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科普:龟壳作用不为保护自己?竟然是乌龟的小肋骨

2019-09-12 14:25:04 网易科技 过客 编辑:琳达 浏览数:16智学网

“穿件硬壳袍,缩头又缩脑,水面四脚划,岸上慢慢跑。”这个谜语的谜底大家都能猜到。但是,你知道乌龟的龟壳是怎么来的吗?无论是现存的还是已经灭绝的脊椎动物中,龟类可谓是独树一帜,只有它们的身体被独特的坚硬外壳包裹着。也有其它...

“穿件硬壳袍,缩头又缩脑,水面四脚划,岸上慢慢跑。”这个谜语的谜底大家都能猜到。但是,你知道乌龟的龟壳是怎么来的吗?

无论是现存的还是已经灭绝的脊椎动物中,龟类可谓是独树一帜,只有它们的身体被独特的坚硬外壳包裹着。也有其它动物进化出了覆盖全身的盔甲,比如说犰狳,但是只有龟壳是完全将脊椎骨和肋骨结合到了一起。

龟壳是由一排排紧密相连的骨板组成的,而且在这些骨板上覆盖着鳞甲。背部的甲壳通过骨桥与它们下方的扁平胸甲连接起来。它们的龟壳就像盒子一样包裹住身体,但是在头部、颈部、前后腿以及尾巴的部位都是开放,方便它们在危险的时候缩进龟壳中。

让动物学家们感到困惑的起源之谜

伊索寓言中有一个有趣的希腊神话故事。在宙斯和赫拉结婚的时候,赫耳墨斯邀请了所有的动物,但乌龟却没有出席。当愤怒的赫耳墨斯问它为什么不来参加宴会时,乌龟回答说它更喜欢自己的家。因此,赫耳墨斯就让它永远搬着它的房子。当然,那只是一个寓言,龟壳的出现事实上还是源于物种的进化。

多年来,科学家们已知的龟类谱系中最古老的成员是Proterochersis和Proganochelys(原颚龟),它们大约有着2.1亿年的历史。虽然在许多方面与现在的龟类不同,但这两个物种已经完全形成了龟壳,因此在它们身上几乎找不到龟壳起源的答案。

龟壳这种复杂生物结构的起源使动物学家陷入了困境。这样一个完整的外壳必然经历了一系列的进化。这让研究人员感到困惑,因为他们并不清楚每一个变化过程会给龟类带来什么生存优势。

龟壳大部分来源于它们的脊骨和肋骨

有研究人员认为,鳄鱼和一些其它爬行动物身体上所发现的皮内成骨,已经与龟类下面的骨骼融合从而形成了坚固的骨壳。但这一观点遭到了动物学家的驳斥。

自19世纪初以来,动物学家一直在研究现代龟类的胚胎,来追踪龟壳的发育过程。他们的研究证实了龟壳的不同部分是由骨骼的不同部分发展而来的,而且大部分是由脊骨和肋骨构成。在海龟胚胎背部的结缔组织中,肋骨会变宽并且向两侧伸展,而不是像大多数爬行动物那样向下弯曲来包裹躯干。

揭开迷雾的考古学发现

19世纪90年代,考古学家在南非2.6亿年前的岩石中发现了第一块与海龟有些相似的爬行动物化石。这种独特的动物被称作正南龟,它有着异常宽阔和强烈弯曲的肋骨,而且这些肋骨部分重叠。根据对这种爬行动物化石的研究,前史密森学会的Tyler Lyson提出了正南龟是龟类的一个遥远祖先的观点。

2008年,中国发现了一块2.2亿年前的龟类化石,这是无可争议的龟类祖先化石,它标志着我们对龟壳进化的理解取得了重大进展。这种名为半甲齿龟的爬行动物生活在沿海水域。它们的化石有宽阔而笔直的肋骨,但是没有任何甲壳。最令人惊讶的是,它的腹部已经有一个完全成形的胸甲,就像现在的龟类一样。

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