鉴定为半甲齿龟。这是迄今为止从三叠纪地层中发现的最原始的龟类化石。半甲齿龟化石的发现,给科学家研究龟壳形成和龟类起源提供了全新的线索。
现代龟类从形态上看有两个非常明显的特征;一是没有牙齿,长着如鸟类般的喙嘴;另一个就是包裹着全身的甲壳。在半甲齿龟化石发现之前,最原始的龟类化石当属生活在距今2.1亿年前的原颚龟。它最早发现于德国,后来在阿根廷和泰国北部也有发现。我国至今尚未发现原颚龟化石。最近发现的半甲齿龟,其生活年代比原颚龟大约早了1000万年。它有着明显的独特之处:上下颌有着细密的尖锐牙齿;腹甲已经完全发育,背甲尚未形成,仅由神经板构成;背肋加宽,甲壳尚未包裹全身,因此得名“半甲齿龟”。
三叠纪时期的古老龟类化石在世界上极为罕见,此前,仅有德国、阿根廷和泰国发现的3个公认属种。而这3个属种的化石种类都与现代龟类非常相似,无法为龟类甲壳起源提供充分的线索。因而,长期以来,苦于没有直接的化石证据,科学家只能通过现代龟类的胚胎发育和少数体表具有甲片的古代爬行动物化石推测龟类甲壳的起源。
目前,有关龟类甲壳起源主要有两种假说。之前比较流行的假说认为,龟类祖先的皮肤内存在大量的小真皮骨板,有点类似鳄鱼的皮肤。而龟甲是由这些真皮骨板愈合后沉到皮肤下,再与脊椎和肋骨愈合在一起形成的。另一种假说则是从现代龟类的个别属种的胚胎发育推测,背甲是由背肋加宽形成的。
半甲齿龟化石的背部只有明显变宽的肋骨,并没有真皮骨板。这表明龟类背甲不可能是由真皮骨板愈合而成的,而是由背肋加宽而成。随着椎骨和肋骨的扩展,龟甲自下而上形成,并非来自皮肤。半甲齿龟化石的发现验证了现代龟类胚胎发育过程的龟类甲壳起源说。
龟类是水生起源还是陆生起源?这一直是研究爬行动物进化的最大谜团之一。此前大部分古生物学家都认为龟类是在陆地上起源的。对原颚龟化石研究表明,原始龟类主要生活在陆地。另外,甲壳组织学分析也支持龟类陆生起源假说。
半甲齿龟化石“浮出水面”后,科学家对龟类的陆生起源假说提出了质疑。半甲齿龟化石保持于海相地层中,指示这种原始的龟类生活于南盘江海盆地或河流三角洲地带,它前肢的特征也与现代的水生龟类相似。
从半甲齿龟化石的身体结构来看,它腹部的甲壳已经演化到与现代的龟类相差无几了,而背部的甲壳才刚刚开始形成。这与现代龟类的胚胎发育过程十分相似。一般生活在水里的动物,它们的腹部容易受到攻击;而生活在陆地上的爬行动物则因为腹部靠近地面,基本没有危险。半甲齿龟化石表明腹甲先于背甲形成,由此推测龟类的祖先起源于水中。
半甲齿龟化石还给科学家在研究龟类分类学和龟类亲缘关系时,提供了新的见解。此前,科学家推测龟类的甲壳是由爬行动物的甲片演化而来,认为原始龟类与更早期的、带甲片的爬行动物在亲缘关系上最为接近。而从半甲齿龟化石的背甲形成过程看,它的背甲始于脊椎位置,首先形成了椎板,然后两边肋骨开始变宽,与单独存在的甲片无关。因此,科学家推测,原始龟类可能与人们熟悉的蛇颈龙类的亲缘关系更为接近。
半甲齿龟化石为我们展现了它的“与众不同”,为龟壳起源和龟类起源假说提供线索,也让人们感到龟类起源远比以往的认识更为复杂。正如《自然》杂志的特约述评文章所说,“半甲齿龟化石的发现,为解决目前在爬行动物演化研究上的最大谜团,提供了全新证据,开辟了全新空间。”我们也相信,古生物学家不断发现的化石标本,将为人们了解脊椎动物的进化历史带来更多的惊喜。