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禦裝備——外殼,把身體的大部分放在殼裡面,伸個頭出去覓食,或者乾脆直接把自己整個裹了起來,都能大大提高生存機率。
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,揹著重重的殼到處爬,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,烏龜的外殼絕對是最特殊的一個,科學家至今還不太明白烏龜的外殼究竟是怎麼回事,很多古生物學家甚至開玩笑表示:烏龜可能來自外太空。
烏龜的殼是什麼?
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,其它多餘骨骼很少,但毫無疑問它們是脊椎動物,它們和鱷魚、蛇一樣都是屬於爬行動物。
只是這個脊椎動物好像想把自己的“內骨骼”變成“外骨骼”,就像現在的甲殼類,以及昆蟲一樣,烏龜把自己的骨骼翻到了外面。
烏龜的外殼是由一排排連線牢固的骨板組成,然後在骨板上覆蓋一些角質板或盾片,背部圓頂甲殼透過骨橋與下方的扁平腹甲相連。
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,以及尾部和後肢的後部都是開放的,所以它們可以伸縮自如(海龜除外)。
在過去的很長一段時間裡,科學家不知道的是,烏龜這身外殼是如何進化的,因為在過去發現的烏龜化石中,它們的外殼都已經形成了,沒人知道為什麼烏龜突然就有一個殼。
當時有兩個學派佔據主導:
許多古生物學家認為烏龜可能和現在的鱷魚差不多,先擁有表層皮骨,然後隨著時間推移,它們的內骨骼和這些皮骨融合了。
不過動物學家在烏龜的胚胎髮育過程中追蹤了龜殼的形成,認為龜殼的各個部分是從骨架的不同部分發展而來的。
現在看來動物學家勝出的機率很高。
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),這兩個已經滅絕的烏龜化石是在德國和波蘭發現的,除了一些特殊適應性特徵外,它們和現代烏龜沒有太大的區別。
有沒有感覺挺意外的,看著笨笨的烏龜至少已經2.1億年保持這個形態不變了,那個時候恐龍也才剛剛出現沒多久而已,但大約6500萬年恐龍滅絕了,而烏龜揹著它骨骼繼續前行。
在2008年的時候,中國貴州關嶺發現了一個更古老的 “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——它是隻有腹甲,而沒有背甲的爬行動物。
當然,它是現代烏龜的祖先的機率很高,如果是的話,那就可以確定烏龜是先有腹甲的,而腹甲是它們的肋骨擴寬而來的,而不是古生物學家描述的皮骨演化。
2015年德國南部發現了另一隻爬行動物——祖龜化石,以龜命名是因為科學家認為它是烏龜的各早祖先,實際上它更像小蜥蜴。
祖龜正在準備長出腹甲,它們的肋骨已經加寬了許多,科學家認為這個肋骨加寬的進化目的是方便挖土。
其實到了這裡,已經很明顯了,烏龜的殼是從它骨骼演變來的可能性更高。只是祖龜和半甲齒龜生存環境是完全不一樣的,半甲齒龜是生存在水下的,它的腹甲被認為是用來防禦的,而不是挖土,所以很難把祖龜串聯到半甲齒龜,也就很難證明龜殼究竟證明來的。
其實,關於烏龜進化類似的疑問還有很多很多,不過我們今天還是隻說它的殼吧。它的殼是骨骼演變來應該是沒問題的,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。
烏龜的殼有什麼特殊之處?
有殼動物千千萬,但其實大部分動物的殼和身體的關係都差不多,就是相當於給自己穿了一件“防彈衣”,但是烏龜卻不同,它是把自己整個身體結構改變了,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,一隻蝸牛從出生開始就會收集鈣質,然後透過電流把鈣離子推到相應的位置。
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。
相較於其它動物,脊椎動物是更高階的存在,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。
其實無論這些外殼怎麼弄,它都不是改變身體的結構,穿山甲的殼其實和鳥類的羽毛、哺乳動物的毛髮沒有多少本質區別,生物要發生這種變化其實是很容易的,幾個重要基因突變就能做到。
但是烏龜的殼就很難,它相當於改變並重組了身體結構,並且和其它所有脊椎動物背道而馳。
不過,無疑烏龜這麼做很成功,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。