脊椎動物的形狀和大小千奇百怪。但有些進化出了真正奇異的形態。烏龜用喙代替牙齒，用肋骨和其他部分形成龜殼，無疑是我們脊椎動物中最奇特的同胞之一。的確，古生物學家長期以來一直困惑於烏龜是如何獲得其奇特特徵的，以及它們最親近的親戚是誰。
此前，研究人員對烏龜起源的大部分了解都來自德國的Proganochelys化石。基於這種生物，其龜殼厚重，頸部和尾部覆蓋著尖刺板片，研究人員曾提出，烏龜是已滅絕的裝甲爬行動物——楯齒龍類的近親。他們還認為，最早的烏龜生活在陸地上，在那裡，盾牌對於行動緩慢的生物來說是一種有用的防禦。然而，Proganochelys沒有提供關於龜殼如何進化的線索，因為它的背甲本身就是完全形成的。
在中國西南部貴州省發現的一塊新化石，描繪了一幅截然不同的烏龜起源圖景，並闡明瞭它們標誌性的盔甲是如何形成的。這個可追溯到2.2億年前的過渡生物，被命名為Odontochelys semitestacea（“半殼有齒龜”），是記錄中最古老、最原始的烏龜。由中國科學院北京的李淳領導的研究人員在2008年11月27日出版的《自然》雜誌上描述了這塊化石。
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Odontochelys 擁有腹甲——龜殼扁平的下半部分，保護著動物柔軟的腹部——但缺少圓頂狀的上半部分。李和他的同事們表示，這表明龜殼是從下往上進化的。此外，出土化石的地層表明，這種動物生活在海洋環境中。如果是這樣，腹甲將保護烏龜的下側免受來自下方的捕食者的攻擊。
Odontochelys 也缺少皮內成骨，即鱷魚和恐龍等爬行動物盔甲中的骨質板片。一些專家曾提出，烏龜的龜殼最初是幾排皮內成骨，經過數百萬年的逐漸融合才形成背甲。事實上，去年十月，在《英國皇家學會學報B》上發表文章的研究人員報告了一塊來自新墨西哥州的2.1億年前的烏龜化石，據信它恰好支援了這一假設。
但批評者反駁說，來自烏龜胚胎學的發現暗示，脊椎骨和肋骨變形形成了龜殼。Odontochelys 支援了肋骨變平並擴散形成龜殼頂部的理論。
Odontochelys 中缺少皮內成骨也挑戰了烏龜與楯齒龍類密切相關的觀點。結合分子資料，新的證據將有殼脊椎動物與另一類爬行動物——雙孔亞綱聯絡起來。
然而，對於發現團隊對 Odontochelys 的一些解讀，還有其他解釋。在《自然》雜誌論文的隨刊評論中，多倫多大學密西沙加分校的古生物學家羅伯特·賴茲和傑森·海德認為，這種動物確實有上甲，只是上甲尚未完全骨化。如果正確，他們的推測將表明，這種動物的龜殼形態，與其說是原始的中間形態，不如說是一種特殊的適應性。事實證明，與陸龜相比，水生龜通常具有更小、更精緻的上甲，海龜和鱷龜就是如此。
因此，賴茲和海德認為，Odontochelys 可能預示著起源於陸地的烏龜早期入侵水域，而不是表明烏龜是在水中進化的。“Odontochelys 的形態表明，這個故事比李和他的合作者提出的更復雜、更有趣，”賴茲評論道。“我們認為，Odontochelys 不是最終答案；它只是構成烏龜起源這個迷人謎題的又一塊拼圖。”
注：本文最初以“龜殼之謎”為標題印刷。