最近,科學家們嘗試用新的技術來解讀藏在蛇類骨骼變化(四肢消失)背後的遺傳機理。2016年,勞倫斯伯克利國家實驗室的葉夫根尼.Z.克沃(Evgeny Z.Kvon)及其同事表示,他們找到了控制蛇和老鼠肢體發育的基因“開關”。研究人員把蛇的一個基因片段植入大鼠的基因組中,結果誕生了一隻科幻動物:“蛇鼠”,“蛇鼠”有正常的老鼠軀幹,但四肢卻是殘缺的。
在被植入“蛇鼠”基因組內基因中,包括一種叫做“ZRS調控基因”的片段,就是這段基因的表達,使得“蛇鼠”的四肢殘缺,也就是說,單個基因的突變足以導致四肢畸變。不過,由於ZRS調控基因對生存至關重要(突變會導致四肢畸形,喪失生存能力,從而被自然淘汰),所以它在四足動物的演化歷史中沒有經歷太多的變化。
然而在蛇類中,這段基因卻是千變萬化的:原始一些的蛇類中,還保留著這一基因片段(雖然比其他具有四肢的脊椎動物片段短一些),所以,這些蛇類還保持著原始特徵——還殘留著小突起狀的“後肢”。與此相反,像玉米蛇這樣的演化更加完善的蛇類,已經完全丟失了“ZRS”片段,沒有留下一點肢骨的痕跡。
將蛇類基因的多樣性與不同的四肢發育狀態聯絡起來,也為化石研究提供了新的思路。內格羅河具足蛇身上還保留著骨盆、股骨和縮短的脛骨、腓骨,但是沒有趾骨;厚針龍同樣沒有趾骨。這兩個例子表明,調控四肢分化的基因,已經在這些原始蛇類中發生了改變,但它們仍然在發揮作用。而巴塔哥尼亞恐蛇就完全沒有肢骨和骨盆,這也標誌著在演化歷史中,調控蛇類四肢分化的基因片段第一次完全喪失了功能。
國朴茨茅斯大學戴維·M·爾蒂利(David M.Martill)領導的團隊宣稱,他們在巴西發現了一個1億2千萬年前的長著四條腿的蛇化石——環抱四足蛇(Tetrapodophis amplectus)。
化石中儲存了完整的四肢,甚至還包括指骨和趾骨。
它的四肢足夠強壯,能夠在交配中起到抱握的作用。雖然環抱四足蛇從頭到尾只有不到筷子長,可是它卻擁有多達200多枚脊椎骨。從它修長的軀幹和短小的尾巴判斷,它們可能是穴居蛇類,這也印證了蛇類陸地起源的假說。從地質年代,生態學資訊和四肢的特徵來看,環抱四足蛇似乎就是古生物學家們一直尋找的,蛇和斷錫之間的過渡型別。
不過,在2016年召開的北美古脊椎動物學年會上,一些研究人員對這件化石的形態描述提出了質疑,他們認為,所謂的“四足蛇”可能根本就不是蛇,而是一種海生的撕錫。
這也挑起了原本快要平息的爭論。更讓人想不到的是,就在這個會議上,還有人聲稱,環抱四足蛇化石標本的私人收藏者把它從對外開放的博物館中拿走了——這完全違反了古生物學研究原則,也違反國際動物命名法規——命名法規中規定,一個物種發表時,其模式標本必須存放於公開的科研機構或博物館中,可供研究者檢視和進一步研究,而不允許私人收藏。
因此,對於環抱四足蛇的爭論也因此而蔓然而止。很多研究者極力反對再發表關於這個物種的後續研究(因為沒有實體標本做依據,今後沒有人能夠證實,也沒有人能夠證偽),除非有人找到一個新的同類化石,或是私人收藏者再把它送回博物館。
除了四足蛇之外,科學家們也在嘗試透過其它方式來揭開蛇類演化之謎。我們希望瞭解蛇類最先出現在北半球還是南半球,也希望弄清楚蛇類祖先是日行性還是夜行性的,我們對蛇類頜的演化也充滿了好奇,它們可以吞下比自己頭大很多的獵物,而且,它們又是如何演化出厲害的毒液的呢?
深入研究這些問題的,也一定會帶出很多引人注目的演化故事。不過,正如蛇類化石和遺傳學的證據所強調的,自然選擇是沒有目的性的,演化上的“創新”也不是蓄意設計的,而是動物與自然界之間,不斷的相互影響,相互改變的結果。
文章摘選自《環球科學》