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【科技日报】王者“龟”来,距今2.28亿年前的“中国始喙龟”长这样
2018-10-08 | 编辑: | 【

  王祝华 朱小刚 科技日报记者 江东洲 刘昊 

  距今约2.28亿年的“中国始喙龟”化石首次与公众见面! 

  9月27日,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所、中国地质学会化石保护研究分会在三亚发布了从三叠纪晚期海相泥灰岩中发掘的“中国始喙龟”化石标本。 

  作为在中国发现的最早出现“喙”的原始龟类,“中国始喙龟”发现于云贵地区,收藏于三亚海洋古生物博物馆。8月23日出版的《自然》杂志发表了中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员李淳领衔的国际团队的研究成果,确定“中国始喙龟”介于罗氏祖龟和半甲齿龟之间,弥补了该类群系统发育中“缺失的一环”。

现场发布的“中国始喙龟”化石 

  “该化石在云贵地区发现后收藏于三亚海洋古生物博物馆,研究结果认为,这是21世纪世界地质界的重大发现,弥补了动物化石史研究中缺失环节,是中国地质研究的骄傲。”中国地质学会化石保护研究会分会副会长、三亚海洋古生物博物馆馆长孙振元对科技日报记者说。

  龟的演化历史存谜

  龟是现存最古老的爬行动物,亦是长寿的动物,在自然环境中可超过百年寿命。在中国传统文化中,龟一直占有着特殊地位,自古以来就被视作健康长寿的象征。

  但由于龟的身体结构与其他四足动物截然不同,躯干被甲壳所包裹,它的演化历史也成为古生物学中最大的谜题之一。“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,包括两栖类、爬行类、鸟类和哺乳动物之间的巨大差异,这无异于缆车和各种汽车的差别。”李淳说。

“中国始喙龟”生态复原(陈瑜绘) 

  让人疑惑的是,龟类所有这些与众不同的特征似乎是在大约2亿年以前“突然出现”的,长期以来古生物学界无法在化石上观察到这些奇妙特征的演化轨迹,尤其缺乏甲壳形成和牙齿消失的化石证据。

  发育生物学、分子生物学和古生物学工作者也都致力于龟类起源和早期演化的研究,但是成果有限。

  历经三年修复和研究

  上世纪40年代,贵州关岭布依族苗族自治县新铺乡卧龙岗一带,发现了距今2.2亿元年前的化石。随后,鹦鹉螺、海龙、鳍龙等海生爬行动物化石群相继被发现。各类化石保存数量巨大,形态精美,为全球同期地层所罕见。

  2008年,李淳团队在云贵地区发现了半甲齿龟,即一个具有牙齿和只有腹甲的龟,古生物学界才开始对龟类的早期演化有了实质性了解。“这是当时世界上最古老的龟类化石,也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。”李淳说。

  2015年,德国发现2.4亿年前罗氏祖龟的化石,实质性地证实了龟类起源于双孔类,与蜥蜴、鳄鱼和恐龙等属于同一爬行动物支系。

  同一年,李淳在三亚海洋古生物博物馆藏品中发现了一件疑似原始龟类的化石。“当时,化石还包裹在博物馆馆藏的岩石中。我们根据以往的经验判断,估计这是一个类似龟类的化石。前前后后历经三年的修复和研究,最终确认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。” 

“中国始喙龟”化石 

  李淳介绍,这种体长超过2米的中国始喙龟集多种原始特征、进步特征和过渡特征于一身,显示了龟类演化初期的高度复杂性。 

  印证“渐进式”进化论

  在修复化石的基础上,来自中科院古脊椎所、苏格兰国家博物馆、美国菲尔德自然历史博物馆、加拿大自然博物馆的四国学者分析了世界不同地区全部重要原始龟类化石材料,最终确定了始喙龟在龟类早期演化中承上启下的系统位置。

  李淳介绍,“从罗氏祖龟到半甲齿龟之间,一直没有化石记录,是一个空白,我们的发现填补了一个重要阶段的缺失。我们确定中国始喙龟介于罗氏祖龟和半甲齿龟之间,弥补了该类群系统发育中‘缺失的一环’。” 

  进入21世纪后,随着古生物学的不断发现,达尔文的生物进化论遇到前所未有的严重挑战。

  长期以来,科学界普遍认为在超过2亿年的时间里,龟类的身体结构基本没有发生变化,而对此前更早期演化阶段的认识几乎是一片空白,从而以为这一时期的龟类演化可能是激进的突变,缺少过渡状态,进而认为与达尔文“渐进式”生物进化论相悖。

“中国始喙龟”头骨(陈瑜绘) 

  李淳表示,中国始喙龟是最早的有喙的龟类,但其上、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。“此次发现表明,龟类演化同样存在过渡环节,它实际上也是一步一步演变而来的。那些短时间内巨大的,不可思议的激进变化,通过该标本的研究正逐步被一系列正常而连续的微小变化所取代。”

  为便于进一步研究,“中国始喙龟”化石将被永久收藏在三亚海洋古生物博物馆。“此化石近两年还不宜做进一步公开展览,还需更深层次研究。”孙振元说。

 
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◎ 中国科学院古脊椎动物与古人类研究所
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