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我科学家领衔发现龟类演化新证据
2018-08-30 光明日报

  我国科学家领衔的国际合作团队在贵州发现了重要早期龟类化石。它是原始龟类出现喙的最早化石记录,因此被命名为“中国始喙龟”。北京时间8月23日出版的学术杂志《自然》发表了这一成果。

  该成果的主要完成人、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员李淳介绍,中国始喙龟完整的骨架化石保存于距今约2.28亿年的三叠纪晚期海相泥灰岩中。它是体长超过2米的大型史前龟类,躯干短,肋骨加宽,首次出现了角质喙、封闭的上颞孔和刚性腰带(即臀部腹侧两耻骨和两坐骨形成前后、左右缝合而不能活动的联合体);背、腹甲均未形成;虽然角质喙已经出现,但上、下颌的后部仍保留有牙齿,呈现出“牙齿退化,角质喙产生”的过渡状态。


中国始喙龟头骨复原图。陈瑜绘

  来自中国科学院古脊椎动物与古人类研究所等四国学者组成的研究团队分析了来自世界不同地区的全部重要原始龟类化石材料,确定了中国始喙龟的系统位置介于罗氏祖龟和半甲齿龟之间,在龟类早期演化中承上启下,弥补了该类群系统发育中“缺失的一环”。

  李淳介绍,龟类是最为奇特的现代四足动物,“龟的身体结构与其他四足动物截然不同。它的躯干部分很短,并且被封闭的甲壳所包裹,其内部骨骼,如脊椎、肋骨、肩带、腰带等不仅与甲壳相愈合,而且各自本身也有一系列特化。龟类的口中没有牙齿,而是像鸟类一样代之以角质喙。龟类与其他四足动物,如两栖类、包括鸟类在内的爬行类和哺乳动物之间的巨大差异,无异于缆车和各种汽车的差别”。

  那么,这种奇特的身体构造是如何起源的?是逐渐演化而成,还是突然出现的?因为缺乏化石证据,来自不同领域的学者,如发育生物学、分子生物学和古生物学家们长期以来只能各说各话。直到2008年李淳带领科研团队在贵州省关岭地区发现半甲齿龟,这个问题的解决才初现曙光。半甲齿龟是当时世界上最古老的龟类化石,它具有牙齿并只有腹甲,是唯一体现了龟甲形成过程中某种过渡状态的标本,第一次基于化石证据论证了龟类的腹甲先于背甲形成,这与现代发育生物学的研究成果相互印证。在此基础上,国际学术界对早期龟类有了全新的认识。2015年德国2.4亿年前罗氏祖龟的发现,确定了更早期的龟类头骨上有颞孔,并实质性地证实了龟类起源于双孔类,与蜥蜴、鳄鱼及恐龙等类群属于同一爬行动物支系。但是,罗氏祖龟的标本极为残破,很多关键特征无法被观察到,因此仍旧留下了龟类早期演化中,特别是与半甲齿龟之间的重要空白。

  李淳说:“中国始喙龟比半甲齿龟更为原始,但是它集多种原始特征、进步特征和过渡特征于一身,其先于半甲齿龟发育出角质喙同时保留牙齿的现象显示了龟类演化初期的高度复杂性。此外,尽管完整的骨架化石保存于海相地层,但其骨骼结构显示中国始喙龟并非长期生活于海洋中,而很可能是在海滨近岸河口地带营水、陆两栖生活,且有掘穴的习性。”

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