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    小蛇蛇,你的腿到哪里去了?

    2017年4月21日 作者:知识就是力量杂志

    (作者:冉浩,《十万个为什么》动植物篇科学作者,广西师范大学珍稀濒危动植物生态与环境保护教育部重点实验室特聘研究员,原创作品,转载请注明出自知识就是力量微信公众号)

    “画蛇添足”的故事,很多小朋友们都耳熟能详,这个成语比喻做了多余的事,非但无益,反而不合适,也比喻虚构事实,无中生有。但是听完这个有趣的故事后,好多小朋友们都会好奇,不禁提出这样的一个疑问:蛇为什么没有腿呢?为什么蛇没有腿还能自如移动呢?今天就和大家一起去探秘!

    蛇没有腿,而它偏偏又获得了极大成功,在陆地脊椎动物中堪称另类。是什么原因让它们做出如此具有魄力的选择,毅然放弃了重要的肢体?近年来,对蛇类演化已成为科学家的关注热点之一。

    “S”型步法

    没有腿,蛇的步法自然与其它脊椎动物不同。它们通过腹部与地面的摩擦来前进,依靠“S”形的步法,在地面“游动”。为此,蛇的身体发生了极大的变化,它的脏器发生了削减,肺只剩下一片,肝脏也少了一个叶。进而获得的优势就是,极大的通过能力——不管草丛树杈还是砖缝地沟,别的动物挤不进去的地方蛇都能进,逃生和捕猎都大为方便,更是让诸多仰仗洞穴的鼠辈叫苦不迭。

    然而,出自爬行动物之门的蛇,祖先肯定是有腿的,何况还有证据——一些现生的蟒类体内还存在着肢体的残留。

    (较原始蛇类与进步蛇类对比图)

    化石证据也支持这一说法,在距今0.9亿年前的白垩纪地层发现的古蛇类Najash rionegrina至少是具有两条外显后腿的蛇类;而来自更早的侏罗纪或白垩纪早期的蛇类甚至还有4条小短腿,虽然可能已经无法走路,但这些短腿应该还能抓握东西。

    Najash rionegrina的复原图,它被认为是一种穴居蛇类)

    (缠绕在银杏树上的Portugalophis lignites复原图,它来自侏罗纪晚期,注意它的小短手哦 / Julius Csotonyi绘)

    (这条略有阴森风格的蛇Diablophis gilmorei也来自侏罗纪晚期 / Julius Csotonyi绘)

    (来自侏罗纪晚期或白垩纪早期的Parviraptor estesi在水中游动 / Julius Csotonyi绘)

    很可能,蛇类在距今1.67亿到1.4亿年前的时候开始演化,到了侏罗纪晚期或白垩纪早期时已经开始走向繁荣。而它们腿部缩短的直接原因可能就是生活方式的改变——早期蛇类很可能倾向于穴居,这使得四肢反而成了累赘。自然选择的力量,开始逐渐筛选掉那些具有修长四肢的家伙和它们的基因……当蛇类返回地面的时候,它们已经找不回曾经发达、强壮的四肢了。

    基因层面有解读

    “S”型步法

    “S”型步法

    科学家同样试图从基因的层面来解读蛇失去四肢的原因,寻找被自然选择作用过的基因,从遗传学的层面来回答这个问题。以加州大学亚历克斯·维塞尔(Axel Visel)的团队为代表,突破口似乎在一点点呈现。

    维塞尔等的突破口是一个称为“ZRS”的DNA序列,它能够影响动物四肢的发育。不同物种的ZRS序列存在区别。他们对比了6种蛇类同12种脊椎动物在ZRS上的区别,发现,在缅甸蟒(Python molurus bivittatus)和红尾蚺(Boa constrictor)这类具有后肢残存痕迹的蛇类中,ZRS的核心序列与四脚的蜥蜴类相似度较高,而其他蛇类则相反,甚至已经完全缺失了核心序列。

    接下来,在小鼠身上,ZRS的功能验证试验开始了。科学家首先使用基因编辑技术将小鼠自己的ZRS序列敲除掉,然后用各种其他物种的ZRS进行替补,结果发现,一旦用上了蛇类的ZRS,小鼠的四肢就不能发育了,于是“蛇鼠”出现了……

    (两周大的正常鼠(上)和“蛇鼠”(下)。)

    进一步的研究发现,这6种蛇类的ZRS比其他动物普遍缺少了12个碱基对,也就是一小截DNA序列。那是不是这一小截序列的缺失造成的?当科学家把这截DNA补回去以后,再将新的ZRS移植给“蛇鼠”以后,四肢又回来了……

    不过,他们可不认为把新的ZRS移植给蛇,蛇就能长出四肢来。因为,在这个漫长的生物演化过程中,发生了变化的基因或DNA序列肯定不止一个,蛇失去腿是一个逐渐发生的过程,我们只是找到了其中一个非常重要的位置,但仍没有完全将谜题解开。

    编辑:刘伟琼

    位置:首页 > 探索
    温柔被搁浅2017/5/1 7:20

    蛇是蜥蜴进化的,当然有腿

    李通2017/5/1 1:49

    不也有一种叫四脚蛇的吗,像蛇但有脚

    李伯侨2017/4/21 17:09

    龙,你肿么要把角和爪爪退化掉呢?

    岁月的颓废ll2017/4/21 17:06

    爱鼠人士表示强烈谴责,严正抗议

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