椎动物是“骨骼惊讶”的话，那一定是龟。

  惊讶之一，在于现代的龟类和现代的鸟类相同，无一例外的都长着“无齿”的角质喙。它们在演化道路上，都不约而同的完全扔掉了牙齿这一重要的进食东西。

  另一个一起之处在于脊椎骨。龟类无论是颈椎、背椎仍是尾椎，数量都比其他脊椎动物少许多矮小的脖子只要8节颈椎[1]，躯干仅9节背椎[2]，尾巴也很矮小。

  不过，要说龟类最美妙的结构，仍是在于它们的壳。每只龟都“身怀二甲”上面一部分是背甲（carapace），像古罗马修建的穹顶，罩着整个躯干，由剧烈变形的背椎、肋骨和与之交融的骨板拼接而成；下面一部分是平整的腹甲（plastron），保护着腹面。

  这就比如把一只正常脊椎动物的肩胛骨和骨盆“拆解重组”，通通塞到胸廓里，然后再“拿走”后背和腹部的一切肌肉，从“肉包骨头”变成“骨头包肉”。足见，龟壳是个“反骨”的逆天规划。

  无齿的角质喙，回转的胸廓，包裹全身的背甲和腹甲，小短脖和小短尾，再加上浑圆的“五头身”，龟好像是突如其来的外星生物，在脊椎动物圈儿里算得上是绝无仅有了。

  那么，这些逆天成长的身体结构从何而来？龟的牙齿何时开端退化？最陈旧的龟有壳吗？它们来历于陆地仍是海洋？

  自从欧洲的博物学家榜首次解剖龟类以来，这些疑团就困扰了人们近两百年，成为了古生物学家、发育生物学家和分子生物学家都亟待回答的问题，乃至可被视为演化生物学“皇冠上的（一小颗）明珠”。

  在1887年，难题好像有了一丝起色。德国发现了2.1亿年前的原颚龟（Proganochelys），是其时已知最陈旧的龟[3]。但它除了腭部有牙之外，大部分身体结构和现代龟类并无二致。

  原颚龟当然重要，惋惜没能处理龟类来历的根本问题。由于到其时，都未曾发现“似龟非龟”的过渡物种，龟类的一起身体结构好像是“遽然”呈现的，在随后的2亿年里简直没变。

  由于短少依据，其时的古生物学家无法地借用了一种“离经叛道”的理论“Hopeful Monster”，即“有期望的怪物”来解说龟的来历。

  自从达尔文的“天然选择学说”提出以来，生物学家们一向以为生物解剖结构的改变是一个十分缓慢的进程。“Hopeful Monster”[4]这种理论最早由遗传学家Goldschmidt提出，他以为：大部分生物的演化，在物种内是由细小骤变长时间逐步堆集而成；但那些造就全新生物类型的新形状，则或许是由发育形式的巨大改变来完成的。后者相对前者更为敏捷，且常常对生物体有害，只不过，一旦这些monster（怪物）遭到环境喜爱，就能别出心裁，大展宏图，变得hopeful（有期望）。

  所以，龟真的是这样一种遽然间发生的“有期望的怪物”吗？或是只是由于人们还没找到满足的依据？

  2008年，在原颚龟发现120年后，中科院古脊椎所的李淳和吴肖春等，在《天然》杂志上报导了我国贵州关岭发现的2.2亿年前的齿龟（Odontochelys）[5]。

  齿龟比原颚龟更陈旧，并且和其他原始的爬虫类相同，腭部和嘴巴边际都长了牙。齿龟成体体长40厘米，中等巨细。与原颚龟比较，齿龟仅有腹甲而没有背甲，与现代龟类胚胎中先长腹甲再长背甲的现象一起。这项古生物学和发育生物学不约而同的发现，可谓经典。

  不过，齿龟化石保存一般，头骨细节依然是个谜。发现于浅海沉积物中的齿龟，是否阐明龟类就来历于海洋，也引发了很大的争议。

  Odontochelys 齿龟，Odonto是“有牙的”意思，chelys是“龟”。发现于我国贵州关岭，保藏于我国科学院古脊椎动物与古人类研讨所。图片来自：Wikipedia

  2015年，在原颚龟的老家斯图加特，德国古生物学家Rainer Schoch和Hans Sues爆出了2.4亿年前的祖龟（Pappochelys），也登上了《天然》杂志[6]。与齿龟比较，祖龟口中的牙齿更多，体型更小，其成体体长仅20厘米。它既无背甲也无腹甲，腹部骨骼起步兼并，肋骨加宽，比齿龟更原始。

  但惋惜祖龟骨化石太琐细，研讨中不免有主观性的骨骼恢复，真实难以让人服气，乃至有的古生物学家置疑它并不是龟。

  2018年8月，相同来自中科院古脊椎所李淳和吴肖春主导的团队，相同是在贵州关岭，一只新的龟类化石横空出世它便是始喙龟（Eorhynchochelys）

  这一次，来自贵州的第二只“中华神龟”也再度登上了《天然》杂志[7]。这只长达两米、保存完好的海怪，是破解龟类来历“悬案”的要害一环。

  Eorhynchochelys始喙龟，Eo是“开始”的意思，rhyncho是“喙”，也发现于我国贵州关岭，保藏于三亚海洋古生物博物馆（筹建中）。图片来自：我国科学院古脊椎动物与古人类研讨所

  要添补归类演化的空缺，古生物学家们有必要找到一只丢掉了部分牙齿、肋骨加宽但没有腹甲、脊椎数目比现代的龟要多、长着长尾巴等过渡特征的古龟化石，而始喙龟刚好具有了这些特色。这种“怪样子”的容貌，让始喙龟看起来像不同生物的“嵌合体”。

  先来看看头部。始喙龟三角形的脑袋神似鸮头，前颌骨和齿骨的前端牙齿退化，外表有不规则的刻点，很或许长着似鸟喙的角质喙。这使它成为了榜首只吻端牙齿消失并长出角质喙的龟类，比它陈旧的祖龟和更年青的齿龟的嘴里都长满了牙。可见，在龟类演化进程中，牙齿的退化和呈现，不止发生过一次。

  始喙龟化石头骨反面，只保存了右半边脸，穿过眼眶能看到腭面的牙齿。来历：修改自参考文献［7］

  再看身上的壳。始喙龟具有龟的身形，颈椎与背椎数量相对于其他爬虫类已显着削减，12对肋骨向反面排开，而没有包围成胸腔，且各自前后加宽，构成叶状。它的龟壳已初具雏形，腹甲缺失，背甲仍是“半成品”。

  终究看尾巴和四肢。始喙龟的尾部长而粗大健壮，似蟒蛇，尾椎多达56节，标明前期的龟类有粗大健壮的长尾巴，和海鬣蜥相似。它的四肢很粗大健壮，脚掌广大并且有利爪。始喙龟长长的尾巴合适游水，而健壮的四肢又能够支撑身体，爪子或许能用来发掘。可见始喙龟是相似咸水鳄相同的两栖型爬虫类，这标明龟类既不是来历于陆地，也不是来自于海洋，而或许诞生在海边环境。

  两亿年前的三叠纪时期，我国南方处在特提斯洋的东岸，经过了白云苍狗的地质变迁，海底沉积物被抬升剥蚀，构成了峰丛树立的喀斯特别貌，坐落于现在的云贵高原。旧日畅游古洋的海怪，此刻则藏匿于山野。

  综上所述，始喙龟这一奇特“嵌合体”，在形状上起到了承上启下的过渡效果，添补了牙齿退化、肋骨加宽、脊椎数量减缩等形状空缺，还暗示着龟类很或许来历于水陆接壤的环境。

  它的呈现，也总算把龟类来历的化石依据，从点连成了线，让人们明晰的看到了“祖龟始喙龟齿龟原颚龟”，这条“祖孙四代”的完好演化序列，也阐明龟类看似“遽然呈现”的一起身体结构，是一步一步逐步改变而来，“有期望的怪物”，恐怕也不那么怪了。

  困扰咱们两百年的龟类来历和前期演化前史，由于来自我国的要害化石，正日益明晰。

  亚欧大陆东西两头，中德两支尖端古生物团队，好像高手过招，轮流在两国西南部贵州和斯图加特，时代附近的地层里替换“抽牌”，拼出一张龟类前期演化的图谱。也能说得上是无巧不成书，无奇不注目了！

  贵州关岭生物群是齿龟和始喙龟的诞生地，是埋藏着很多鱼龙、海龙和楯齿龙等很多海怪的三叠纪海底“庞贝城”。1998年，一张相片从北京阜成门花卉商场曲折传到了李淳的手中，相片上模糊能辨认出一只巨大鱼龙的概括。兼有研讨人员的敏锐直觉，以及爱好者的一腔热血，李淳没放过这仅有的头绪，追到了广西的奇石商场，终究查明晰化石来自于贵州关岭的新铺乡[8]。

  之后的二十年里，他带领中科院古脊椎所三叠纪云贵考察队，终年行进在这些人迹罕至的贫穷山区，问遍了每家每户，爬遍了每个山头，为咱们咱们带来许多重要的古生物发现，有些宝贵的化石乃至取自乡民的猪圈、院墙和修建废物。

  齿龟的发现是一段传奇，令人万万没想到的是，还能有一种比齿龟更巨大，更陈旧，并且愈加完好的始喙龟，在同一地址被发现。而时至今日，刚好是关岭生物群发现二十周年，齿龟面世十周年。当效果刊登之时，李淳作为始喙龟的发现者、论文的榜首作者和一起通讯作者，特别创作了一首名为《大龟歌》的四言诗，以表心胸。