我們的骨骼並非起源於身體深處。牠們始於皮膚，在第一批複雜動物成形後不久便出現。
自那時以來，皮膚骨骼一直是演化中反覆出現的主題。然而，我們對牠們的了解仍然少得驚人。為何牠們會在烏龜、鱷魚、蜥蜴、蛇甚至恐龍等各式各樣的物種中不斷重新出現？是否曾有一個擁有皮膚骨骼的單一祖先，演化出了所有這些物種？
在一項發表於《林奈學會生物學期刊》（Biological Journal of the Linnean Society）的新研究中，我們探討了這個問題。我們結合了化石證據與現代運算工具，重建了爬行動物皮膚骨骼長達 3.2 億年的演化歷程。
我們的發現為一場持續數世紀的辯論畫下了句點：皮膚骨骼確實是在多個蜥蜴譜系中獨立演化而來的。在此過程中，我們也追溯了其中一個最具代表性的類群——巨蜥（goannas）——獨特的演化回溯現象。
化石紀錄中最古老的皮膚骨骼可追溯至 4.75 億年前。當時，一些最早的脊椎動物演化出了精緻的骨質外骨骼。
這似乎有些違反直覺，因為脊椎動物的字面意思就是擁有脊椎的動物。然而，牠們的骨質內骨骼直到 5000 萬年後才演化出來。
在整個演化歷史中，皮膚形成骨組織的能力一次又一次地重新出現。魚鱗就是一個例子。
另一個例子是骨皮（osteoderms）——陸生動物的皮膚骨骼。在遠古時期，當牠們離開水域後，骨皮可能幫助動物適應陸地生活。
除此之外，情況就變得不那麼清晰了。骨皮在大多數譜系中消失了，但牠們卻不斷重新出現，尤其是在爬行動物中。為了理解這是如何發生的，我們需要拼湊一個複雜的演化謎題。
想像一下，在銀行搶案發生很久之後才抵達現場。沒有完美的目擊者。你與數十人交談——有人看到了逃逸的汽車，有人注意到了搶匪的夾克，還有人聽到了警報聲。
每個故事都不完整，有些甚至相互矛盾。但隨著你收集到越來越多的敘述，某些細節開始吻合。最終，一個連貫的畫面浮現出來。
這就是我們處理爬行動物皮膚骨骼之謎的方法。我們的證人是 643 個現存和已滅絕的物種。牠們彼此之間以某種方式相關，並提供了獨特的視角。我們持續調查，直到牠們的故事開始匯合。
我們發現，大多數蜥蜴最早是在晚侏羅世和早白堊世演化出骨皮，距今超過 1 億年前。當時，一些最具代表性的恐龍漫步在地球上，包括高聳的腕龍（Brachiosaurus）、兇猛的異特龍（Allosaurus）以及背上有骨板的劍龍（Stegosaurus）。
氣候和生態系統正在快速變化，帶來了新的挑戰和機遇。盔甲可能幫助蜥蜴躲避掠食者、應對惡劣的環境或進入新的棲息地。
在這些早期的骨皮演化爆發之後，演化速度放緩，大多數類群從此以後一直保留著牠們的皮膚骨骼。
巨蜥（在澳洲也稱為 goannas）的祖先完全失去了骨皮——很可能是因為牠們活躍的生活方式和高效的身體在沒有額外重量的情況下運作得更好。
但當牠們的後代在大約 2000 萬年前到達澳洲時，發生了一件令人矚目的事情：牠們又長了回來。
我們可以將這次重新演化追溯到中新世，當時澳洲的氣候變得越來越乾燥。皮膚骨骼可能幫助減少水分流失，並可能在開闊、乾旱的環境中提供保護。
引人注目的是，巨蜥是已知唯一一個在失去骨皮後又重新獲得牠們的蜥蜴譜系。這挑戰了杜洛法則（Dollo's law），該法則認為一旦一個複雜的特徵消失，它就無法再演化出來。
在 20 世紀初，研究人員假設蜥蜴是從一個共同祖先繼承了骨皮。
後來，這種觀點被「這些骨板是在特定類群之間獨立演化而來」的觀點所取代。關於潛在的演化機制，甚至在分子層面上，也隨之展開了辯論，但這些討論在沒有將骨皮的起源固定在通往當今爬行動物的清晰演化時間線上，就已經超前進行了。
我們的研究提供了這個基礎，我們很自豪這項研究發表在查爾斯·達爾文首次分享他開創性想法的同一期刊上。在許多方面，我們的工作是過去與現在的結合。
化石證據幫助我們解決了一個長期存在的問題，但只有現代計算才有可能將數千種演化情境——每種情境都基於數百個物種的性狀數據——縮小為一個連貫的故事。
證據很清楚：骨皮在數億年間，在不同的蜥蜴譜系中，獨立演化了多次。現在我們知道了這一點，科學家們將能夠探究其背後的遺傳和發育機制。
在蜥蜴中，巨蜥是一個突出的例子，牠們是唯一已知失去這種盔甲後，又在一次驚人的演化轉折中重新獲得牠們的譜系。這種模式與澳洲發現的其他演化奇特現象無縫契合，在澳洲，有袋類動物佔據主導地位，哺乳動物會下蛋。
這也表明，演化很少走直線，而是蜿蜒穿梭於我們星球不斷變化的條件之中。