乌龟如何分辨年龄?
这个问题的答案其实涉及到一个生物学的难点——生长曲线的重建(growth curve estimation),以及一个古生物学中的难题——化石年龄判定(fossil age-determination) 由于乌龟属于变温动物(体温度随着外界环境变化而改变,不像恒温动物有个固定体温),所以其生理特征会随着外界温度改变而有所差异,这种特征在个体间和种群间的分化不明显,难以作为分辨年龄段的依据;像龟鳖类这样进化了亿万年都没有明显进化出体型的物种,要直接通过体型来判定其年龄也很难。因此人们需要寻找其他的特征,而这些特征最好既具有明显的年轮样演化梯度、又能在不同年份的同种个体之间存在显著的差异——显然,脊椎动物的牙齿是最符合这些条件的特征之一。
所以,人们发现要判断乌龟的年龄实际上就是判断其齿龄(dental age),而这取决于两个因素:一是要找到准确的牙齿发育模型,二是要确立准确的年轮划分方案。 对于乌龟来说,第一个问题相对简单。因为其上颌骨和中颌骨能够被取下,像牙齿一样暴露在外,可以直接测量各牙尖的高度(图1a),进而构建出各牙的牙胚发育模型(图1b)。对于第二个问题就要复杂得多。
以齿状突为例,它通常有一个以上的锯齿(serration),每一个锯齿又可以再分为若干细小的齿尖(cusps),我们很难确定哪个是主齿(incisor)、哪个是侧齿(molar)。而且,在不同生活习性的乌龟中,齿状突的形状也有很大差异。例如,生活在淡水中的乌龟的齿状突往往又宽又矮(图2a),而生活在海洋中的乌龟的齿状突一般较长较尖(图2b)。这会导致它们第一磨牙的第一齿尖(U1)出现的位置不一样(虽然都在门齿区)(图1b)。更麻烦的是,如果以海生乌龟为基准建立起来的年轮方案用在淡水的乌龟身上时,会出现严重的错位!这是因为水生的乌龟一般在脱壳的时候都能长出新的牙齿,而陆生的乌龟则很少换齿(只有更换异常磨损的牙齿或者更换老化的牙齿时才换齿),所以两者牙齿上的年轮顺序正好相反!也就是说,如果把一只海生的乌龟的牙齿磨去一层做成假牙给一只淡水的乌龟戴上,那么时间反而比真实的时间要倒退很多!
经过大量复杂的尝试与比较,科学家们终于找到了能应用于各种乌龟的通用的年轮方案(Lundberg and Rybak, 2006; Langer and Andersson, 2007)。利用该方案对同一只乌龟的多颗牙齿进行计算后取平均值,就能得到这只乌龟的大约年龄。当该方法结合使用显微镜和其他技术能准确识别每个牙的齿尖时,甚至能精确到某一天!当然,这种方法最大的困难在于如何准确地给不同的乌龟划分年龄,毕竟它们在个体成熟期所表现出来的形态特征并不像人类幼童那么明显。