那么多有壳动物，为啥只有乌龟的外壳最特殊，最折磨科学家？

综述

在自然界，很多生物都长出了壳，这种坚硬的装甲对它们来说既是一种防御手段，也可能是像我们的骨骼一样用来支撑身体的，更是一种明显的身份标识。壳的材质和结构会因动物种类而异。

贝类、甲壳类和珊瑚等动物的壳主要由碳酸钙或硅酸盐等无机物质构成。而昆虫等动物的壳则主要由角质或蛋白质等有机物质组成。还有一些动物如犰狳，它们的壳是由皮肤或毛发等组织构成的。

在众多有壳动物中，乌龟的外壳极为特殊。与其他动物不同的是，它的外壳并非是在躯体外生成的甲胄，而是内部骨骼变形而成。

乌龟的外壳包括背甲和腹甲，由肋骨、脊椎和胸骨扩展和连接而成。这种独特的结构使得乌龟的身体与壳紧密相连，所以它们也不会像很多有壳生物一样通过蜕壳来生长。

龟壳的产生

乌龟长出外壳是一段漫长的进化之旅的结果，在这期间发生了内骨骼的重组改造以及软组织的增厚硬化。

科学家认为，乌龟外壳的演化经历了两个主要阶段：

• 第一个阶段涉及肋骨的扩宽和腹甲的形成
• 第二个阶段则包括背甲的生成和颈椎的缩短

在第一个阶段中，乌龟的祖先可能类似于爬行动物，其肋骨开始扩宽以提高稳定性和防御能力。同时，皮肤下的软骨层增厚，并形成骨化皮肤，覆盖腹部，形成腹甲。

随后，第二个阶段中，肋骨持续扩宽直至与脊椎相连，形成完整的圆形结构，即背甲。同时，颈椎开始缩短以适应背甲的限制，并使得头部能够缩回壳内。至此，乌龟的外壳基本完成。

乌龟的外壳能够抵御许多天敌的攻击，还有助于乌龟调节体温，因为它们是冷血动物，需要主动调节体温，所以乌龟就会通过控制肢体的外露或回缩来调节体内的热量。另外，外壳内的空腔可储存水分和尿液，让它们在干旱时也能生存一段时间。

乌龟的进化历史

那么，乌龟的外壳是如何形成的呢？乌龟的祖先又是什么样子的呢？这些问题至今仍让科学界争议不断，因为乌龟的进化历史异常复杂，而且显得有些神奇。

科学家们到现在也没完全搞清楚它们到底是从一种什么样的动物进化过来的，又为什么会长出如此独特的龟壳。

目前已知最早的乌龟化石可以追溯到约2.1亿年前的原颚龟。这些乌龟已具备完整的壳结构，但其颚部尚未分化出上下颌，仍呈现鸟嘴状。

原颚龟是一类水生乌龟，其壳可助其在水中浮沉游动，同时提供防御能力。在中国、南非、德国等地都发现了原颚龟的化石，表明其分布曾十分广泛。

在原颚龟之前，科学家还发现了一些可能是乌龟早期祖先的化石，如半甲齿龟和祖龟。这些动物只具备腹甲，缺乏背甲，但其肋骨已有扩宽，可能是为了挖掘巢穴或提升防御力而进化出的形状。

因为半甲齿龟是陆生动物，有了腹甲就可以助其在土壤中更好地挖掘和藏匿，同时还能保护内脏不受石块一类的尖锐物伤害。而祖龟则生活在沼泽地带，其腹甲有助于在水中保持平衡，同时保护腹部免受捕食者的攻击。

这些化石之间既有关联性，又有着很多不确定的特点，这也成了研究乌龟进化历史的难点之一。一些学者认为，半甲齿龟和祖龟是乌龟的早期祖先，是从原颚龟演化而来的。而也有学者认为，半甲齿龟和祖龟虽然与乌龟有亲缘关系，但并非其祖先，而是平行演化的一种。

还有一种说法是这两种古龟都与乌龟毫无关联，而乌龟的祖先是一种名为埃奥尼亚龟的动物。所以对于乌龟的真实起源，科学界仍在不断探索之中。

其它的问题

乌龟的起源一直是一个长期争论的话题，科学家对乌龟的演化源头存在不同的假说，包括爬行动物、两栖动物、鱼类等。

这些假说有的能得到一定程度的化石和基因证据支持，但大部分都存在解释不通的问题。例如，爬行动物假说认为乌龟源自普罗特罗斯特斯，这是一种类似于陆生爬行动物的古生物，颅骨和颚部类似乌龟，但缺乏壳和腹甲。

然而，这一假说无法解释后来乌龟壳是怎么形成的，以及为什么会产生与其他爬行动物的遗传差异。

对乌龟进行分类也是一个艰巨的任务，因其种类繁多，有的已经灭绝了，现存的也有各种各样的特征。

目前科学家根据壳、颈、颚、四肢等特征将乌龟划分为隐颈龟、侧颈龟、直颈龟等不同类群。然而，这些类群间的关系和演化历程全都是一个谜。

众所周知，乌龟的寿命很长，可达数百岁，所以它们每一代适应环境变化的时间也更长，进化速度就更缓慢。

它们的代谢水平较低，属于冷血动物，还可在低温环境下进一步降低代谢，进入冬眠状态，以节省能量。

它们的基因组十分稳定，染色体数目和结构一致，基因突变率低，进化方向相对固定。繁殖较其它物种也比较慢，为卵生动物，性成熟晚，繁殖周期长，产卵数量少，因此种群数量比较稳定，这也导致了它们的进化选择十分有限。

乌龟的适应能力惊人，可以在不同生态环境中生存演化。乌龟可生活于海洋、淡水、陆地等各种环境，能适应从温带森林到热带沙漠的各种气候，食性也十分广泛。不同品种的乌龟形态和行为各异，从大型的象龟到小型的鳞甲龟，展现出了生物多样性的奇妙。

结语

尽管乌龟的外壳成因是科学家们尚未破解的一个难题，但也正是这种特殊的结构，使得乌龟在漫长的进化历程中获得了独特的生存优势。

对于乌龟的进一步研究，将有助于我们更深入地理解生命的演化之谜，探寻自然界的奥秘，为生物学领域的发展做出新的贡献。

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