The U-Evolution of the Turtles
Mở đầu The word turtle is a tiresome example of Bernard Shaw's observation: England and America are two countries divided by a common language. In British usage, turtles live in water and tortoises on land. For Americans, tortoises are those turtles that live on land.
Từ "turtle" (rùa) là một ví dụ phiền phức cho nhận xét của Bernard Shaw: Anh và Mỹ là hai quốc gia bị chia rẽ bởi một ngôn ngữ chung. Trong cách dùng của người Anh, "turtles" sống ở nước và "tortoises" sống trên cạn. Đối với người Mỹ, "tortoises" là những con "turtles" sống trên cạn.
A. There is good evidence that the most recent common ancestor of all today's tortoises, including those on the mainlands of America, Australia, Africa and Eurasia, as well as the giants of Galapagos, Aldabra, the Seychelles and other oceanic islands, was itself a land tortoise. In their recent ancestry, to misquote Stephen Hawking, it's tortoises all the way down. The various giant tortoises of the Galapagos Islands are certainly descended from South American land tortoises.
Có bằng chứng rõ ràng rằng tổ tiên chung gần nhất của tất cả các loài rùa cạn (tortoises) ngày nay, bao gồm cả những loài ở lục địa Châu Mỹ, Úc, Châu Phi và Á-Âu, cũng như những loài khổng lồ ở Galapagos, Aldabra, Seychelles và các đảo đại dương khác, bản thân nó là một loài rùa cạn. Trong tổ tiên gần đây của chúng, nói chệch đi của Stephen Hawking, thì toàn bộ đều là rùa cạn. Các loài rùa cạn khổng lồ khác nhau của Quần đảo Galapagos chắc chắn có nguồn gốc từ rùa cạn Nam Mỹ.
B. If you go back far enough everything lived in the sea: watery alma mater of all life. At various points in evolutionary history, enterprising individuals within many different animal groups moved out onto the land, sometimes even to the most parched deserts, taking their own private sea water with them in blood and cellular fluids. In addition to the reptiles, birds, mammals and insects which we see all around us, other groups that have succeeded out of water include scorpions, snails, crustaceans such as woodlice and land crabs, millipedes and centipedes, spiders and their kin and various worms. And we mustn't forget the plants, without whose prior invasion of the land none of the other migrations could have happened.
Nếu bạn quay ngược đủ xa, mọi thứ đều sống ở biển: cái nôi (alma mater) chứa nước của mọi sự sống. Tại nhiều thời điểm khác nhau trong lịch sử tiến hóa, các cá thể dám nghĩ dám làm trong nhiều nhóm động vật khác nhau đã di chuyển lên đất liền, đôi khi thậm chí đến những sa mạc khô cằn nhất, mang theo nước biển riêng của chúng trong máu và dịch tế bào. Ngoài các loài bò sát, chim, động vật có vú và côn trùng mà chúng ta thấy xung quanh, các nhóm khác đã thành công khi ra khỏi nước bao gồm bọ cạp, ốc sên, động vật giáp xác như mọt gỗ và cua đất, cuốn chiếu và rết, nhện và họ hàng của chúng và các loài giun khác nhau. Và chúng ta không được quên thực vật, nếu không có cuộc xâm chiếm đất liền trước đó của chúng thì không có cuộc di cư nào khác có thể xảy ra.
C. Moving from water to land involved a major redesign of every aspect of life, from breathing to reproduction: it was a great trek through biological space. Nevertheless, with what seems almost like perversity, a good number of thoroughgoing land animals later turned around, abandoned their hard-earned terrestrial re-tooling, and trooped back into the water again. Seals and sea lions (such as the breathtakingly tame Galapagos sea lion) have only gone part-way back. They show us what the intermediates might have been like, on the way to extreme cases such as whales and dugongs. Whales (including the small whales we call dolphins), and dugongs with their close cousins the manatees, ceased to be land creatures altogether and reverted to the full marine habits of their remote ancestors. They don't even come ashore to breed. They do, however, still breathe air, having never developed anything equivalent to the gills of their earlier marine incarnation.
Di chuyển từ nước lên cạn liên quan đến việc thiết kế lại toàn bộ mọi khía cạnh của cuộc sống, từ thở đến sinh sản: đó là một chuyến đi vĩ đại xuyên qua không gian sinh học. Tuy nhiên, với điều có vẻ gần như oái oăm, một số lượng lớn các động vật sống hoàn toàn trên cạn sau đó đã quay đầu, từ bỏ các công cụ tái trang bị trên cạn mà chúng khó khăn kiếm được, và lũ lượt kéo trở lại nước. Hải cẩu và sư tử biển (chẳng hạn như sư tử biển Galapagos thuần hóa đến đáng kinh ngạc) mới chỉ quay lại một phần. Chúng cho chúng ta thấy các dạng trung gian có thể trông như thế nào, trên con đường đến các trường hợp cực đoan như cá voi và cá cúi (dugongs). Cá voi (bao gồm cả những con cá voi nhỏ mà chúng ta gọi là cá heo), và cá cúi cùng với họ hàng gần của chúng là lợn biển (manatees), đã hoàn toàn không còn là sinh vật trên cạn và quay trở lại hoàn toàn thói quen sống ở biển của tổ tiên xa xôi. Chúng thậm chí không lên bờ để sinh sản. Tuy nhiên, chúng vẫn thở bằng không khí, vì chưa bao giờ phát triển bất cứ thứ gì tương đương với mang của kiếp sống ở biển trước đó.
D. Other animals that have returned from land to water are pond snails, water spiders, water beetles, Galapagos flightless cormorants, penguins (Galapagos has the only penguins in the northern hemisphere), marine iguanas (found nowhere but Galapagos) and turtles (abundant in the surrounding waters).
Các động vật khác đã trở lại từ đất liền xuống nước là ốc ao, nhện nước, bọ nước, chim cốc không bay Galapagos, chim cánh cụt (Galapagos có loài chim cánh cụt duy nhất ở bắc bán cầu), kỳ nhông biển (không tìm thấy ở đâu ngoài Galapagos) và rùa biển (rất nhiều ở các vùng nước xung quanh).
E. Turtles went back to the sea much longer ago. They are, in one respect, less fully given back to the water than whales or dugongs, for turtles still lay their eggs on beaches. Like all vertebrate returnees to the water, they breathe air, but in this department they go one better than whales. Some turtles extract additional oxygen from the water through a pair of chambers at the rear end, richly supplied with blood vessels. One Australian river turtle, indeed, gets the majority of its oxygen by breathing, as an Australian would not hesitate to say, through its arse.
Rùa biển đã quay trở lại biển từ rất lâu. Về một mặt, chúng ít hoàn toàn trở về với nước hơn cá voi hay cá cúi, vì rùa biển vẫn đẻ trứng trên bãi biển. Giống như tất cả các động vật có xương sống quay trở lại nước, chúng thở bằng không khí, nhưng ở phương diện này, chúng còn làm tốt hơn cá voi. Một số loài rùa biển chiết xuất thêm oxy từ nước thông qua một cặp buồng ở phía sau, nơi có nhiều mạch máu. Một loài rùa sông Úc, thực sự, lấy phần lớn oxy bằng cách thở, như một người Úc sẽ không ngần ngại nói, qua hậu môn của nó.
F. There is evidence that all modern turtles are descended from a terrestrial ancestor who lived before most of the dinosaurs. There are two key fossils called Proganochelys quenstedti and Palaeochersis talampayensis dating from early dinosaur times, which appear to be close to the ancestry of all modern turtles and tortoises. You might wonder how we tell whether fossil animals, especially if only fragments are found, lived on land or in water. Sometimes it's pretty obvious. Ichthyosaurs were reptilian contemporaries of the dinosaurs, with fins and streamlined bodies. The fossils look like dolphins and they surely lived like dolphins, in the water. With turtles it is a little less obvious. One neat way to tell is by measuring the bones of their forelimbs.
Có bằng chứng cho thấy tất cả các loài rùa hiện đại đều có nguồn gốc từ một tổ tiên trên cạn sống trước hầu hết các loài khủng long. Có hai hóa thạch then chốt được gọi là Proganochelys quenstedti và Palaeochersis talampayensis có niên đại từ thời khủng long sơ khai, dường như gần với tổ tiên của tất cả các loài rùa (turtles) và rùa cạn (tortoises) hiện đại. Bạn có thể tự hỏi làm thế nào chúng ta biết được động vật hóa thạch, đặc biệt là nếu chỉ tìm thấy các mảnh vỡ, sống trên cạn hay trong nước. Đôi khi điều đó khá rõ ràng. Ngư long (Ichthyosaurs) là loài bò sát cùng thời với khủng long, với vây và cơ thể thuôn. Các hóa thạch trông giống như cá heo và chúng chắc chắn sống như cá heo, ở trong nước. Với rùa thì điều đó ít rõ ràng hơn một chút. Một cách hay để biết là đo xương chi trước của chúng.
G. Walter Joyce and Jacques Gauthier, at Yale University, took three key measurements in the arm and hand bones of 71 species of living turtles and tortoises. They used a kind of triangular graph paper to plot the three measurements against one another. Lo and behold, all the land tortoise species formed a tight cluster of points in the upper part of the triangle; all the water turtles cluster in the lower part of the triangular graph. There was no overlap, except when they added some species that spend time in both water and land. Sure enough, these amphibious species show up, on the triangular graph, half way between the "wet cluster" and the "dry cluster". Well then, to the obvious next step: where do the fossils fall? The hands of Palaeochersis quenstedti and Palaeochersis talampayensis leave us in no doubt. Their points on the graph are right in the thick of the dry cluster. Both these fossils were dry-land tortoises. They come from the era before our turtles returned to the water.
Walter Joyce và Jacques Gauthier, tại Đại học Yale, đã thực hiện ba phép đo chính ở xương cánh tay và bàn tay của 71 loài rùa (nước) và rùa cạn (đất) còn sống. Họ sử dụng một loại giấy vẽ đồ thị tam giác để biểu thị ba phép đo so với nhau. Và kìa, tất cả các loài rùa cạn tạo thành một cụm điểm dày đặc ở phần trên của tam giác; tất cả các loài rùa nước tụm lại ở phần dưới của đồ thị tam giác. Không có sự chồng chéo nào, ngoại trừ khi họ thêm một số loài dành thời gian ở cả nước và trên cạn. Chắc chắn rồi, những loài lưỡng cư này xuất hiện, trên đồ thị tam giác, ở nửa chừng giữa "cụm ướt" và "cụm khô". Vậy thì, đến bước tiếp theo hiển nhiên: các hóa thạch rơi vào đâu? Bàn tay của Palaeochersis quenstedti và Palaeochersis talampayensis khiến chúng ta không còn nghi ngờ gì nữa. Các điểm của chúng trên đồ thị nằm ngay giữa cụm khô. Cả hai hóa thạch này đều là rùa cạn. Chúng đến từ thời đại trước khi rùa của chúng ta quay trở lại nước.
H. You might think, therefore, that modern land tortoises have probably stayed on land ever since those early terrestrial times, as most mammals did after a few of them went back to sea. But apparently not. If you draw out the family tree of all modern turtles and tortoises, nearly all the branches are aquatic. Today's land tortoises constitute a single branch, deeply nested among branches consisting of aquatic turtles. This suggests that modern land tortoises have not stayed on land continuously since the time of Palaeochersis quenstedti and Palaeochersis talampayensis. Rather, their ancestors were among those who went back to the water, and they then re-emerged back onto the land in (relatively) more recent times.
Do đó, bạn có thể nghĩ rằng rùa cạn hiện đại có lẽ đã ở trên cạn kể từ thời kỳ đầu trên cạn đó, như hầu hết các loài động vật có vú đã làm sau khi một vài trong số chúng quay trở lại biển. Nhưng rõ ràng là không. Nếu bạn vẽ cây phả hệ của tất cả các loài rùa (nước) và rùa cạn (đất) hiện đại, gần như tất cả các nhánh đều là sống dưới nước. Rùa cạn ngày nay tạo thành một nhánh duy nhất, nằm sâu giữa các nhánh bao gồm rùa nước. Điều này cho thấy rùa cạn hiện đại đã không liên tục ở trên cạn kể từ thời của P. quenstedti và P. talampayensis. Thay vào đó, tổ tiên của chúng nằm trong số những loài đã quay trở lại nước, và sau đó chúng tái xuất hiện trở lại đất liền vào thời (tương đối) gần đây hơn.
I. Tortoises therefore represent a remarkable double return. In common with all mammals, reptiles and birds, their remote ancestors were marine fish, and before that various more or less worm-like creatures stretching back, still in the sea, to the primeval bacteria. Later ancestors lived on land and stayed there for a very large number of generations. Later ancestors still evolved back into the water and became sea turtles. And finally they returned yet again to the land as tortoises, some of which, though not the Galapagos giants, now live in the driest of deserts.
Do đó, rùa cạn (tortoises) đại diện cho một sự quay về kép đáng chú ý. Giống như tất cả các loài động vật có vú, bò sát và chim, tổ tiên xa xôi của chúng là cá biển và trước đó là các sinh vật ít nhiều giống giun kéo dài trở lại, vẫn ở trong biển, đến vi khuẩn nguyên thủy. Các tổ tiên sau này sống trên cạn và ở đó trong một số lượng rất lớn các thế hệ. Các tổ tiên sau đó nữa đã tiến hóa trở lại nước và trở thành rùa biển. Và cuối cùng, chúng lại một lần nữa quay trở lại đất liền dưới dạng rùa cạn (tortoises), một số trong đó, mặc dù không phải là những con khổng lồ Galapagos, hiện đang sống ở những nơi khô cằn nhất của sa mạc.