在競爭激烈的動物世界,保護自己不被吃掉很重要,許多動物因此進化出生物防御裝備——外殼,把身體的大部分放在殼里面,伸個頭出去覓食,或者干脆直接把自己整個裹了起來,都能大大提高生存幾率。
所以有外殼的動物非常多,甚至可以說大部分動物都是有堅硬外殼的。
比如典型的有蝸牛,背著重重的殼到處爬,但它其實是軟體動物;還有那些有殼的節(jié)肢動物,它們天生就是擁有外骨骼;在脊椎動物中,最典型的代表就是烏龜。
不過,在所有動物的外殼中,烏龜?shù)耐鈿そ^對是最特殊的一個,科學(xué)家至今還不太明白烏龜?shù)耐鈿ぞ烤故窃趺椿厥拢芏喙派飳W(xué)家甚至開玩笑表示:烏龜可能來自外太空。
烏龜?shù)臍な鞘裁矗?/p>
龜鱉目的物種都有一個這樣特殊的外殼,雖然它們除了一個殼之外,其它多余骨骼很少,但毫無疑問它們是脊椎動物,它們和鱷魚、蛇一樣都是屬于爬行動物。
只是這個脊椎動物好像想把自己的“內(nèi)骨骼”變成“外骨骼”,就像現(xiàn)在的甲殼類,以及昆蟲一樣,烏龜把自己的骨骼翻到了外面。
烏龜?shù)耐鈿な怯梢慌排胚B接牢固的骨板組成,然后在骨板上覆蓋一些角質(zhì)板或盾片,背部圓頂甲殼通過骨橋與下方的扁平腹甲相連。
圖注:烏龜?shù)墓趋?/p>
由此形成的外殼包裹著肩部和臀部,但頭部、頸部和前腿前部,以及尾部和后肢的后部都是***的,所以它們可以伸縮自如(海龜除外)。
在過去的很長一段時間里,科學(xué)家不知道的是,烏龜這身外殼是如何進化的,因為在過去發(fā)現(xiàn)的烏龜化石中,它們的外殼都已經(jīng)形成了,沒人知道為什么烏龜突然就有一個殼。
當(dāng)時有兩個學(xué)派占據(jù)主導(dǎo):
許多古生物學(xué)家認(rèn)為烏龜可能和現(xiàn)在的鱷魚差不多,先擁有表層皮骨,然后隨著時間推移,它們的內(nèi)骨骼和這些皮骨融合了。
不過動物學(xué)家在烏龜?shù)呐咛グl(fā)育過程中追蹤了龜殼的形成,認(rèn)為龜殼的各個部分是從骨架的不同部分發(fā)展而來的。
現(xiàn)在看來動物學(xué)家勝出的概率很高。
目前已知最早的烏龜譜系成員是2.1億年的Proterochersis和Proganochelys(原顎龜),這兩個已經(jīng)滅絕的烏龜化石是在德國和波蘭發(fā)現(xiàn)的,除了一些特殊適應(yīng)性特征外,它們和現(xiàn)代烏龜沒有太大的區(qū)別。
圖注:2.1億年的原顎龜化石復(fù)原
有沒有感覺挺意外的,看著笨笨的烏龜至少已經(jīng)2.1億年保持這個形態(tài)不變了,那個時候恐龍也才剛剛出現(xiàn)沒多久而已,但大約6500萬年恐龍滅絕了,而烏龜背著它骨骼繼續(xù)前行。
圖注:2.2億年前,長出腹甲的半甲齒龜
在2008年的時候,中國貴州關(guān)嶺發(fā)現(xiàn)了一個更古老的“烏龜半成品”——半甲齒龜,光聽名字就知道,這貨只有一半的龜甲——它是只有腹甲,而沒有背甲的爬行動物。
當(dāng)然,它是現(xiàn)代烏龜?shù)淖嫦鹊母怕屎芨撸绻堑脑挘蔷涂梢源_定烏龜是先有腹甲的,而腹甲是它們的肋骨擴寬而來的,而不是古生物學(xué)家描述的皮骨演化。
圖注:2.4億年前的祖龜復(fù)原
2015年德國南部發(fā)現(xiàn)了另一只爬行動物——祖龜化石,以龜命名是因為科學(xué)家認(rèn)為它是烏龜?shù)母髟缱嫦龋瑢嶋H上它更像小蜥蜴。
祖龜正在準(zhǔn)備長出腹甲,它們的肋骨已經(jīng)加寬了許多,科學(xué)家認(rèn)為這個肋骨加寬的進化目的是方便挖土。
其實到了這里,已經(jīng)很明顯了,烏龜?shù)臍な菑乃趋姥葑儊淼目赡苄愿摺V皇亲纨敽桶爰X龜生存環(huán)境是完全不一樣的,半甲齒龜是生存在水下的,它的腹甲被認(rèn)為是用來防御的,而不是挖土,所以很難把祖龜串聯(lián)到半甲齒龜,也就很難證明龜殼究竟證明來的。
其實,關(guān)于烏龜進化類似的疑問還有很多很多,不過我們今天還是只說它的殼吧。它的殼是骨骼演變來應(yīng)該是沒問題的,畢竟前面兩個物種可以證明這個過程可行。
雖然烏龜殼的由來算是解決了,但是它們的殼還是最特殊的。
烏龜?shù)臍び惺裁刺厥庵帲?/p>
有殼動物千千萬,但其實大部分動物的殼和身體的關(guān)系都差不多,就是相當(dāng)于給自己穿了一件“防彈衣”,但是烏龜卻不同,它是把自己整個身體結(jié)構(gòu)改變了,更像活生生把自己變成了“防彈衣”。
比如軟體動物的殼,它們是像搭房子一樣慢慢搭建外殼的,一只蝸牛從出生開始就會收集鈣質(zhì),然后通過電流把鈣離子推到相應(yīng)的位置。
那些擁有外骨骼的動物也一樣,也是在外面裹了一層保護層。
相較于其它動物,脊椎動物是更高級的存在,所以脊椎動物中使用“外殼”的明顯少了很多,某種意義上來說,“脊椎”這個進化優(yōu)勢抵消了沒有殼帶來的劣勢。
不過有些脊椎動物也是有外殼的,比如爬行動物和魚類的鱗片和皮骨,某種意義上也是一種“外殼”,在哺乳動物中有犰狳和穿山甲。
圖注:犰狳的神奇鎧甲
其實無論這些外殼怎么弄,它都不是改變身體的結(jié)構(gòu),穿山甲的殼其實和鳥類的羽毛、哺乳動物的毛發(fā)沒有多少本質(zhì)區(qū)別,生物要發(fā)生這種變化其實是很容易的,幾個重要基因突變就能做到。
但是烏龜?shù)臍ぞ秃茈y,它相當(dāng)于改變并重組了身體結(jié)構(gòu),并且和其它所有脊椎動物背道而馳。
不過,無疑烏龜這么做很成功,在這樣一個堅如磐石的東西面前,絕大部分獵食者都會失去興趣。