百帝：到目前为止，世界上蛇约有3400种，除了寒冷的南极北极，它们几乎遍布在世界的任何一个地方。尽管每当提到蛇，人们就会不由得紧张，即使是生物学家也会心跳加快……但是，仍有一些研究者对它们乐此不疲，津津乐道。因为它们是地球上进化最为奇特的脊椎动物。
身体的变化
蛇的进化方式非常奇特，最显著的特点是四肢在进化过程中退化，从而形成了细长而光滑的躯体。除此之外，它们的身体内部也发生了不寻常的变化。内部器官最大程度地减少和减轻，没有膀胱，左侧脏器较右侧的小，左肺明显缩小甚至缺失。不仅如此，它们还进化出了一个神奇的热量感知器官和动物界最复杂的毒液系统，并且相比较其他哺乳动物，它们的能量代谢系统在分子水平就发生了改变，可以更灵活地大幅度地调节身体的代谢。
蛇类科学家们认为，在进化上，蛇就像是一种经过重新设计的生物。近年来，研究人员首次完成了对两种蛇的基因组测序，于是得以追踪蛇的进化历程。
蛇类的进化开始于距今1亿年前，可能与蜥蜴类的爬行动物类似。然而，生物学家对于蛇最初是由什么生物进化而来的至今尚无统一定论。有人认为蛇起源于海洋爬行动物——沧龙；更主流的观点认为，许多证据证实蛇的祖先来自于陆地。
目前科学界的主要观点认为，蛇是从以巨蜥和毒蜥为代表的蜥蜴类群进化而来的。由于最终进化成蛇的那部分蜥蜴在当时穴居在地下洞穴或草丛里，并以昆虫为食，因此，在随后的进化过程中，它们的四肢逐渐退化，躯体变长。现在科学家发现的原始蛇，也被称为盲蛇，它们残存的眼睛根本没有视力，只能在地下以白蚁和蚂蚁为食。这一发现支持了科学界的关于“最早的蛇在地下穴居生活”的假说。
然而，尽管蛇在进化过程中身体发生了很大变化，但它们的基因却很少会发生突变或缺失。科学家们发现，即使在胚胎期，蛇控制四肢生成的基因仍然是活跃的，但是它们体内的细胞会选择忽略掉这些信号，从而导致这些基因不表达。同时，蛇的脊椎会以一个难以置信的速度快速发育，某些种类的蛇其椎骨甚至可多达500多块。
事实上，由蜥蜴进化成蛇并非难事，现实中已经发现了好几个这样的例子。科学家们发现，目前至少有几十种蜥蜴的四肢正在退化，只是由于它们绝大多数都是穴居生活，所以很少被人们看到或被发现而已。
不寻常的能力
后来，原始蛇逐渐爬到地面上来，开始捕捉更大的猎物，于是出现了令人恐惧的响尾蛇和眼镜蛇等。现今世界上蛇的种类繁多（据统计约有3400种），除了寒冷的两极，它们几乎遍布在世界的任何一个地方，但蜥蜴的分布完全无法与之相提并论。当然，并非所有的蛇不分种类都可以在任何地方生存，如某些生活在热带海洋地区的蛇就绝不会踏足干旱地区半步。并且蛇的体型可以非常大，如王蛇和蟒蛇是目前世界上最长的蛇，体长可达几米。但它们仍比历史上的泰坦巨蟒小。泰坦巨蟒的体长可达10米以上，体重可达1吨以上，曾是世界上最大的蛇。但泰坦巨蟒早在5800万年前就已经灭绝。
到底是什么原因促使蛇变得如此特别？相比较它们的祖先，除了最明显的四肢退化，还进化出了一些看似不明显却非常不寻常的代谢能力。这些能力在很早的时候就开始进化，如盲蛇的线粒体基因可以编码调控降低代谢，从而减少能量的消耗。
这种能量代谢机制为蛇到地面上生活奠定了基础。它们不再以频繁的捕食蚂蚁等小生物为生，而是在一年中仅靠捕食几次大的猎物就可以积累较多的能量。这样的结果导致蛇不必再花费大量的时间和精力一直频繁捕食，甚至当食物短缺时，它们也可以调节体内的代谢机制顺利应对。
对原始的蛇来说，一口吞下远比它们头部大许多的猎物是巨大的挑战，这一非凡的能力已经在进化的过程中逐步完善。科学家们发现，蛇通过长期的进化，其口腔周围的皮肤在不进食时以特殊的方式折叠，在需要时可以张得很大，帮助它们吞下较大的猎物。同时，蛇在吞咽猎物时，下颌的某些肌肉可以从一个位置拉伸到另一个位置，捕食结束后，又恢复到正常的位置。
蛇的能量代谢适应机制远比人们想象的更为神奇和绝妙。怎么解释这种不可思议的进化呢？科学家研究发现，缅甸蟒蛇在非进食或消化的时候几乎可以一动不动，此时它们的代谢率是所有脊椎动物中最低的，而当其正常游走时代谢率也很低。因此，从能量代谢上很难看出活蛇和死蛇的差别，同时这也意味着一条大蛇几个月不进食都不成问题。
代谢奇迹
当一条蟒蛇吞下一只羚羊时，奇迹出现了，它的身体会随着消化这块巨大的美食而发生一系列的变化。在接下来的几天内，蟒蛇原本小巧的消化道和肝脏的大小都会剧增，肾和心脏的大小也有所增加，它们的代谢速率会增加到45倍以上，堪比赛马冲刺时的速率。这一速率达到峰值后会平稳的持续一段时间，大约2周后，待食物完全被消化，蛇的一切体征又恢复如常。
然而，如此神奇的代谢是怎么形成的呢？研究人员对一条缅甸蟒蛇和一条眼镜王蛇进行基因序列测定后发现了一个惊人的现象：虽然它们参与代谢的7442个基因在其他陆生脊椎动物中都很常见，但有772个基因在自然选择的作用下发生了突变，并且其中的516个基因的突变是发生在距今8000万年前。几百个基因的突变看起来似乎并不多，但是这些基因几乎都不同程度地参与了不同物种的基本代谢过程，因此它们带来的变化远远超过了过去人们的认知。对于蛇而言，这些变化足以使它们能够根据需要调节脏器和代谢的变化。
几年前，有科学家就发现蛇一直在修复一个内在的进化机制：动物体内有一种蛋白叫“细胞色素氧化酶Ⅰ”，这种蛋白可以帮助细胞氧化食物，从而产生能量，这就是人和动物要呼吸氧气的原因。10亿年来，这种蛋白在大多数的生物体内并没有改变，但是蛇改变了它的关键部分。尽管现在还不能证明这个变化给蛇的能量代谢提供了关键的支持，但是科学家认为这极有可能。显然，升高代谢率对消化大的食物至关重要，当然，这一切的前提是成功捕获猎物。
在进化过程中，蛇的一个分支进化出了一种特别有效的捕获猎物方式——注入毒液。
复杂的毒液
目前毒性最强的蛇其复杂的毒牙在8000万年前开始进化，那个时期也正是无毒的蟒蛇和王蛇从毒蛇的祖先那里分支出来。当时的毒蛇后毒牙长出凹槽，这样便于毒液流入。而某些蛇的毒牙和凹槽进化到其口腔的前面部位，凹槽加深，形成了中空的结构。这样上面的毒牙和下面的凹槽在口腔肌肉的作用下形成了一个“针孔注射器”，在攻击猎物时将毒液注射到猎物体内。
现在科学家还不清楚毒液是否在蛇的进化之初就开始出现。但通过比较蛇的毒液和毒蛋白的相似性，科学家们证实，早在2亿年前，蜥蜴就开始进化出了毒液。如果是这样的话，早先的蛇就可以分泌毒液，并通过它们咬在猎物身上的伤口到达猎物体内。有科学家认为，毒液和毒蛋白质的相似性可能只是趋同进化的结果，而不能说明毒液和毒蛋白就有共同的进化起源，他们认为毒液在几个时期已经单独进行了进化。
蛇的毒液成分非常复杂，其毒素种类可能有100种以上。
科学家曾经试图通过分析眼镜蛇的毒液基因辨别它们有哪些基因和缅甸蟒蛇及变色龙的最为接近，结果出乎意料。他们发现，眼镜蛇似乎已经重新组装了它的毒素基因，编码毒素的20个基因家族的绝大多数基因都是正常的基因，这些基因在所有组织细胞中都呈低活性表达。当机体生成一个新的毒腺时，这些持家基因都会正常表达，它们经过多次复制，表达分离出多种毒蛋白。
大部分毒蛇的毒液都是由100种以上的毒蛋白复合而成，并且具体成分也随物种、产地有所不同，有时候同一种属不同个体之间也会有差异。这些特性使毒蛇在进化的过程中始终保持前茅。设想一下，如果蛇只有一种毒素，那么它的猎物很容易进化出针对此种毒素的抗性。
其实，并不是每一种毒素的作用都仅仅是杀死猎物，它们还可能有其他功能。许多毒蛇，如响尾蛇，它们的毒液中含有丰富的毒素，而响尾蛇的猎物一般都具有较大的体型，当它们咬向猎物时，毒素就会进入猎物体内。研究发现，响尾蛇的某些毒素可以分解猎物的组织，帮助其尽快地消化猎物。并且响尾蛇毒液中的还有一种被称为“解聚素”的毒素，可以抑制血液凝固，帮助响尾蛇在动物被咬伤逃跑后通过血液气味找到它们。
这些仅仅是研究的开始，有科学家正计划研究更多蛇的基因组。接下来他们首选的就是盲蛇。之所以对其感兴趣是因为盲蛇的基因组成和早期马来蝮蛇相似，都具有红外感应系统。通过比较这两种蛇的基因组，科学家们将会揭示蛇类许多特异的组织器官的进化特征。换句话说，蛇的未揭之谜还有很多。
眼睛的进化
尽管蛇在起初的进化中得到了一些非比寻常的能力，但是它们也失去一些能力。在数百万年的时间里，它们穴居生活在地下，眼睑闭合，眼睛退化。当它们逐渐到地上生活的时候，它们在原来眼睛的残留部位进化出一对简易眼睛。这对眼睛上没有滋养视网膜的特殊结构存在，因此它们在眼球上进化出毛细血管取代这层结构。然而，事实上，毛细血管挡在视网膜前面，反而模糊了视线。针对这种情况，最近的一项研究发现，当蛇遇到危险时，它们眼球的毛细血管会比正常情况下收缩更久，以便在这时候让它们看得更清楚。
不仅如此，早期的蛇还丧失了图像聚焦的能力。它们的后代又进化出了一种聚焦方法——通过调节眼球的位置来聚焦，就像福尔摩斯通过移动放大镜来聚焦一样。它们曾经闭合的眼睑现在进化成完全透明状，由于眼睑没有一定的厚度，眼球很容易被刮伤，但划伤后很快又就会长好。
即便如此，蛇的视力也没有蛇的其他感觉器官那样发育良好。因此，某些蛇在面部进化出特殊的热感应器官，可以通过红外线“看清”前面的物体。
一种广谱的抗蛇毒血清疗法
如果你不小心被毒蛇咬伤了，那么必须及时注射一针抗蛇毒血清以中和你体内的毒素，从而挽救性命。那么这种血清是如何发挥作用的呢？往往许多被蛇咬过的受害者并不知道自己究竟是被哪种蛇攻击了，因此药物公司生产出包含多种抗蛇毒血清的混合物，它们可以同时对几种毒蛇的毒素起作用。然而，这类血清的不足之处在于，往往价格昂贵，并且容易产生过敏反应。
英国一个研究团队发明了一种更好的方法：通过识别编码毒素蛋白的基因区域——他们发现，不同种类的毒蛇都有某些相同的区域。于是，他们设计了针对这些区域的特定抗体，这种抗体会对这几种蛇毒都起作用。这样不仅成本大大降低，而且安全性也高于抗血清。
知识链接
沧龙
沧龙是中生代海洋中最大的顶级掠食者。虽然它的历史很短（从陆地上的崖蜥进化而来，在白垩纪中晚期才出现并且迅速繁衍，随后和恐龙一起灭绝），但却一路平步青云，把比它历史早远得多的海洋爬行动物蛇颈龙亚目、上龙亚目赶尽杀绝。它们是群肉食性海生爬行动物,拥有巨大的头部、强壮的颚与尖锐的牙齿，外形类似具有鳍状肢的鳄鱼。
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