从某种意义上说，蛇在技术上属于蜥蜴，但为了语义上的便利以及蛇的独特性，生物学家将蛇和蜥蜴分开归类。尽管它们在生命之树上属于同一分支，但无腿、长身、蜿蜒爬行的蛇——能够脱臼下颚并注入毒液——在爬行动物近亲中显得格外突出。新的研究揭示了蛇究竟有多么独特，并强调了一个持久的谜团。
蛇的奇点
目前已知有大约 4,000 种现存的蛇类，它们占所有陆地脊椎动物多样性的八分之一。蛇类在各种不同的栖息地和千差万别的条件下茁壮成长，它们是攀爬者、穴居者、游泳者，甚至还能滑翔。根据 2 月 22 日发表在《科学》杂志上的一项研究，没有任何单一特征可以解释所有这些多样性的起源。
“蛇很特别，也很奇怪。”
相反，这一切都归结于研究人员所说的“蛇的奇点”。广义上说，奇点是指微小且不可预测的变化累积起来，导致了巨大且出乎意料的结果。在物理学中，奇点是现实中规则失效的点，此时时空结构会发生快速膨胀。大爆炸理论提出，我们整个宇宙就是从这样的奇点中诞生的。在生物学中，当一个物种的爆发源于一系列紧密聚集以至于在进化时间尺度上显得瞬间且不可分割的变化时，就可能发生奇点。
根据这项新研究，所有这些繁多的蛇类都是一次生物奇点事件的结果。
用奇点来思考进化，这对于一个通常认为进化过程是渐进且缓慢的领域来说，是一种视角上的转变。新物种的出现通常被解释为在岛屿上通过地理隔离发生，或由漫长的捕食者-猎物互动产生，或随时间推移由疾病压力引起。所有这些情况仍然发生，并且对于理解进化很重要，但蛇（以及同样多样化的动物群，如啮齿动物和雀形目鸟类）表明，可能巨大的、突然的飞跃也是生命之树生长方式的一部分。有时，生命是快速发展的。
蛇类大爆发
这项新研究表明，蛇类“从根本上以非常快的速度进化”，该研究的资深作者、密歇根大学生态学与进化生物学教授 Daniel Rabosky 表示。“从进化的速度来看，蜥蜴就像骑着电动踏板车或卡丁车。但蛇则是乘坐子弹头列车，”他解释道。Rabosky 补充说，通过这种速度，“蛇得以多样化成许多不同的生态生活方式，这比许多其他动物群都要多。”尽管具体是什么让蛇类在进化上超越了其他爬行动物仍然没有定论。蛇类的增殖很可能是由许多幸运的改变在短时间内连续发生所推动的。Rabosky 表示，由于蛇的奇点只发生了一次，因此几乎不可能区分一个特征与另一个特征的相对影响，并且仍然存在未知因素。尽管如此，这项研究提供了一些有趣的见解。
“从进化的速度来看，蜥蜴就像骑着电动踏板车或卡丁车。但蛇则是乘坐子弹头列车。”
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 个爬行动物物种的现有数据，构建了迄今为止最详细的蜥蜴和蛇类（统称为有鳞目）进化树之一。他们的系统发育图证实，蛇类进入新生态位和物理形态的速度是其他有鳞目的三倍左右，而且大部分进化发生在过去约 70 至 1 亿年前。
Rabosky 表示，这种蛇类的繁殖仍在继续。他强调，没有迹象表明情况会很快放缓，而且很可能还有很多东西有待发现。事实上，科学家们一直在不断发现新的蛇类物种。例如，在本月早些时候，生物学家发现已知的最大的蛇类——绿水蚺——实际上是两个基因上截然不同的物种。
区分蛇与蜥蜴
许多非蛇类蜥蜴已经独立进化出了一些蛇类特征。有无腿蜥蜴、细长蜥蜴、有毒蜥蜴、具有特化头骨和高度灵活下颌的蜥蜴，以及嗅觉与蛇类相似的蜥蜴。然而，尽管如此，研究人员发现，这些其他蜥蜴类群的进化或多样化速度远远不及蛇类。“蛇类有很多显著的特征，但它们不一定只属于蛇类，”该研究的首席作者、石溪大学进化生物学与生态学助理教授 Pascal Title 表示。同时，“我们也看不到任何一个特征出现后就必然导致大量爬行动物物种产生的持续因果关系。”
研究人员根据近 70,000 次对个体动物胃内容物的观察，分析了蛇类和蜥蜴类饮食的差异。他们确实发现蛇类更倾向于以脊椎动物为食，而蜥蜴则倾向于以昆虫和其他无脊椎动物为食。此外，研究表明，蛇类专注于特定的食物来源，而蜥蜴则更倾向于广谱性。尽管如此，仅凭饮食差异不足以解释蛇类在进化上的如此成功。
“蛇很特别，也很奇怪，”英国巴斯大学的进化生物学家和古生物学家 Nick Longrich 表示，他曾研究过蛇类的多样化，但未参与这项新研究。“我认为，他们在这里成功地量化了这一点。”
芝加哥菲尔德博物馆的爬行动物学家兼助理馆长 Sara Ruane 同意这项新研究具有开创性。“收集到的自然历史信息量和[此处引用的]物种数量之多令人惊叹，”她说。这是一种“更好地理解[蛇类]全球性成功”的令人兴奋的方式。此外，Ruane 补充说，未来许多关于蛇类和蜥蜴的研究很可能都将源于这个令人印象深刻的数据集。
持久的未知
然而，尽管取得了进展，研究作者们仍然被我们尚未了解的一切所困扰。Rabosky 表示，十年的研究和数万个样本证明了“我们对地球上大部分生命的基本生物学了解有多少是多么少”。他表示，即使付出了所有努力，梳理博物馆藏品并汇总遗传数据，在“世界上的许多地区”，我们仍然不知道哪些物种存在，它们的数量是多少，以及它们如何相互作用，尤其是在热带地区。Title 表示同意。“我们仍然对很多物种没有信息，”他说。
Rabosky 指出，这种不足意味着在保护、理解生态系统错综复杂性以及评估人类对世界的影响方面，我们“是在黑暗中摸索”。他表示，为了做得更好，“我们需要大规模地加大我们收集关于动物在自然界中做什么的基本信息的努力。”蛇类可能很快进化成新的形态，但人类可能在它们被发现之前就随意地修剪掉生命之树上的这些萌芽和枝条。
