为何有这么多蛇？

从某种意义上说，蛇在技术上属于蜥蜴，但出于语义上的考虑，也因为蛇非常独特，生物学家将蛇和蜥蜴分为不同的类别。尽管它们都栖息在生命之树的同一分支中，但无腿、长而滑行的蛇（能够张开下颚并进行有毒咬伤）在爬行动物进化枝中脱颖而出。新研究揭示了蛇的独特之处，并揭示了一个持久的谜团。

蛇的奇点

已知的现存蛇类约有 4,000 种，占陆地脊椎动物总数的八分之一。蛇类栖息在各种不同的栖息地，生存条件也千差万别，它们有的爬树，有的钻地，有的游泳，甚至还有的滑翔。2 月 22 日发表在《科学》杂志上的一项研究表明，没有一种单一的特征可以解释所有这些多样性的起源。

相反，这一切都归结于研究人员所说的“蛇的奇点”。广义上讲，奇点是指小而不可预测的变化累积起来产生巨大的、意想不到的结果。在物理学中，奇点是现实中规则被打破的点，时空结构可以快速膨胀。大爆炸理论认为，我们的整个宇宙都是从这样一个奇点中诞生的。在生物学中，当物种爆炸源于一系列紧密聚集在一起的变化时，奇点可能会发生，这些变化在进化时间的顺序上似乎是瞬间发生的、不可分割的。

根据新研究，许多蛇类物种都是生物奇点事件的产物。

从奇点的角度来思考进化是一个视角的转变，因为在这个领域，人们通常认为进化过程是逐步缓慢展开的。新物种的出现通常被解释为由于地理隔离而在岛屿上发生，或由于捕食者与猎物之间旷日持久的互动，或由于疾病压力而出现。所有这些事情仍然在发生，并且对于理解进化很重要，但蛇（以及啮齿动物和雀形目鸟类等同样多样化的动物群）表明，也许巨大的突然跳跃也是生命之树生长的一部分。有时，生命移动得很快。

蛇爆炸

这项新研究表明，蛇类“从根本上来说正在以极快的速度进化”，该研究的资深作者、密歇根大学生态学和进化生物学教授丹尼尔·拉博斯基 (Daniel Rabosky) 表示。“就进化速度而言，蜥蜴就像是骑着轻便摩托车或卡丁车，而蛇则是乘坐着高速列车，”他解释道。通过这种速度，“蛇类已经能够分化成许多不同的生态生活方式，比其他许多动物群体都要多，”拉博斯基补充道。尽管究竟是什么让蛇类在进化上超越了其他爬行动物，但这一问题仍未得到解决。蛇类的繁衍很可能是由许多幸运的变化迅速连续发生的。而且由于蛇类的奇点只发生过一次，因此几乎不可能分析出一种特性与另一种特性之间的相对影响，而且仍存在未知数，拉博斯基说。尽管如此，这项研究还是提供了一些有趣的见解。

研究人员利用来自 1,000 多个物种的新基因序列和来自近 7,000 个爬行动物物种的额外现有数据，构建了迄今为止最详细的蜥蜴和蛇类进化树，它们统称为有鳞类动物。他们的系统发育图证实，蛇类进化成新的生态位和物理形态的速度比其他有鳞类动物快三倍，而且大部分进化发生在过去 7000 万至 1 亿年左右。

拉博斯基说，蛇类的繁殖仍在继续。他强调，没有迹象表明这种繁殖速度会在短期内减缓，而且可能还有很多东西有待发现。事实上，科学家们一直在发现新的蛇类物种。在本月初的一个例子中，生物学家发现，已知最大的蛇类物种绿水蟒实际上是两个基因上不同的物种。

区分蛇和蜥蜴

许多非蛇类蜥蜴种群都独立进化出了一些类似蛇的特征。有无腿蜥蜴、细长蜥蜴、有毒蜥蜴、具有特殊头骨和高度灵活下颚的蜥蜴，以及能发出与蛇相似气味的蜥蜴。然而尽管如此，研究人员发现，这些其他蜥蜴种群的多样化或进化速度都远不及蛇。“蛇有很多显著的特征，但它们并不一定是蛇独有的，”研究报告的主要作者、石溪大学进化生物学和生态学助理教授帕斯卡尔·蒂特说。同时，“我们没有看到任何一种特征出现并导致大量爬行动物物种出现的一致因果关系。”

根据对近 70,000 个个体动物胃内容物的观察，研究人员分析了蛇和蜥蜴饮食之间的差异。他们确实发现蛇以脊椎动物为食，而蜥蜴则倾向于吃昆虫和其他无脊椎动物。此外，根据这项研究，蛇专注于食物来源，而蜥蜴更可能是通才。尽管如此，饮食差异本身并不足以解释蛇为何如此擅长进化。

“蛇很特别，也很怪异，”英国巴斯大学进化生物学家兼古生物学家尼克·朗里奇 (Nick Longrich) 说，他之前曾研究过蛇的多样化，但没有参与这项新研究。“我认为，在这里，他们成功地量化了它。”

芝加哥菲尔德博物馆的爬虫学家兼助理馆长萨拉·鲁安 (Sara Ruane) 也认为这项新研究具有开创性。她说：“收集的自然历史信息量和 [此处引用的] 物种数量非常惊人。”这是“一种更好地了解 [蛇类] 在全球范围内成功的令人兴奋的方式。”此外，鲁安补充说，未来许多关于蛇类和蜥蜴的研究可能会从这些令人印象深刻的数据集中得出。

持久的未知数

然而，尽管取得了长足进步，但这项研究的作者们仍然被我们尚未理解的事物所困扰。十年的研究和数以万计的样本已经向拉博斯基证明了“我们对地球上大量生物的基本生物学知之甚少。”即使做了这么多工作，通过挖掘博物馆藏品和收集基因数据，他说，世界上仍有“整个地区”我们不知道存在哪些物种、有多少物种以及它们如何相互作用，尤其是在热带地区。泰特对此表示同意。“还有很多物种我们还没有信息，”他说。

拉博斯基指出，这种不足意味着，在保护、了解生态系统的复杂性以及评估人类对世界的影响方面，“我们就像在黑暗中摸索”。为了做得更好，他说，“我们需要大大加强我们的努力，收集有关动物在自然界中活动的基本信息。”蛇可能很快就会进化成新形态，但人类可能会在它们被发现之前就随意地剪掉生命之树上的芽和枝。