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乌龟共同身体结构是怎样进化来的?

“穿件硬壳袍,缩头又缩脑,水面四脚划,岸上慢慢跑。”这个谜语咱们都能猜到是乌龟。可是,你知道乌龟的壳是怎样来的吗?

伊索寓言中有一个故事:在天神宙斯和赫拉成婚的时分,赫耳墨斯邀请了一切的动物,咱们都去了,唯一乌龟缺席。过后问它为什么不来,乌龟所给的理由非常无礼,说它不喜爱外交,更喜爱宅在家。赫耳墨斯一怒之下,宣布狠毒的咒骂,让它缩头缩脑做一辈子的“房奴”。

当然,这仅仅一个寓言。正如动物王国的每一个奇观相同,龟壳应该也是进化来的。不过好久以来,龟壳的进化一直是个谜,直到最近一些年,完好的故事才被拼接出来。令人惊奇的是,这个来历故事与古生物学家从前的猜想大不相同。

乌龟共同的身体结构

乌龟归于爬虫类纲下面的一个分支——龟鳖目。龟鳖目动物还包含海龟、鳖等。它们中有些日子在海里,有些日子在淡水中,有些,如沙漠陆龟让咱们大感意外,居然欺压在枯燥的草原和沙漠中。在这篇文章里,为便利起见,咱们统一用“乌龟”来称号它们。

无论是现存的仍是现已灭绝的脊椎动物中,乌龟可谓异乎寻常,只要它们的身体是被共同的坚固外壳包裹着的。尽管也有其他动物进化出了掩盖全身的铠甲,比方穿山甲,可是只要龟壳彻底将脊椎骨和肋骨结合到了一同。

龟壳是由一排排严密相连的骨板组成的。背部的甲壳与它们下方的扁平胸甲经过展宽的肋骨相连。龟壳就像盒子相同裹住乌龟的身体,只在头、颈、前后腿以及尾等部位敞开,便利乌龟在风险时缩进壳里。这种结构在脊椎动物中是绝无仅有的。幻想一下,假设你的膀子陷进胸腔,你的手臂还能动弹么?但乌龟的四肢却能。

自19世纪初以来,动物学家一直在研讨现代龟类的胚胎,来追寻龟壳的发育进程。他们证明,龟壳的不同部分是由骨骼的不同部分——主要是脊椎骨和肋骨——开展而来的。在乌龟胚胎背部,肋骨会变宽并向两边扩展,而不是像大多数爬虫类那样向下曲折来包裹躯干。

另一个令人困惑的是乌龟的头骨。简直一切其他爬虫类的头骨反面,即在后脑勺的方位,都有两个口儿,用来衔接下巴肌肉。下巴肌肉的一伸一缩,操控下颚的一张一合。乌龟的头骨上却没这两个口儿。

这些特征使乌龟成为一个古怪的物种,好像与其他爬虫类没有显着的联络。

寻觅最陈旧的乌龟化石

龟壳的来历使古生物家陷入困境。这样一个完好的外壳必定阅历了一系列的进化,但他们并不清楚每一个改变进程会给乌龟带来什么生计优势。

1887年,人们在德国发现了一块陈旧海龟的化石。这一陈旧的物种被命名为“原颚龟”。原颚龟大约日子在2.2亿年前,好久以来,它一直是咱们所知的最原始的乌龟。在许多方面它与现在的乌龟不同,尽管它身上现已有了完好的龟壳,但咱们从中无法找到龟壳来历的头绪。

一个多世纪以来,古生物学家一直在猜想原始乌龟的姿态。一些人以为,乌龟的甲壳应该是“由点到面”逐步构成的,建议应该去寻觅背部和腹部有骨甲斑驳的化石,因为那是龟壳构成的开端痕迹。

但后来的剧情彻底出其不意。2008年,世界科学家发现了一种年纪与原颚龟相仿的新乌龟化石。它有宽广而垂直的肋骨,可是背部没有任何甲壳。最令人惊奇的是,它的腹部现已有一个彻底成形的胸甲,就像现在的乌龟相同。它被命名为“半甲齿龟”。半甲齿龟明显比原颚龟更原始,它的姿态显现,乌龟的壳是以先下后上,而不是“以点带面”的方法进化来的。

这一发现让古生物学家恍然大悟,他们尔后就将查找要点放在肋骨加宽的动物化石上。从那时起,新发现越来越多。2015年,古生物学家在德国有2.4亿年前史的湖泊沉积物中发现了一种更陈旧的乌龟化石。它被命名为“鼻祖龟”。鼻祖龟更像一只胖乎乎的小蜥蜴而不是乌龟。它的骨干肋骨很宽,从脊椎骨向两边延伸。与半甲齿龟不同,鼻祖龟没有胸甲,但在腹部肌肉中有一层肋骨状的骨骼。这些腹部的“肋骨”类似于现代乌龟胚胎中那些纤细的骨骼,这些纤细的骨骼终究会交融在一同,成为胸甲上的板状骨骼。

这时,古生物学家意识到,他们手头其实早就有最陈旧的乌龟化石了,仅仅之前把它归错了类罢了。这种乌龟是1892年在南非2.6亿年前的岩石中发现的,之前被以为是一种陈旧的蜥蜴,现在被正名为“正南龟”。正南龟没有背壳,也没有胸甲,但有着反常宽广和激烈曲折的肋骨,这些肋骨还部分堆叠,好像为今后的兼并做准备。

这些化石头绪加起来,让咱们对乌龟怎样得到壳这一进程有了一个适当清楚的了解。

复原龟壳的进化史

正南龟的前肢比后肢大,前爪也更大。粗大健壮的臂骨让健壮的肌肉有了巨大的附着点,这些肌肉能够有力地把它的手臂拉回来。一切这些特征标明正南龟是一个精干的发掘者。

在大约2.98亿年前到2.52亿年前的二叠纪时期,蜥蜴类爬虫类,如正南龟,是在地上刨食或寻觅藏身之所的。正南龟宽广的肋骨能够安稳身体,在发掘时为手臂供给协助。做发掘工,肋骨较宽会更有功率,这就赋予了它们一个生计优势。从那之后,也许是在发掘时,为了维护它们的内脏免受揉捏,乌龟先人的腹部进化出胸甲。换句话说,龟壳进化的第一步,也便是肋骨的加宽,明显不是为了防备天敌,而是出于工作需求。

至于背甲的呈现,则相对较晚。乌龟以移动速度慢著称,简单受捕食者进犯,为了补偿这一缺点,它们的肋骨后来沿着背部扩张,与胸甲相连,构成一个关闭的甲壳,终究彻底裹住了身体。再后来,因为发掘的动作与狗刨式游水动作类似,当环境改变时,乌龟就自然地由钻地工变成了胜任的游水者。

这便是古生物学家复原的龟壳进化史。

但是,这一剧情中依然有一些盲点。特别是关于龟壳的上半部分是在乌龟游水之前仍是之后进化来的,依然存在争议。咱们不知道切当答案的部分原因是,在正南龟和半甲齿龟之间,存在着数千万年的距离,而咱们不知道其间产生了什么。毫无疑问,研讨人员将会在未来几年发掘出更多龟类先人的化石。龟壳的进化史也像龟壳相同,将会逐步完好起来。

这些进化奇观是怎样产生的?

得益于化石和基因组剖析两方面的新依据,咱们现已逐步了解动物王国中一些奇观是怎样产生的。

鲸是怎样失掉双腿的?

鲸的先人是陆生的鹿类动物,因偶尔冒险下水寻食,它们开端学会在水里日子。

大约5000万年前,鲸的先人仍是靠踢两条腿游水,后来逐步进化出较短的腿,再后来又进化出带蹼的四肢,有力的尾巴和长长的鼻子。

起先,保存的腿还给了它们回来陆地歇息或繁衍的或许。后来,它们开端学会以崎岖的姿态游水。这种游水动作需求灵敏摇摆尾巴来掌舵,而后肢的存在有碍尾巴的摇摆。所以,在生计竞争的压力下,后肢就逐步退化消失了。

斑马是怎样长出条纹皮裘的?

关于斑马进化出条纹的原因,科学家们提出过许多解说,从伪装到热调理都有,但在曩昔的几年里,一种解说占了优势。

2019年,科学家对圈养的斑马和马进行了研讨。研讨显现,与马比较,落到斑马身上的马蝇更少。给马穿上是非条纹布外套,把它装扮成斑马的姿态之后,落在它上面的马蝇也奇观般地削减了。

为什么斑马条纹会削减马蝇下降的次数?一种或许是,斑马条纹能眩花马蝇的眼睛,使它们晕头转向。在斑马日子的非洲,马蝇能够传达丧命的寄生虫。斑马进化出这身“迷彩服”,或许正是为了避免受感染。

熊猫是怎样长出灵敏的大拇指的?

人类的大拇指能曲折到与其他四指相对,没这个特征,咱们就无法握笔写字;能做到这一点的动物并不多。不过,看似蠢笨的熊猫差不多也能做到。在它们前爪的五个脚趾周围,有一根粗短而灵敏的腕骨,它们拿它像拇指相同运用,咱们称其为“假拇指”。大熊猫和小熊猫都有假拇指,它们为什么会进化出这个东西呢?

最近,科学家找到了与哺乳动物肢体发育有关的两个基因,当它们骤变时,会多长出一根指头。看来,两种熊猫身上正是独登时产生了这种骤变。在其他动物身上,这种骤变是有害的,但关于熊猫,假拇指却是有用的,特别当它们剥吃竹笋——它们非常重要的养分来历——的时分,离开了假拇指,就无法剥掉笋壳。

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