长期以来，对龟类起源的研究，由于缺少直接的化石证据，科学界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进行推测。

 

不久前，中国科学院古脊椎动物与古人类研究所副研究员李淳及其同事在贵州省发现了处于起源阶段的早期龟类化石——半甲齿龟，揭示了长期困扰学术界的“龟甲形成之谜”。11月27日出版的《自然》杂志刊载了这一成果。

 

这批原始龟类化石发现于我国贵州省关岭县距今2.2亿年前的晚三叠世早期地层中，这是目前发现的最早的龟类化石，它将龟类起源的时间推前了大约1000万年。

 

半甲齿龟不仅年代最为久远，从形态上看，与现代龟类的差别也最为明显。仅从身体外部观察，现代龟类有着非常明显的两个特征：一个是没有牙齿，却长着如鸟类般的喙，另一个就是包裹着全身的甲壳。而这只半甲齿龟却与此不同，它不仅有着细密的牙齿，而且其甲壳也只是处于雏形状态，没有能够包裹全身，这也是它得名“半甲齿龟”的原因。这些化石进一步表明，龟类的起源远较以往的认识更为复杂，年代也更为久远。

 

论文第一作者李淳介绍，三叠纪时期的龟类化石本来在世界上就极为罕见，此前仅有3个公认属种，发现于德国、泰国和阿根廷，而且这3个属种的化石种类都已经与现代龟类非常相似——上下颌没有牙齿，全身包裹着甲壳，因此它们无法为龟类起源提供明确的线索。

 

在这样的背景下，半甲齿龟在龟类进化研究中的地位与鸟类中的始祖鸟相似，是目前研究物种进化过程中极度缺乏的中间环节。这个中间环节的出现，对以往科学界在龟类起源上的推测和争议进行了一次澄清与颠覆。

 

在半甲齿龟化石出世之前，长期以来科学界根据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，对龟类起源进行推测时产生了种种矛盾、分歧的观点。半甲齿龟的化石明确显示，龟类腹甲的形成远远早于其背甲。

 

从半甲齿龟的身体结构上看，其腹部的甲壳已经演化到与现代龟类相差无几了，而背部的甲壳才刚刚开始出现，这与现代龟类的胚胎发育过程十分相似，这种契合不仅明确了龟类甲壳背、腹两面产生的先后关系，也是一次十分难得的现代生物学与古生物学的相互印证。

 

此外，在龟类的分类学研究和亲缘关系的划分上，半甲齿龟也提供了与早先不同的认识。

 

此前，科学界推测龟类的甲壳是由爬行动物的甲片演化而来，因而推测认为，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，而两边的部分仅仅出现了肋骨变宽、开始特化的迹象，与单独存在的甲片无关。这种与以往推测不同的演化模式，使得原始龟类的分类单元有待于重新界定。李淳等研究者根据这样的演化模式推测认为，原始龟类可能与人们熟悉的蛇颈龙所处的类群更接近。

 

除了龟甲演化外，原始龟类的起源和生活环境也是科学家关心和争议的问题之一。以前，大部分古生物学家都认为龟类是在陆地上起源的，此后逐渐出现了水生、陆生的分化。只有包括本文作者之一、美国芝加哥菲尔德博物馆地质学部主任Olivier Rieppel博士在内的少数学者推测认为，龟类起源于水环境。而半甲齿龟的发现则证实了这些少数科学家的推测。半甲齿龟的骨骼结构及其化石发现地点的地质情况显示，这种原始龟类很可能生活于海滨或者河流三角洲地带，其适应于水生环境的程度与今天的甲鱼相似。因而，龟类有可能是起源于水生环境，此后逐渐向陆地分化。

 

据论文的另一位作者、贵州省地质调查院教授王立亭介绍，包括半甲齿龟化石的发现地——关岭县在内的贵州西南部地区，近年来发现了丰富的水生爬行动物化石。他说，通过与中国科学院等科研单位合作，这些化石的科学价值越来越为世界所瞩目，近年来已有多篇论文在国际顶级学术期刊《自然》和《科学》上发表。

 

11月27日出版的《自然》杂志，除详细报道了这一重大发现外，还专门配发了特约述评文章。文章评价这一成果时说，李淳等人的发现，尽管还可能存在不同的解释方式，但是“为解决目前在爬行动物演化研究上的最大谜团，提供了全新的证据、开辟了全新的空间，改变了人们关于龟类演化的传统观念。这项研究充分说明，重要的化石标本可以改变人们对脊椎动物进化历史的认识”。

 

此项研究是在中国科学院、国家自然科学基金委员会以及科技部“973”项目的联合资助下完成的。加拿大自然博物馆吴肖春博士、美国芝加哥菲尔德博物馆Olivier Rieppel博士以及浙江自然博物馆研究员赵丽君参与了该项目的研究。

 

《科学时报》 (2008-11-28 A1 要闻)