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贵州关岭发现2.28亿年前龟化石:有喙保留牙齿 非海龟

2018-08-23 10:08:43 来源:杭州在线 繁体中文 有奖报错 发表评论 打印正文 关闭页面

  龟在中华文化中具有独特地位,被看作是长寿的象征。然而,从探寻生物起源的角度来看,大众对龟的热度通常不及人类、恐龙,甚至鸟类。

  “只有一个原因,现在大家都还能看到龟,它被当做宠物、甚至餐桌上的食物。”中科院古脊椎动物与古人类研究所李淳研究员在接受澎湃新闻(www.thepaper.cn)采访时如此表述。

贵州关岭发现2.28亿年前龟化石:有喙保留牙齿 非海龟

北京时间8月23日凌晨,由中科院古脊椎动物与古人类研究所领衔,苏格兰国家博物馆、美国菲尔德自然历史博物馆、加拿大自然博物馆学者联合参与的国际合作团队在顶级学术期刊《自然》(Nature)发表文章:研究团队在中国西南部的贵州省关岭地区发现了2.28亿年前的原始龟,保存于三叠纪晚期海相泥灰岩中,这只体长超过2米的巨型龟是迄今为止发现的第一只开始出现喙的龟,且无甲壳。中国始喙龟化石。

  这只龟被命名为中国始喙龟(Eorhynchochelys sinensis),是继半甲齿龟之后关岭出现的又一种重要早期龟类化石。李淳表示, “进一步弥补了龟类早期演化中重要的一环。”

  对长期从事中国三叠纪海生爬行动物化石研究的李淳来说,龟的独特是众多其他生物无法比肩的。

  龟的身体结构与其他四足动物截然不同,躯干部分很短,被封闭的甲壳(背甲和腹甲)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。

  “如果所有的四足动物都是汽车的话,龟和其他动物之间的差异就像吊着走的缆车和其他各种汽车一样。”李淳略显激动地说,“如果龟和恐龙一样现在灭绝了,我们现在只能看到化石,那么有人说它是外星动物而不是地球产物,可能都不为过。”

  “龟之前的龟”长什么样?

  龟的演化长久以来是一个巨大的谜团。

  2.1亿年前晚三叠纪中期德国的原颚龟(Proganochelys)曾向人们展示出,在超过2亿年的时间里,龟类的身体模式基本没有发生变化。“原颚龟已经和我们现在看到的龟没有什么差别了,龟这种奇怪的身体结构在化石纪录里一出现就跟现在一样,我们看不到它的一步步演变,2亿多年都没有变化”

  龟也因此长期被认为是和达尔文“渐进式”生物进化论相悖的有力证据。

  2008年,同样在关岭地区发现的另一只原始龟打破了上述“演化僵局”。彼时,李淳等人在《自然》报道了半甲齿龟(Odontochelys semitestacea),即一只具有满口牙齿和只有腹甲尚未形成背甲的龟。

  “整整10年前来自中国的研究让大家看到了‘turtle before a turtle’,当时在和现在同一地点找到的半甲齿龟被评为是龟类历史上具有里程碑性质的发现。”李淳表示。古生物学界因此开始对龟类的早期演化有了实质性了解。

  此番的中国始喙龟的“问世”则始于3年前。当时,李淳在三亚海洋古生物博物馆(筹建中)藏品中注意到一件疑似原始龟类的化石。

  “我看到一个非常奇怪的化石,当时这块完整的化石还是埋在岩石里面的,初步判断这是一种原始龟类,而且是一种大型的原始龟类,半甲齿龟个头比它小很多。”

  基于这样的判断,李淳研究团队将化石运回北京,化石修理(在显微镜下将骨骼一点点从化石中暴露出来)了一年多时间,最终确认了初步设想:这是产自半甲齿龟化石层位之下7.5米处的更加古老的龟类。

  随后,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,确定了新标本在龟类早期演化中承上启下的系统位置。

  半甲齿龟的“叔叔”

  中国始喙龟体长超过2米,有着细长的尾巴,躯干较短。现代龟的“重要武器”龟甲在这只原始龟中均尚未形成,仅具有加宽的肋骨。首次出现了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、左右缝合且不能活动的联合体。

  和现在大家所能看到的龟类似的一点是,中国始喙龟的嘴是像鸟一样的喙。

贵州关岭发现2.28亿年前龟化石:有喙保留牙齿 非海龟

这只中国始喙龟被认为集多种原始特征、进步特征和过渡特征于一身。 中国始喙龟头骨复原。

  “现在发现的这个中国始喙龟,它的系统位置就处于2015年德国发现的更原始的罗氏祖龟(Pappochelys)和半甲齿龟之间,弥补了中间的空白。它最有意义的特征就是喙出现了,另外它的背甲、腹甲都没有形成。”李淳表示。

  至于为什么比中国始喙龟出现更晚的半甲齿龟反而出现满口牙齿但尚未看到喙,李淳坦言,“我们不能做一个很肯定的解释,如果泛泛地讲,它说明了龟类早期演化的复杂性。”

  李淳提到,“所有看到的原始龟类并不意味着都是龟类主线上的直系祖先,可能只是代表了一个演化阶段,或者都是一些旁支。好比我们这次并没有找到半甲齿龟的‘父亲’,而是找到它的一个‘叔叔’。我们只能看到这一代身上的一些特征,这些特征既有原始特征,又有进步特征,还有过渡特征,所以它非常复杂。”

  李淳总结,在中国始喙龟身上,没有甲壳是原始特征,但又具有喙,这是一个进步特征。同时这个喙又不是单纯的喙,它只是嘴的前部有喙,上、下颌的后部仍保留有牙齿,“正好是一个还保留部分牙齿、但开始有喙这样一个过渡阶段。”

  “这只是其中一种解释,但古生物学就是这样,几乎每一种解释都会有不同的意见。”李淳表示。

  中国始喙龟还第一次让科学家观察到了龟的颞孔封闭。

  长期以来,龟究竟属于双孔类还是无孔型,也是学界的一大争议点。“现在龟的头骨看起来是无孔型的,所谓的‘无孔’就是它的头除了鼻孔和眼眶以外是没有开孔,整个头骨是封闭的。长期以来学界曾认为,龟和现代的蜥蜴、鳄鱼,包括灭绝的恐龙这些双孔类都是分开来的,是由独立的无孔类祖先单独演化而来的。”

  但罗氏祖龟这只迄今“最老”的龟给出了不一样的证据。“在龟化石里面,长久以来是看不到这个孔的,半甲齿龟仍旧是没有孔,但祖龟看得到孔,实质性地用化石证明龟的祖先头上有孔,但是它的问题是标本非常残破,都是一些散骨头,根据形状复原得出有孔。”

  此番中国始喙龟的三块骨头则非常完美地构成了一种情形:在以前有孔的情况下三块头骨相互之间的位置关系保留着,由于它更紧凑就封闭了,但能够看到有孔痕迹。李淳形象比喻,“就像门刚刚要关上的时候,但还留了一条缝隙。”

  并非海龟

  值得一提的是,无论是半甲齿龟还是中国始喙龟,均发现于关岭地区,该地区也被称为是“化石宝库”。

  在2亿多年前的三叠纪时期,关岭属于海洋的一部分,海洋沉积物经过亿万年来演变成为海相地层,保存有相当数量的三叠纪动物化石,绝大多数动物都属于海生动物。

  自1998年底开始,李淳在关岭地区至今工作了整整20年。“整个贵州西南部、云南东北部,应该是目前全世界最好的三叠纪海洋爬行动物的化石保存地。”李淳如此提及关岭。

贵州关岭发现2.28亿年前龟化石:有喙保留牙齿 非海龟

“近年来我们还发现了一些很有意思的现象,这里还有陆生动物,这只中国始喙龟也并非海龟。”李淳表示。 中国始喙龟生态复原。

  对古生物学家来说,判断一种动物以前的生活方式,往往从埋藏学和骨骼分析两种途径出发。“尽管它发现在海相地层,龟的化石还是原地埋藏,就是说在2亿多年以前死在这里之后就没有动过地方,包括没有被水流冲走、没有被搬过地方,在原地形成化石。但这个龟有发达的五趾型四肢,表明它的陆地运动能力很强的。”

  李淳进一步解释,以现在的海龟为例,前肢的骨骼结构不是适合陆地生存的五趾型四肢,而是海里特化出的鳍状肢了,这就是适应海洋生活的典型特征。

  “我们认为它具有掘穴习性,生活在海滨的近岸、河口,或者泄湖,甚至相当长时间在陆地上生活,是一种两栖型(非两栖动物)的爬行动物,是关岭动物群里重要的一份子。”李淳表示。

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