陆地上的哺乳动物、爬行动物,除了蛇,几乎很少有不长腿的,腿无疑是一种最高效的行动器官,它可以用用来行走、攀爬、跳跃,以应对在地形环境复杂的陆地,而蛇为什么要放弃这种高效的方式,而选择匍匐爬行的方式,实在有些令人费解。
锦蛇
想要了解蛇的这一进化动机,我们需要先了解其祖先。
蛇的祖先是蜥蜴?蛇的祖先普遍被认为是一种史前蜥蜴,英国朴茨茅斯大学古生物学家于2012年,在德国索尔恩霍芬博物馆的私人收藏展上,偶然发现了一种史前蛇类Tetrapodophis的化石。
Tetrapodophis化石
这条蛇大约生活在9000万年-1.5亿年,科学家将Tetrapodophis定义为蛇类,因为它身体较长,拥有类似蛇的牙齿和一排腹鳞的暗示。其它特征则类似蜥蜴。它的前腿只有1厘米长,手只有5毫米,而更长的后腿可能是用于抓住猎物。
Tetrapodophis后腿骨骼
这被认为是蛇类由“蜥蜴”进化而来的证据之一,当然这里的蜥蜴并非现代意义的蜥蜴,它是在蜥蜴和蛇类共同的祖先,一种有鳞目的史前动物。
现在科学普遍认为,蛇的祖先是一种四足短小的有鳞目动物,它的外表和石龙子有些类似,我们可以从蟒蛇身上残留有骨盆带和后肢的踪迹,来确认这一点。
蟒蛇残留的骨盆带和后肢
现代蛇类的祖先确实是一种有四肢的动物,现代蜥蜴和蛇是其属下的分支,两者有很强的亲缘关系,因此,我们可以参考一些无脚类的蜥蜴来推测蛇类的进化奥秘。
石龙子
在土里刨食,四肢是累赘在亚洲,生活着一种无脚类的蜥蜴,叫蛇蜥,它的身体结构明显区别于蛇类,它头部更为宽大、眼睛可以眨动、耳朵形状也不同于蛇,身体结构有2/3都是尾巴。它的四肢已经完全退化,和蛇类一样靠肌肉的收缩扩张爬行。
脆蛇蜥
它们栖息于树林茂密的丘陵地带,能在在密林之中穿行,捕食昆虫、蜘蛛、蚯蚓、蜗牛,无脚蜥蜴在丛林中行动,它们擅于在泥土之中寻找食物,而无脚化也更利于它们在洞穴中觅食,同样半只脚踏入无脚蜥蜴的石龙子在很多情况下,也会放弃用腿走路。
无脚蜥蜴的存在过程,是否能够侧面论证现代蛇类的进化原因:史前蜥蜴朝着无脚化发展,是一种适应环境的表现。
一部分人相信,蛇的祖先生活在陆地,无腿的身体有助于在泥土、洞穴、水中捕食,也有着更高的行动效率。
帝王蛇蜥
还有一些人认为,蛇本来是一种生活在海洋里的动物,为了适应海洋的生态环境,在水生时代就已经进化掉了双腿,而后来移居陆地后,依然保留了无腿这一特性。
两种说法都指向同一个答案,蛇本来是有腿的,进化到没有双腿是基于环境的选择。
海蛇
一切似乎都合情合理,完美符合进化论,但是,今天大量蜥蜴的存在证明:蛇类的无脚化发展并不是必要之举。和蛇拥有共同祖先的蜥蜴,靠着四肢行动,依然活得好好的,无腿化并非这类有鳞目进化的必然方向。
那前面的推测又有些说不通了,既然不是生活所迫,蛇的祖先为什么要把自己的四肢给消灭掉呢?
蛇的诞生,可能只是个小意外针对这个问题,科学家又经过了一系列的研究,结果发现:蛇的身上依然还存在着控制四肢生长的基因,但是这部分基因在它发育过程中被抑制了。
而蛇类四肢消失的秘密,就跟这段关键的基因有关。研究人员把一段蛇类的基因接到小白鼠的基因中,结果产生的小白鼠身型正常,但四肢短小。
实验中蛇样小白鼠所含的蛇类基因包含一个DNA段落,称之为ZRS调控基因。ZRS对小白鼠的后肢形成非常重要,只要这一基因发生单一的突变,就会造成身体异常。在爬行动物中这段基因尤为重要,在进化过程中通常都会维持不变,但在蛇类身上却发生了高度的变异。
蟒蛇未完全退化的后肢
由此我们可以大胆猜测:蛇的诞生可能只是一个意外。
在千万年前,某只史前蜥蜴发生了基因突变,其中表达四肢生长的基因出了问题,它的腿没能顺利长出来,但是它却靠着匍匐滑动奇迹般的活了下来,而这种病态的基因表达得到了延续。
蛇类的诞生过程,几乎可以解释90%的“生物为什么这样进化”这样的问题,生物的进化并不是一个精密计划的过程,它充满了偶然性的过程,基因突变的方向是无序的没有规则的,只是某些变异生物又刚好活了下来。
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