有殼動物那麼多,為什麼說烏龜的外殼最特殊,最折磨科學家?

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。

圖注：烏龜的骨骼

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。

圖注：2。1億年的原顎龜化石復原

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。

圖注：2。2億年前，長出腹甲的半甲齒龜

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。

圖注：2。4億年前的祖龜復原

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。

圖注：犰狳的神奇鎧甲

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。