蛇做得更快更好：一群有鳞无腿蜥蜴如何赢得进化大奖

1亿多年前，第一批蛇的祖先是小蜥蜴，与其他不起眼的小蜥蜴一起生活在恐龙的阴影下

然后，在形式和功能上的一系列创新中，蛇的祖先进化出了可以在地面上爬行的无腿身体、发现和追踪猎物的高度复杂的化学探测系统，以及使它们能够吞下大型动物的灵活头骨

这些变化为过去6600万年来蛇的惊人多样化奠定了基础，使它们能够迅速利用小行星撞击摧毁地球上大约四分之三的动植物物种后出现的新机会

但是，是什么引发了蛇多样性的进化爆发——一种被称为适应性辐射的现象——导致了近4000个活物种，并使蛇成为进化史上最大的成功故事之一

密歇根大学生物学家领导的一个国际团队对蛇进行了一项新的大型遗传和饮食研究，该研究表明速度是答案。根据发表在《科学》杂志上的这项研究，蛇的进化速度是蜥蜴的三倍，与进食、运动和感觉处理相关的特征发生了巨大变化

“从根本上说，这项研究是关于进化赢家的原因。我们发现，在一些重要方面，蛇的进化速度比蜥蜴快，这种进化速度让它们利用了其他蜥蜴无法利用的新机会，”该论文的高级作者、密歇根大学进化生物学家Daniel Rabosky说

密歇根大学动物博物馆馆长、生态与进化生物学系教授拉博斯基说：“蛇的进化速度更快，而且——我们敢说——比其他一些群体更好。它们多才多艺，灵活多变，能够专门捕食其他群体无法使用的猎物。”

在这项研究中，研究人员通过对近1000个物种的部分基因组进行测序，生成了最大、最全面的蛇和蜥蜴进化树。此外，他们还汇编了一个关于蜥蜴和蛇饮食的庞大数据集，检查了数万个保存的博物馆标本的胃内容物记录

他们将这些堆积如山的数据输入到复杂的数学和统计模型中，并辅以大量的计算机能力，以分析蛇和蜥蜴在地质时期的进化史，并研究各种特征（如无肢）是如何进化的

这种多管齐下的方法表明，尽管其他爬行动物进化出了许多类似蛇的特征——例如，25种不同的蜥蜴也失去了四肢——但只有蛇经历了这种爆炸性的多样化

以澳大利亚的无腿壁虎为例

像蛇一样，这种蜥蜴失去了腿，进化出了灵活的头骨。然而，这种生物在数百万年的时间里几乎没有多样化。没有进化的爆炸——只有几个物种在澳大利亚内陆勉强维持生计

所以，蛇似乎有一些特殊之处，使它们能够获得进化大奖。也许它们基因中的某些东西使它们在进化上具有灵活性，而其他生物群则受到更大的限制

研究合著者、乔治华盛顿大学生物学副教授Alexander Pyron说：“蛇的一个突出方面是它们的生态多样性：在地下洞穴，生活在淡水、海洋和几乎所有可能的陆地栖息地。”。“虽然有些蜥蜴会做其中的一些事情——蜥蜴比蛇多得多——但在大多数地方，大多数栖息地的蛇要多得多。”

适应性辐射的最终原因或触发因素是生物学中的一大谜团。就蛇而言，很可能有多种因素，而且可能永远无法将它们区分开来

该研究的作者将这一进化史上只有一次的事件称为具有“未知甚至可能未知”原因的宏观进化奇点

宏观进化奇点可以被视为向更高进化齿轮的突然转变，生物学家怀疑这些爆发在地球生命史上反复发生。开花植物的突然出现和随后的优势就是另一个例子

就蛇而言，奇点始于几乎同时（从进化的角度）获得细长的无腿身体、先进的化学检测系统和灵活的头骨

这些关键的变化使蛇作为一个群体能够追求更广泛的猎物类型，同时使单个物种能够进化出极端的饮食专业化

今天，有用致命毒液攻击的眼镜蛇，有收缩猎物的巨型蟒蛇，有捕食沙漠蝎子的铲鼻穴居者，有捕食高出地面的蜗牛和青蛙蛋的被称为“食胶者”的细长树蛇，有探测礁缝寻找鱼卵和鳗鱼的桨尾海蛇，等等

在这项研究中，研究人员通过回顾6万多个蛇和蜥蜴标本的实地观察和胃内容物记录，深入了解了蛇的饮食偏好，这些标本大多来自自然历史博物馆。贡献的博物馆包括密歇根大学动物博物馆，这里收藏着世界上最大的蛇标本研究

“博物馆标本为我们提供了一扇了解h的令人难以置信的窗户