進化論的終極BUG:烏龜憑什麼會成為科學家們的「噩夢」?

花樱 2022/05/15 檢舉 我要評論

令人頭疼的進化

生命演變從最初簡單的 單細胞多細胞,海洋到陸地,再到天空,生物演化經過了 數十億年的發展才有了地球今天生機勃勃的面貌。

生物演化之路

每個物種幾乎都是獨特的,各個種屬的亞目分支各有千秋,這些都是 演化的證據。不過有一類物種很特殊,科學家在研究這個物種時可是感到了前所未有的壓力,沒有其他物種比它的演變更特殊了,它便是

對龜類的研究一度成為了 科學家們的「噩夢」,難道說這個物種曾經很恐怖嗎?這是因為龜在億萬年的演化歷史中的改變實在太不一般了,簡直是 進化論的終極bug

一部分種類的龜

我們常說的烏龜一般泛指那種身上背有 厚厚的甲殼,四肢行動緩慢,還能把頭縮進殼里的生物。就連鱉這樣較為奇特的 「龜」也成了人們口中常說的 「王八」,由此可見,人們并沒有對這類生物進行嚴格區分。

不過科學家的研究必須得把這些事情搞明白,實際上 不論是鱉還是烏龜,它們都是脊索動物門爬行綱的一個目, 學名稱作龜鱉目。

鱉,民間俗稱「王八」

通常來講,龜在 陸地上和水里都能夠生活,還有能夠長期生活在水中的龜類,比如 鱷龜、海龜。龜作為爬行動物,其壽命對比其他生物要長壽不少,更有部分 龜類能夠存活數百年之久

龜的壽命來自于它的 新陳代謝,龜體內的代謝效率通常較慢,另外龜是 變溫動物,與其他一部分爬行動物不同。不過,最令科學家感到疑惑的是, 龜到底是怎麼把它們背部的甲殼進化出來

龜的身體結構

龜的解剖圖和骨架結構的展示也讓科學家更加困惑,龜殼并不是「長」出來的,而是 與生俱來,是身體的一部分,就像是 人的胸腔一樣。龜殼實際上就是龜的脊柱和四肢連接的關節部分組成,這讓科學家感到非常奇怪。

倒不是說這種生理結構在自然界中非常離譜,自然界中奇奇怪怪的生物多了去了,但龜殼的演化在生物進化的歷史中完 全找不到確鑿的證據去證明。這使得科學家無法對其進行本源追蹤,從而對龜的進化研究一時間無從下手

令人迷惑的龜的骨骼

難以區分的龜鱉目

大部分動物都有 趨利避害的本能,無論是利用環境還是掌控自己的身體。科學家剖開龜骨骼的矢狀切面發現了龜的奇特構造,一般來講, 龜殼包含50~60塊骨塊,腹部甲板骨塊最少, 只有7~11塊左右

堅硬的龜殼

甲殼通過腹甲的橫向延伸連接至 肩帶、胸骨、腹甲,甲殼作為身體的一部分。隨著龜的 年齡增大也會越來越大肋骨的橫向生長成為 甲殼脊,這是龜獨特身體構造的另一部分。成長過程中,支撐龜殼的骨架便是這樣 橫向生長變得越來越大

自然界中這種獨特的生理構造除了烏龜, 沒有任何動物或者 爬行動物有這種生長方式。科學家為了找尋這種進化的起源以便更好地完善生物進化史,結果就在這里犯了難。

地球上出現過的巨型龜

有人可能要說了,烏龜嘛,既然是 爬行動物,還有這樣的外殼,肯定是 恐龍、蜥蜴啥之類的后代變化而來的。事實上,以前確實有這樣的大膽假設。而且從時間線來看, 烏龜經歷過恐龍時期,興許不排除這種可能性。

但很快這種假說就隨著恐龍的生物分類逐漸給排除掉了,最終的證據表明,目前 恐龍的后代只可能是鳥類這樣的生物。科學家們必須要在另一條路上去推定龜的起源。

鳥類表示,我才是恐龍的正統

科學家還是把目光主要聚集在爬行動物身上, 龜鱉目家族中的海龜吸引了科學家們的注意力。他們發現海龜和其他龜類不同,海龜為了在海洋里進行更好的游動以及 適應交配期長距離的游行

海龜無法像其他龜類一樣將自己的四肢和頭部收縮在殼里,1914年,荷蘭動物學家簡·維斯路易斯提出了 「真皮骨板」的概念,并將其稱之為 「骨皮」。海龜的 龜殼與下方的肋骨融合,這種骨皮方式非常像二疊紀時期的布拉迪龍。

海龜與陸龜的區別就在于它的四肢呈鰭狀

布拉迪龍作為爬行動物基礎類別的最后分支,其同類都有盾甲一樣的 外皮分布四肢粗壯尾巴短小四足直接立于身體下方。這和龜看起來有著非常相似的特征,然而科學家們又錯了。

這種解釋 不足以證明龜的進化,倒說明了作為爬行動物,布加迪龍這樣的副爬行類動物的生理構造和其近親非洲真龍。因為對于布加迪龍的研究并沒有解釋 龜的肋骨是如何附著在整個背部的骨質皮板上

遠古龜類的化石

另外,非洲真龍的脊椎結構也僅僅只是和烏龜非常相似,而且還被誤認為是海龜與其祖先之間進化的一個 缺失環節。不過隨著時間推測越來越詳細,烏龜的演化發展讓科學家們更加確定它是 在恐龍時代開始發生重大變化的

三疊紀晚期的化石數據顯示了一種原始龜,這種龜類的脊柱部分和現代龜類非常相似。完整的化石證據最早發現于德國的某處農村,當地農民在一個 復合型結構的地層中發現了這個化石。

距今2.28億年的龜的化石

科學家對這類化石進行了仔細研究后,可以確定,龜基本上就是在 三疊紀晚期開始出現,逐漸形成了一個較大的群體,其中不乏陸龜這些生物。

那麼問題來了,海龜呢?難不成海龜不是烏龜的一員?其實科學家也很矛盾,為什麼這些化石明明看起來類似,卻差別這麼大,而且無論是從 時間線上來看還是從 生物演化的分支來看。它們應該是一樣的啊,難道出生物演化體系出BUG了?

海龜和陸龜

如果不把海龜這個問題給解釋清楚,可能對于龜類的研究還是錯的。科學家開始仔細地研究起海龜這種龜類的骨骼和化石,他們推測海龜應該也是 羊膜動物里分支出來的一個物種。

從它的 顳颥孔來看,海龜頭部骨骼有 雙孔顳颥孔,這是它作為 羊膜動物演化的一個重點證據。從進化時間線來看, 海龜的時間線早于其他羊膜動物,孔洞的開孔和變化,時間給了它充足的準備時間。

動物的四種顳颥孔

羊膜動物的分支可就太大了,所以科學家不得不把整個龜鱉目劃分到一個基礎的 爬行動物子類,使它更靠近 鱷魚、蜥蜴這些動物。

四大爬行動物,鱷魚、蜥蜴、蛇以及龜

成為一個合格的龜

從烏龜的研究歷史開始,過去近100年的時間里都沒有人可以很好地把龜鱉目這種生物給詳細的劃分在它應該所屬的位置。同時 化石的缺失證據的缺少,科學家獲得的零碎信息很難拼湊起一個 完整的進化路線

這些化石無法充當龜類演化過程中的證據

你說它是恐龍蜥蜴吧,有那麼一點關系,要說它是爬行動物,那倒也是,但就是 找不到同期爬行動物的演化證據烏龜王八不分家的說法可能就是這個時候來的。

隨著科學技術的進步,生物研究能夠利用更多技術去模擬分析生物的演變歷史了。 分子系統在生物學上有了興起后, 基因測序這一強大功能在這方面發揮了重要作用。

DNA表示,該我上場了

科學家們在對現代龜類做了基因測序的相關對比后發現,龜與 鱷魚、鳥類挨得挺近。不過由于缺乏相關的化石證據,這個分類雖然比以往更細致,但也使得在后續的基因測序對比種使得 龜鱉目在主龍類的子類中反復被修改

不過也好在有了以上這些證明,烏龜家族總算大致確定在 二疊紀至三疊紀期間,和恐龍有點關聯,接下來就差化石證據了。直到2015年和2018年,羅氏祖龜和中國貴州出土的齒鱉。

羅氏祖龜的化石

這兩種龜類化石終于把缺失的演化拼圖給補上了,化石證據表明了龜鱉目在演化的過程中是如何一步步發展成今天的樣子,同時也解釋了為何海龜會和其他龜類不太一樣。


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