“穿件硬殼袍，縮頭又縮腦，水面四腳劃，岸上慢慢跑。”這個謎語大家都能猜到是烏龜。但是，你知道烏龜的殼是怎麼來的嗎？

伊索寓言中有一個故事：在天神宙斯和赫拉結婚的時候，赫耳墨斯邀請了所有的動物，大家都去了，唯獨烏龜缺席。事後問它為什麼不來，烏龜所給的理由十分無禮，說它不喜歡交際，更喜歡宅在家。赫耳墨斯一怒之下，發出惡毒的詛咒，讓它縮頭縮腦做一輩子的“房奴”。

當然，這隻是一個寓言。正如動物王國的每一個奇迹一樣，龜殼應該也是進化來的。不過很久以來,龜殼的進化一直是個謎，直到最近一些年，完整的故事才被拼接出來。令人驚訝的是，這個起源故事與古生物學家先前的猜測大不一樣。

烏龜獨特的身體結構

烏龜屬于爬行動物綱下面的一個分支——龜鼈目。龜鼈目動物還包括海龜、鼈等。它們中有些生活在海裡，有些生活在淡水中，有些，如沙漠陸龜讓我們大感意外，竟然栖息在幹燥的草原和沙漠中。在這篇文章裡，為方便起見，我們統一用“烏龜”來稱呼它們。

無論是現存的還是已經滅絕的脊椎動物中，烏龜可謂與衆不同，隻有它們的身體是被獨特的堅硬外殼包裹着的。雖然也有其他動物進化出了覆蓋全身的盔甲，比如穿山甲，但是隻有龜殼完全将脊椎骨和肋骨結合到了一起。

龜殼是由一排排緊密相連的骨闆組成的。背部的甲殼與它們下方的扁平胸甲通過展寬的肋骨相連。龜殼就像盒子一樣裹住烏龜的身體，隻在頭、頸、前後腿以及尾等部位開放，方便烏龜在危險時縮進殼裡。這種結構在脊椎動物中是絕無僅有的。想象一下，假如你的肩膀陷進胸腔，你的手臂還能動彈麼？但烏龜的四肢卻能。

自19世紀初以來，動物學家一直在研究現代龜類的胚胎，來追蹤龜殼的發育過程。他們證實，龜殼的不同部分是由骨骼的不同部分——主要是脊椎骨和肋骨——發展而來的。在烏龜胚胎背部，肋骨會變寬并向兩側伸展，而不是像大多數爬行動物那樣向下彎曲來包裹軀幹。

另一個令人困惑的是烏龜的頭骨。幾乎所有其他爬行動物（不論是壁虎還是霸王龍）的頭骨背面，即在後腦勺的位置，都有兩個口子，用來連接下巴肌肉。下巴肌肉的一伸一縮，控制下颚的一張一合。烏龜的頭骨上卻沒這兩個口子。

這些特征使烏龜成為一個奇怪的物種，似乎與其他爬行動物沒有明顯的聯系。

尋找最古老的烏龜化石

龜殼的起源使古生物家陷入困境。這樣一個完整的外殼必然經曆了一系列的進化，但他們并不清楚每一個變化過程會給烏龜帶來什麼生存優勢。

1887年，人們在德國發現了一塊古老海龜的化石。這一古老的物種被命名為“原颚龜”。原颚龜大約生活在2.2億年前，很久以來，它一直是我們所知的最原始的烏龜。在許多方面它與現在的烏龜不同，雖然它身上已經有了完整的龜殼，但我們從中無法找到龜殼起源的線索。

一個多世紀以來，古生物學家一直在猜測原始烏龜的樣子。一些人認為，烏龜的甲殼應該是“由點到面”逐步形成的，主張應該去尋找背部和腹部有骨甲斑點的化石，因為那是龜殼形成的最初迹象。

但後來的劇情完全出人意料。2008年，中國科學家發現了一種年齡與原颚龜相仿的新烏龜化石。它有寬闊而筆直的肋骨，但是背部沒有任何甲殼。最令人驚訝的是，它的腹部已經有一個完全成形的胸甲，就像現在的烏龜一樣。它被命名為“半甲齒龜”。半甲齒龜顯然比原颚龜更原始，它的樣子顯示，烏龜的殼是以先下後上，而不是“以點帶面”的方式進化來的。

這一發現讓古生物學家豁然開朗，他們此後就将搜索重點放在肋骨加寬的動物化石上。從那時起，新發現越來越多。2015年，古生物學家在德國有2.4億年曆史的湖泊沉積物中發現了一種更古老的烏龜化石。它被命名為“始祖龜”。始祖龜更像一隻胖乎乎的小蜥蜴而不是烏龜。它的主幹肋骨很寬，從脊椎骨向兩側延伸。與半甲齒龜不同，始祖龜沒有胸甲，但在腹部肌肉中有一層肋骨狀的骨骼。這些腹部的“肋骨”類似于現代烏龜胚胎中那些纖細的骨骼，這些纖細的骨骼最終會融合在一起，成為胸甲上的闆狀骨骼。

這時，古生物學家意識到，他們手頭其實早就有最古老的烏龜化石了，隻是之前把它歸錯了類而已。這種烏龜是1892年在南非2.6億年前的岩石中發現的，之前被認為是一種古老的蜥蜴，現在被正名為“正南龜”。正南龜沒有背殼，也沒有胸甲，但有着異常寬闊和強烈彎曲的肋骨，這些肋骨還部分重疊，似乎為以後的合并做準備。

這些化石線索加起來，讓我們對烏龜如何得到殼這一過程有了一個相當清楚的了解。

還原龜殼的進化史

正南龜的前肢比後肢大，前爪也更大。粗壯的臂骨讓強壯的肌肉有了巨大的附着點，這些肌肉可以有力地把它的手臂拉回來。所有這些特征表明正南龜是一個能幹的挖掘者。

在大約2.98億年前到2.52億年前的二疊紀時期，蜥蜴類爬行動物，如正南龜，是在地上刨食或尋找藏身之所的。正南龜寬闊的肋骨可以穩定身體，在挖掘時為手臂提供幫助。做挖掘工，肋骨較寬會更有效率，這就賦予了它們一個生存優勢。從那之後，也許是在挖掘時，為了保護它們的内髒免受擠壓，烏龜祖先的腹部進化出胸甲。換句話說，龜殼進化的第一步，也就是肋骨的加寬，顯然不是為了防範天敵，而是出于工作需要。

至于背甲的出現，則相對較晚。烏龜以移動速度慢著稱，容易受捕食者攻擊，為了彌補這一缺陷，它們的肋骨後來沿着背部擴張，與胸甲相連，形成一個封閉的甲殼，最終完全裹住了身體。再後來，由于挖掘的動作與狗刨式遊泳動作相似，當環境變化時，烏龜就自然地由鑽地工變成了稱職的遊泳者。

這就是古生物學家還原的龜殼進化史。

然而，這一劇情中依然有一些盲點。特别是關于龜殼的上半部分是在烏龜遊泳之前還是之後進化來的，仍然存在争議。我們不知道确切答案的部分原因是，在正南龜和半甲齒龜之間，存在着數千萬年的間隔，而我們不知道其間發生了什麼。毫無疑問，研究人員将會在未來幾年挖掘出更多龜類祖先的化石。龜殼的進化史也像龜殼一樣，将會逐步完整起來。

這些進化奇迹是如何發生的？

得益于化石和基因組分析兩方面的新證據，我們已經逐步了解動物王國中一些奇迹是如何發生的。

鲸是如何失去雙腿的？

鲸的祖先是陸生的鹿類動物，因偶然冒險下水覓食，它們開始學會在水裡生活。

大約5000萬年前，鲸的祖先還是靠踢兩條腿遊泳（類似狗刨），後來逐漸進化出較短的腿，再後來又進化出帶蹼的四肢，有力的尾巴和長長的鼻子。

起初，保留的腿還給了它們返回陸地休息或繁殖的可能。後來，它們開始學會以起伏的姿勢遊泳。這種遊泳動作需要靈活擺動尾巴來掌舵，而後肢的存在有礙尾巴的擺動。于是，在生存競争的壓力下，後肢就逐漸退化消失了。

斑馬是怎麼長出條紋皮毛的？

對于斑馬進化出條紋的原因，科學家們提出過很多解釋，從僞裝到熱調節都有，但在過去的幾年裡，一種解釋占了上風。

2019年，科學家對圈養的斑馬和馬進行了研究。研究顯示，與馬相比，落到斑馬身上的馬蠅更少。給馬穿上黑白條紋布外套，把它裝扮成斑馬的樣子之後，落在它上面的馬蠅也奇迹般地減少了。

為什麼斑馬條紋會減少馬蠅降落的次數？一種可能是，斑馬條紋能眩花馬蠅的眼睛，使它們暈頭轉向。在斑馬生活的非洲，馬蠅可以傳播緻命的寄生蟲。斑馬進化出這身“迷彩服”，可能正是為了避免受感染。

熊貓是怎麼長出靈活的大拇指的？

人類的大拇指能彎曲到與其餘四指相對，沒這個特征，我們就無法握筆寫字；能做到這一點的動物并不多。不過，看似笨拙的熊貓差不多也能做到。在它們前爪的五個腳趾旁邊，有一根粗短而靈活的腕骨，它們拿它像拇指一樣使用，我們稱其為“假拇指”。大熊貓和小熊貓都有假拇指，它們為什麼會進化出這個東西呢？

最近，科學家找到了與哺乳動物肢體發育有關的兩個基因，當它們突變時，會多長出一根指頭。看來，兩種熊貓身上正是獨立地發生了這種突變。在别的動物身上，這種突變是有害的，但對于熊貓，假拇指卻是有用的，特别當它們剝吃竹筍——它們非常重要的營養來源——的時候，離開了假拇指，就無法剝掉筍殼。

更多精彩资讯请关注tft每日頭條，我们将持续为您更新最新资讯!