忍者神龜 它們的先祖是誰

動畫片《忍者神龜》里的4只所向無敵的烏龜，是很多“80后”“90后”心中難忘的回憶。但關(guān)于“忍者神龜”的起源和演化歷史，? ? ? 卻一直是古生物學(xué)中最大的謎題之一。

拿武士刀的達(dá)·芬奇、使雙叉的拉斐爾、耍雙節(jié)棍的米開朗琪羅、用木棍的多納泰羅……動畫片《忍者神龜》里的4只所向無敵的烏龜，是很多“80后”“90后”心中難忘的回憶。

龜是人們熟悉的動物。但是，關(guān)于“忍者神龜”的起源和演化歷史，卻一直是古生物學(xué)中最大的謎題之一。

8月23日，中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所（以下簡稱中科院古脊椎所）領(lǐng)銜的國際合作團隊在《自然》雜志上發(fā)表了一項最新研究成果。研究人員報道了一種在中國發(fā)現(xiàn)的最早出現(xiàn)“喙”的原始龜類——中國始喙龜，從而為人們了解龜類演化彌補了“缺失的一環(huán)”。

“龜類與其他四足動物的差異，就跟纜車和汽車的差別一樣大。”中科院古脊椎所研究員李淳說。比如，龜類的軀干部分很短，身體被封閉的甲殼包裹，其內(nèi)部骨骼也跟甲殼相愈合。它們的嘴里沒有牙齒，而是長著像鳥一樣的角質(zhì)喙。

更重要的是，在超過2億年的時間里，龜類的這種身體模式基本沒有發(fā)生變化。這使得科學(xué)界對其早期的演化過程愈發(fā)好奇。

2008年，李淳帶領(lǐng)的科研團隊在貴州省關(guān)嶺地區(qū)發(fā)現(xiàn)了半甲齒龜?shù)幕Ｄ鞘且恢婚L著牙齒、只有腹甲的龜。這不僅是當(dāng)時世界上最古老的龜類化石，也是唯一體現(xiàn)了龜甲形成過程中某種過渡狀態(tài)的標(biāo)本。研究人員第一次基于化石證據(jù)，論證了龜類的腹甲先于背甲形成。在此基礎(chǔ)上，國際學(xué)術(shù)界對早期龜類有了全新認(rèn)識。

2015年，德國2.4億年前羅氏祖龜?shù)陌l(fā)現(xiàn)，確定了更早期的龜類頭骨上有顳孔，并且證實龜類與蜥蜴、鱷魚及恐龍等屬于同一爬行動物支系。但遺憾的是，羅氏祖龜標(biāo)本極為殘破，很多關(guān)鍵特征無法被觀察到，留下了龜類早期演化，特別是與半甲齒龜之間的重要空白。

長期以來，龜類的化石代表稀少，尤其是關(guān)于甲殼形成和牙齒消失的化石證據(jù)特別缺乏。

發(fā)育生物學(xué)家、分子生物學(xué)家和古生物學(xué)家紛紛致力于龜類起源和早期演化的研究，但是成果有限，只能各說各話。這讓龜類的演化研究陷入僵局。

歐洲學(xué)者撰文發(fā)表羅氏祖龜成果的同時，李淳在籌建中的三亞海洋古生物博物館藏品里注意到一件疑似原始龜類的化石。

他隨即帶著課題組成員，花了一年時間進(jìn)行化石修復(fù)和野外調(diào)查，最終確認(rèn)這是來自關(guān)嶺、產(chǎn)于半甲齒龜化石層位之下7.5米處的一種更加古老的龜類。

隨后，來自中科院古脊椎所、蘇格蘭國家博物館、美國菲爾德自然歷史博物館、加拿大自然博物館的學(xué)者組成的研究團隊，分析了來自世界不同地區(qū)的全部重要原始龜類化石材料，并確定了這個新標(biāo)本在歷史長河中的位置。

這種名為中國始喙龜?shù)拇笮褪非褒旈L相十分奇特，集多種原始特征、進(jìn)步特征和過渡特征于一身。它體長超過2米，背、腹甲均未形成。同時，雖然比滿嘴長牙的半甲齒龜更加原始，卻既發(fā)育出了角質(zhì)喙，同時也保留了牙齒，呈現(xiàn)出“牙齒退化，角質(zhì)喙產(chǎn)生”的過渡狀態(tài)。

“中國始喙龜介于羅氏祖龜和半甲齒龜之間，在龜類早期演化中承上啟下，為龜類系統(tǒng)發(fā)育補上了‘缺失的一環(huán)。”李淳說。

同時，中國始喙龜?shù)耐暾羌芑４嬗诰嘟窦s2.28億年的三疊紀(jì)晚期海相泥灰?guī)r中。雖然它被發(fā)現(xiàn)于海相地層，但其骨骼結(jié)構(gòu)顯示，這種龜并非長期生活在海洋中，很可能是在海濱近岸河口地帶營水、陸兩棲生活，且有掘穴的習(xí)性。

“這是一個特別重要的發(fā)現(xiàn)。”《自然》雜志特邀審稿人評論稱，“這種三疊紀(jì)的原始龜類填補了龜類演化中的重要空白，說明這種動物的早期歷史比人們此前了解的要復(fù)雜得多。”

1940年，德國遺傳學(xué)家理查德·戈德施密特曾提出一種理論，認(rèn)為生物高級分類單元的產(chǎn)生或許源于胚胎發(fā)育時期巨大的突變，盡管這種突變導(dǎo)致產(chǎn)生“怪胎”并致死的風(fēng)險很大，但仍可能有一些“怪胎”幸運存活下來，作為“有希望的怪物”，成功開啟物種演化的新篇章。

盡管這種備受爭議的理論已經(jīng)過時，但至今仍有學(xué)者認(rèn)為，這樣激進(jìn)的演化方式確實適用于某些物種，例如龜類。

另一方面，基于化石觀察到的生物演化過程大致也可以分為兩種情形：一種是“漸變”，這也是達(dá)爾文理論的主要觀點，馬、象等的演化均屬此類;另一種就是“突變”，即短期內(nèi)一個物種發(fā)生大的、快速的分異，表現(xiàn)為化石在地層中突然出現(xiàn)。

長期以來，龜類演化的化石記錄是“突變”的典型代表。人們不僅找不到過渡環(huán)節(jié)，其生物特征也幾乎億萬年不變。

實際上，達(dá)爾文本人對這種現(xiàn)象有著近乎未卜先知的回答。他認(rèn)為，這要么是由于化石記錄不完整，要么是由于“怪物”與單純的變異之間并沒有截然的界線。

“我國近來發(fā)現(xiàn)的早期龜類化石表明，支持‘漸變說的化石愈來愈多。像龜類這種‘有希望的怪物，它們的祖先并非‘怪物。”李淳說，“一些短時間內(nèi)巨大到不可思議的激進(jìn)變化，其實通過新化石的不斷發(fā)現(xiàn)，正逐步被一系列正常而連續(xù)的微小變化所取代。”