巴西三带犰狳
然而，从生物学的角度来看，龟壳和犰狳壳是两种不同的模式。
犰狳的甲是由皮肤骨化形成的钙质骨板，跟鳄鱼背上的鳞甲类似。龟壳则由背甲和腹甲组合而成，甲壳又分为内外两层，内层其实就是它的骨骼——包括了它的骨架和肋骨。外层则是由其表皮衍生而来的角质盾片或鞣制皮肤构成。
在排列上这两层结构的缝线是交错纵横的，这又进一步加强了整个龟壳结构的稳固性。如果说犰狳、鳄鱼的甲壳像是外表披了层锁子甲，那么龟壳就是“锁甲加板甲”的加强版内外多层结构了。在排列上，这两层的缝线交错排列，进一步加强了整个龟壳结构的稳定性。如果说犰狳和鳄鱼的甲壳上覆盖了一层锁子甲，那么龟甲就是“锁甲加板甲”增强版内外的多层结构。
龟甲钉缝结构中的两层骨钉之间还有一层纤维状的夹层缓冲带
由此我们可以开个脑洞，如果有由人逐渐龟化的硬核科幻设定可以是这样子的：
一个痛风患者的基因发生突变，结晶肿块“痛风石”与脊柱、肋骨等结合。并在体内延伸连接，从而在他的躯干皮肤下形成一套极其坚硬的“内甲”。同时他的外层皮肤生出了一系列角质鳞片，最终成为了一个防御力极强的“龟男”…
科学家们当然没有考虑过如此沙雕的设定，他们对于龟壳的兴趣更多在于其结构的力学性能研究和仿生应用上。现在这种表面角质层、复合夹芯结构以及骨缝交错结构带来的强抗冲击性能和能量吸收作用，已经开始被应用在运动保护、航天航空、交通运输还有军事工程等领域。
研究人员密切关注的另一个难题是龟壳的进化。
在地球漫长的历史进程中，龟这种生物是由什么进化而来的？龟甲这么复杂的结构又是在什么因素的推动下，一步一步被增强到现在这种程度的？这是动物学家和考古学家们十分想了解的一个问题。
从巨大的草龟到小小的淡水龟，在亿万年的进化过程中出现了无数神奇的分支
这种问题当然得从化石入手来解决。
然而，一百多年的考古发现让科学家们对海龟越来越困惑。因为古代几个关于龟化石的伟大发现，是对以往研究结论的彻底“直面否定”。
比如1887年德国发现了一块2亿年前的古生物化石，这个被称为“原颚龟”的远古生物已经发育出了完备的背腹甲，所以科学家们判断它就是龟类的祖先。
因为它的头骨有一个完整的颞区，所以海龟在羊膜动物中被归类为“无孔”。
*在羊膜动物中，眶后骨、鳞骨、轭骨、顶骨四块骨骼的排列是分类的主要依据。主要存在三种基本类型：如果这四块骨骼是一个整体，中间没有穿孔，是无孔型；如果在眶后骨、鳞骨、轭骨之间有个颞孔是下孔型；而存在两个孔为双孔型。现生龟的头骨颞区是开放的，但是没有颞弓，与典型的几种类型都不一致，所以理论上我们只能通过它的先祖来分类。
原始颌龟化石的右上角是它头骨的俯视图
但是在南非也出土过一块被称为正南蜥的化石，这块2.6亿年前的古生物化石显示其体内的肢干锥体和肋骨都在加长加宽中，显然是正在演化过程中的龟。
然而它的头骨中却明显同时存在上下颞孔，那么正南蜥跟龟都应该被归为双孔类。但就我们目前掌握的生物科学知识来说，一种生物几乎不可能同时是无孔类和双孔类。但是它的头骨上有明显的上下颞洞，所以正南蜥蜴和乌龟都应该归为两个洞。然而，就我们目前的生物科学知识而言，一种生物既无孔又有双孔几乎是不可能的。
正南蜥蜴的头骨及其背骨
此外关于龟的水生陆生问题也有很矛盾的发现。
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