进化大爆发之谜：蛇为何如此种类繁多？
全世界有数千种蛇类，其惊人的多样性是生物进化史上的一个谜题。最新研究表明，蛇类的爆发式演化可能源于一次特殊的“奇点事件”，使其成为爬行动物中独树一帜的存在。
从分类学角度来看，蛇实际上是蜥蜴的一种分支，但它们独特的形态和习性使其自成一派。尽管同属爬行动物，但蛇类细长无腿、灵活多变的躯体、可扩展的颚部和毒液腺使其在蜥蜴家族中独树一帜。新研究揭示了蛇类的独特性，并进一步探索了一个长久以来的谜题：为何世界有如此多的蛇？
蛇类“奇点”
目前已知现存蛇类约4000种，占陆生脊椎动物多样性的八分之一。蛇类适应性极强，能在各种生态环境中生存，包括树上、地下、水中，甚至能滑翔。根据2月22日发表在《科学》杂志上的研究，没有单一特征可以解释蛇类多样性的起源。
研究人员将这种现象称为“蛇类奇点”。“奇点”通常指看似微小、不可预测的改变最终导致重大、出乎意料的结果。在物理学中，奇点是指时空结构发生崩塌的点，此时物理定律失效，空间-时间的快速膨胀可能发生。大爆炸理论认为，整个宇宙就起源于这样一个奇点。在生物学中，“奇点”可能指物种爆发式演化，其背后的变化集中发生在极短的时间内，在进化时间尺度上几乎可以看作是瞬间的。
这项研究认为，所有蛇类都是一次生物进化“奇点事件”的结果。
将进化理解为“奇点”事件，是对传统观点的重大转变。传统上，进化被认为是一个缓慢、渐进的过程。新物种的出现通常被解释为地理隔离、捕食-被捕食关系或疾病压力等因素造成的。这些因素仍然重要，但像蛇类以及啮齿动物和雀形目等其他多样性丰富的动物群表明，突然的大跃进可能是生命之树生长的另一种方式。有时，生命进化也可以很快。
蛇类爆发
研究资深作者、密歇根大学生态与进化生物学教授 Daniel Rabosky 说：“这项研究表明，蛇类正在以非常快的速度进化。相比之下，蜥蜴的进化速度就像骑摩托车或卡丁车，而蛇类则像高铁。”Rabosky 补充说：“通过这种快速的进化，蛇类已经能够适应各种不同的生态生活方式，比许多其他动物群都多。” 然而，是什么促使蛇类在进化上超越其他爬行动物，目前尚不清楚。Rabosky 认为，蛇类的繁荣可能源于一系列幸运的改变快速发生。由于蛇类“奇点”只发生过一次，几乎无法将单个特征的影响与其他因素完全区分开来，许多未知问题仍然存在。尽管如此，这项研究提供了一些有趣的见解。
研究人员利用来自1000多个物种的新基因序列以及现有近7000种爬行动物的现有数据，构建了迄今为止最详细的蜥蜴和蛇类进化树。他们的系统进化树证实，蛇类进化成新的生态位和形态的速度大约比其他鳞目动物快三倍，其中大部分进化发生在过去70-100万年左右。
Rabosky 强调，蛇类的多样化仍在进行中，没有任何迹象表明会很快放缓，可能还有许多未知的种类等待发现。事实上，科学家们一直在发现新的蛇类物种。例如，本月初，生物学家发现世界上已知最大的蛇类——绿水蚺，实际上是两个基因上不同的物种。
蛇与蜥蜴的分化
许多非蛇类蜥蜴也独立地演化出了一些类似蛇的特征，例如无腿、细长、有毒、具有特殊头骨和高度灵活的颚部，甚至能闻起来像蛇。然而，研究人员发现，这些蜥蜴群体都没有像蛇类那样出现多样化或进化。纽约石溪大学进化生物学和生态学助理教授、该研究的主要作者 Pascal Title 说：“蛇有很多显著的特征，但这些特征并不一定是蛇特有的。” 同时，“我们没有看到任何一个特征出现后导致大量爬行动物物种产生的因果关系。”
研究人员分析了近7万个动物胃内容观察数据，比较了蛇和蜥蜴的食谱差异。他们发现，蛇主要以脊椎动物为食，而蜥蜴则倾向于吃昆虫和其他无脊椎动物。此外，研究表明，蛇类更倾向于专食特定的食物来源，而蜥蜴则是更广泛的食性。然而，仅凭食性差异不足以解释蛇类在进化上的适应性。
英国巴斯大学的进化生物学家和古生物学家 Nick Longrich 评论道：“蛇类很特别也很奇怪。我认为这项研究成功地量化了这一点。” 他并未参与这项研究，但之前曾研究过蛇类的多样化。
芝加哥菲尔德博物馆的两栖爬行动物学家、助理策展人 Sara Ruane 认为，这项研究具有开创性意义。她说：“研究汇集了大量自然历史信息和物种数量，这是非常了不起的。” 这是“一种令人兴奋的方式，可以更好地了解蛇类在全球范围内的成功。” Ruane 补充说，这项令人印象深刻的数据集很可能会促使未来进行许多关于蛇类和蜥蜴的研究。
未知之谜
尽管取得了进展，但研究作者仍然对许多未知问题感到困惑。十年的研究和数万个样本让 Rabosky 意识到“我们对地球上大量生命的基本生物学知之甚少”。 即使经过了大量的工作，从博物馆藏品中挖掘数据并编译基因数据，他仍然认为“世界上有整片区域”我们不知道存在哪些物种、数量是多少以及它们如何相互作用，特别是在热带地区。Title 也同意这种观点。他说：“我们仍然有很多物种没有信息。”
Rabosky 指出，这种信息缺失意味着“我们在保护、理解生态系统的复杂性和评估人类对世界的影响方面处于蒙昧状态”。为了更好地了解这些问题，他认为“我们需要大幅度地提升收集动物在自然界中行为的基本信息方面的努力”。蛇类可能很快就能进化成新的形态，但人类可能会在发现它们之前就草率地将这些生命之树上的枝芽砍掉。
本文译自 Popular Science，由 BALI 编辑发布。