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本文配圖有蛇出沒,蛇恐朋友請小心查看
如果用一個成語描述下面這張圖,那一定是——畫蛇添足。
對于Najash屬蛇類的藝術(shù)復(fù)原圖|Raúl O. Gómez
但這可不是畫蛇添足,長腳的蛇一度是真實存在的。在漫長的演化中,為了生存,蛇才逐漸丟掉了四肢,甚至變成了頭骨關(guān)節(jié)松松散散的“異類”。
畫蛇可以添足
2003年,在阿根廷的巴塔哥尼亞,古生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種史前蛇類的化石。這條蛇其貌不揚,卻擁有一對發(fā)育完全的后肢。這條蛇生活在距今約9000萬年的晚白堊紀(jì),被古生物學(xué)家命名為黑河圣誘蛇(Najash rionegrina)。
黑河圣誘蛇化石,左滑可見對骨骼的標(biāo)注,fem即為femur(股骨)|Hussam Zaher
黑河圣誘蛇化石,給蛇類演化歷史補(bǔ)上了一塊重要拼圖,關(guān)于這塊化石的論文于2006年發(fā)表在《自然》雜志上。
此前,人們雖然也認(rèn)為蛇在演化過程中丟掉了四肢,卻一直未能找到陸地上的證據(jù)。古生物學(xué)家一度猜測,現(xiàn)代蛇的祖先可能是在水中失去了四肢,它們上岸的時候就已經(jīng)沒有腳了;長有四肢的巨型海洋爬行動物滄龍,也因而被認(rèn)為是蛇的祖先。
但黑河圣誘蛇是在陸地沉積物中被發(fā)現(xiàn)的,它們生活在陸地上,這推翻了之前的假說,證明蛇的陸地祖先也可以長腳。另外,黑河圣誘蛇不僅保留了后肢,還是被發(fā)現(xiàn)的第一條擁有骶骨的蛇,這塊骨骼支撐著骨盆和后肢。
對黑河圣誘蛇的藝術(shù)復(fù)原|Jorge Gonzalez
黑河圣誘蛇是目前發(fā)現(xiàn)的最接近蛇類四足祖先的蛇之一。2015年,《科學(xué)》雜志上的一篇文章聲稱,找到了有史以來第一種長有四條腿的蛇;但后續(xù)研究認(rèn)為,這種生活在1.2億年前的“古四足蛇”,應(yīng)該被歸類于蜥蜴而非蛇。
生活在1.2億年前的Tetrapodophis amplectus,應(yīng)該是一種蜥蜴而非蛇|Jorge Gonzalez
“自閉”造就細(xì)長身材
如果現(xiàn)代蛇見到圣誘蛇,大概會覺得這些有腿的祖先十分奇怪。但實際上,圣誘蛇的體態(tài)與現(xiàn)存的一些脊椎動物非常相似。例如,一些種類的石龍子只有很短小的四肢;雙足蚓蜥、兩棲動物大鰻螈、兩棲鯢則都只有短小的殘存前肢。
而且,這些動物有一個共同的特點:營穴居生活。細(xì)細(xì)長長的身軀非常適合在沙土或淤泥下挖掘前行,而短小的殘存肢體則可以將泥土從洞穴中蹬踢出去,防止堵塞洞道。
五趾雙足蚓蜥Bipes biporus保留了一雙小小的“手” | marlin harms / Wikipedia
學(xué)名Chalcides chalcides的石龍子,又小又萌的腿 | Hjvannes / Wikimedia Commons
現(xiàn)存蛇類中最原始的類群之一——盲蛇下目,也是在泥土中鉆洞穴居、以昆蟲和其他土壤中的小無脊椎動物為食的。
古生物學(xué)家認(rèn)為,蛇類在中生代的祖先也是這樣穴居的動物。當(dāng)時,為了躲避地面上恐龍、陸鱷和其他古爬行類的威脅,一些蜥蜴被迫鉆入地下。為了適應(yīng)在泥土中挖掘穿行的生活,它們的四肢、肩帶、胸骨和骨盆逐漸退化消失,逐漸演化成了我們今天所熟悉的蛇類。
走向地下的極致演化
蛇類對于穴居生活的適應(yīng)性演化,可不僅僅是失去四肢這么簡單呢~
為了在狹長的體腔中容納內(nèi)臟器官,蛇左側(cè)的肺葉萎縮并失去功能,在比較進(jìn)步的種類身上甚至完全消失。與此同時,右側(cè)的肺葉則非常發(fā)達(dá),長度可達(dá)蛇體全長的三分之一,肩負(fù)著呼吸和貯存空氣的功能,使得蛇類能夠長時間潛伏在水下或缺氧的地下。而且,蛇類的腎臟和生殖腺也不像大多數(shù)脊椎動物那樣左右對稱。
蛇類內(nèi)臟示意圖,4為萎縮的左肺,5為右肺|Uwe Gille / Wikimedia Commons
蛇類的眼瞼也特化成了一片不能活動的透明眼鱗,覆蓋在眼睛上,就像護(hù)目鏡一樣保護(hù)它們的雙眼不被砂礫石塊劃傷。所以,其實蛇是始終睜著眼睛的,只是戴著一副“泳鏡”。
蛇既然失去了四肢,它們的行動方式也需要隨之改變。
動作遲緩的咝蝰Bitis sp. | ojatro / youtube
蛇的頸椎和尾椎數(shù)量都較少,身體卻非常長。數(shù)量繁多的肋骨不與胸骨相愈合,在肋皮肌的牽動下可以獨立活動。同時,蛇的腹部有一列特化的擴(kuò)大腹鱗,皮膚也較為松弛,在肋骨和肋皮肌的牽動下就像邁開無數(shù)雙小腳,拖動軀體前進(jìn)。再配合身體的扭動,蛇類就能在地面快速靈活地爬行了,甚至能利用腹鱗固定爬上光滑的樹干或垂直的巖壁。
由于在運動中完全不需要四肢的參與,現(xiàn)存蛇類的后肢和骨盆都已經(jīng)幾乎完全消失了,只有蟒科和蚺科擁有被稱作“殘足”的后肢和骨盆的殘跡。雄性的蟒蚺在求偶時會用殘足摩擦搔扒雌性的皮膚,“說服”對方與自己交配。
柏氏樹蟒Simalia boeleni殘存的肢體痕跡 | Mokele / Wikipedia
為了吃飯,松松腦袋
同樣發(fā)現(xiàn)于南美洲的巴塔哥尼亞恐蛇(Dinilysia patagonica),生存的年代比圣誘蛇晚了500萬年。和“前輩”相比,恐蛇不僅四肢已經(jīng)完全退化消失,頭骨的各個關(guān)節(jié)也變得更加松散和靈活。
對于蛇類來說,這是一個非常重要的適應(yīng)性特征:由于失去了四肢,蛇類在進(jìn)食時無法像巨蜥和鱷魚那樣將獵物撕碎肢解,而是必須將其整個吞下。松散靈活的頭骨,使得它們能夠吞食比自身體型大得多的獵物。
蛇吞食鼠的熱能圖|Arno / Coen
巨蛇科在吞食能力上更上一層樓。這類蛇出現(xiàn)于白堊紀(jì),并一直生存到新生代,它們當(dāng)中的一些大中型種類甚至能捕食大型恐龍的幼崽和小型恐龍。
現(xiàn)存的大多數(shù)蛇類則擁有可以獨立活動的方骨,吞食能力比巨蛇科還要強(qiáng)。大多數(shù)常見的蛇類能輕松吞食自己頭骨寬度三倍的獵物,一些蛇類甚至能吞下比自身體型還要大的食物。
在加蓬咝蝰Bitis gabonica的胃里,發(fā)現(xiàn)了一只完整的紅小羚羊Cephalophus natalensis | Jonathan Kirk Warner / Conservation Biology of the Gaboon Adder (Bitis gabonica) in South Africa
如今,蛇類蜿蜒滑行的奇異模樣,幾乎在全世界的原住民文化中都留下了深深的烙印,它們或被當(dāng)作神靈頂禮膜拜,或被視為惡魔唯恐避之不及。而回望演化的長河,6600萬年前的那顆小行星,滅絕了非鳥恐龍、翼龍和絕大多數(shù)海洋爬行類;劫后余生的小型哺乳類、蜥蜴和蛙等,在廢土上迅速大量繁衍。
同樣活過了白堊紀(jì)大滅絕的蛇類,正是憑借細(xì)長靈活、沒有四肢的身體,在茂密植被和狹小洞穴縫隙中靈活行動?!巴烫焓傻亍钡撵`活大嘴,讓它們能夠捕食小型獵物;再加上較低的代謝率,讓蛇類迅速發(fā)展壯大,演化為現(xiàn)代地球上最成功的爬行動物類群之一。
世界衛(wèi)生組織標(biāo)志,中間纏著蛇的棍子是醫(yī)神阿斯克勒庇俄斯的手杖
作者:黑鱗雞冠蛇
編輯:pee pee shrimp,麥麥
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