Встречайте Odontochelys semitestacea. Это маленькое существо проводит свои дни, плескаясь в болотах позднего триаса со множеством других рептилий. Снизу у него находится лучшая защита от атаки: твёрдый панцирь на животе.
Odontochelys является ранним предком черепахи. Его полужёсткое тело отмечает важную деталь в современной черепахе:
у него фактически образуется два независимых панциря, пока он ещё зародыш. Оба являются продолжением скелета животного, и вместе они насчитывают почти 60 костей.
Как и другие эмбрионы, эмбрионы черепахи состоят из недифференцированных клеток, которые становятся специфическими клетками, а затем органами и тканями благодаря деятельности генов и передачи информации между клетками.
Сначала эмбрионы черепахи очень похожи на эмбрионы других рептилий, птиц и млекопитающих, за исключением выпуклости клеток, называемой карапациальным хребтом. Хребет расширяется вокруг тела между шеей и нижней частью спины, создавая форму диска. Он направляет формирование верхней части панциря черепахи, называемого карапакс, вероятно, путём соединения клеток, которые станут рёбрами. Вместо того чтобы изгибаться вниз, как у обычной грудной клетки, рёбра вывернуты наружу в направлении карапасского хребта. Затем они выделяют сигнальный белок, который превращает окружающие клетки в костеобразующие клетки. Эти пятьдесят костей растут, пока не соединятся со швами. Кольцо из кости укрепляет края карапакса. Внешний слой клеток кожи создаёт чешуйки, известные как щитки, которые покрывают карапакс.
Развитая нижняя половина оболочки, пластрон, управляется клетками нервного гребня, которые могут производить различные типы клеток, включая нейроны, хрящи и кости. Толстый щит этих клеток распространяется по всему животу, собираясь воедино в местах, которые создают девять пластинчатых костей. В конце концов они соединяются с карапаксом швами.
Панцирь черепахи имеет очевидные преимущества для защиты от хищников, но жёсткий корпус представляет и некоторые проблемы. Во время роста черепахи швы между костями карапакса и пластрона расширяются. Большинство млекопитающих и рептилий полагаются на гибкую грудную клетку, которая расширяется, что позволяет им дышать, но черепахи используют вместо этого мышцы живота, прикреплённые к панцирю: один, чтобы вдохнуть, и один, чтобы выдохнуть.
Так как же панцирь эволюционировал? Хотя в ископаемом материале всё ещё есть пробелы, первым шагом, похоже, было утолщение рёбер. Самый старый известный предок черепахи — существо под названием Eunotosaurus africanus, который жил 260 миллионов лет назад и не выглядел как современная черепаха, но у него был набор широких, плоских рёбер, которые закрепляли мышцы его мощных предплечий. Евнотозавр, вероятно, был роющим существом, копавшим дом для себя там, где сейчас расположен юг Африки.
O. Semonestacea показывает иной, более поздний шаг в эволюции черепахи, с толстыми рёбрами, как у Eunotosaurus, плюс пластина живота для защиты. Первому найденному ископаемому панцирю, характерному для современных черепах, около 210 миллионов лет, и принадлежит он виду под названием Proganochelys quenstedti, чьи рёбра слились воедино. Proganochelys могли перемещаться как в воде, так и на суше. В отличие от современных черепах, он не мог втянуть голову в панцирь, но на его шее были защитные шипы.
Современные панцири черепах почти столь же разнообразны, как сами черепахи. Морские черепахи имеют плоские и лёгкие панцири для плавного передвижения в воде. Наземные черепахи, между тем, имеют куполообразные панцири, которые могут выскальзывать из челюстей хищников и помогать им перевернуться, если они упадут на спину. Кожистые и мягкокожие черепахи имеют панцири без костного кольца вдоль края карапакса или покрывающие их жёсткие щитки, облегчая им доступ к труднодоступным местам.