蛇退化四肢的基因找到了！3个异常基因，让蛇再也无法“站起来”

为何蛇不靠腿，而靠肚皮移动？四条腿的蛇，你见过吗？事实上，蛇以及它们的祖先曾经是有四肢的。

在大自然中，千奇百怪的物种有很多，但大多有迹可循。但是，有2种动物非常清奇，和其他生物格格不入，一个是章鱼，很难找到体态特征和其相似的生物，甚至有人怀疑它是不是天外来物；另一个则是蛇类，最大的特点就是不用腿，而是用肚皮移动。这也使得章鱼和蛇的起源和演化备受人们关注。这次我们就来聊一聊：“为什么蛇的腿退化掉了？”以及“蛇是如何一步步走到现在这副模样的？”

蛇的演化

从生物分类学的角度来看，现在我们所看到的蛇属于动物界-脊索动物门-爬行纲-有鳞目-蛇亚目。生物分类学实际上也是体现了这个物种的演化路径，换言之，现代的蛇实际上是从爬行纲逐渐演化而来。

爬行纲的辉煌是从2.52亿年前开始，当时地球上发生了二叠纪-三叠纪灭绝事件，这是地球历史上规模最大的一次生物大灭绝。在这之后，地球的陆地都合并到了一起，成为了一整块大陆，史称：盘古大陆。盘古大陆中间呈现出了沙漠化的环境，十分干旱。

对于生物而言，善于利用水分个体，存活下来的概率更高。这对于爬行动物而言，是绝对的乐土，不仅如此，在当时的海洋中，鱼龙目动物也在崛起，它们也是爬行纲动物演化而来。而此时准备要制霸地球的主龙类动物也在崛起，它们也是从爬行纲动物演化而来。主龙类动物后来就是我们常说的恐龙。在接下来漫长的2亿年里，恐龙占据了绝对的统治地位。

一直到6500万年前，一颗直径10公里左右的小行星撞上了地球，扬起尘土遮蔽了阳光，同时此刻也出现了大规模的火山喷发，引发了距离我们最近的一次生物大灭绝。

在这次大灭绝之后，恐龙逐渐淡出历史舞台，但爬行纲却没有。这是因为爬行纲并不只有恐龙，爬行纲实际上是一个并系群，有许多的演化分支，其中最大的一个目是有鳞目，包含了许多我们熟知的动物，比如：壁虎类、鬣蜥–硬舌类、蜥蜴类、蛇蜥类、蛇类等等，连曾经海洋中的顶级掠食者沧龙，也属于有鳞目。

某种程度上说，沧龙也算是现代蛇类的近亲了，而沧龙是有四肢的，沧龙主要活动的年代是距今1.05亿年到距今6500万年之间，与现代蛇的起源时间几乎是重叠。

通过考古化石来看，科学家们确实也发现了带有后肢的蛇化石。由于爬行纲早期都是有四肢的，再加上只有后肢的化石，我们起码可以得到这样的结论，蛇类首先是有四肢的，只是后来演化过程中，逐渐退化掉了，而且前肢和后肢的退化并不是同时的，而是先退化掉前肢，之后才退化掉后肢。那么问题来了，蛇退化掉四肢的原因到底是什么？

基因层面

如果从演化的层面来看，物种的演化是没有方向性的，根本原因其实是基因突变是随机的。每个物种在遗传过程中都有一定的突变概率，随后在自然选择中，那些适应环境的性状被逐渐筛选下来。

因此，蛇类退化掉四肢的核心原因其实是：基因突变。那么具体是哪些基因发生了改变呢？

科学家发现，绝大多数的脊椎动物都受到Hox基因的调控，其中HoxC-6基因和HoxC-8基因的表达可以让身体的大部分发生延伸。而如果缺失HoxC-6基因的表达，就会缺少前肢。

通过这个发现，我们可以得出这样的结论，蛇类的祖先还是四条腿时，发生了HoxC-6基因缺少的情况，前肢因此而消失。那后肢又是咋回事呢？

科学家通过研究就发现，后肢的正常发育与Shh基因（Sonic hedgehog）有关。不过，蛇的后肢正常发育需要Shh基因正常表达，这需要一段英文缩写为ZRS的序列控制，它也被我们称为增强子。当两者特异性结合的时候，蛇的后肢就可以很好地发育。

实际上，现在的蛇类依然可以观察到后肢退化的痕迹。

科学家曾经把蟒蛇的ZRS序列替换到小鼠的ZRS上，结果小鼠原本的后主部位就如同蟒蛇的一样，几乎消失殆尽，留下和蛇后肢退化痕迹一样组织。

这说明，蛇在演化过程中，ZRS序列发生了突变，使得它没有办法让Shh基因正常表达，从而丧失后肢。

总结

也就是说，蛇早期的祖先是存在着四肢的，现在没有是演化的结果。在整个演化的过程中，蛇的前肢是因为缺失了HoxC-6基因的表达而消失的，而后肢是因为ZRS序列突变，导致Shh基因无法正常表达而丧失的。其中，蛇的前肢和后肢不是同时消失的，并且蛇的后肢消失的痕迹还可以在现在的蛇身体组织上找到。

客观地说，我们现在还无法搞清楚：蛇为什么会有这样的演化路径？只能说，拥有这两种突变的蛇，在当时的环境下，比其他拥有四肢的蛇更具有生存优势，久而久之，它们幸存了下来，而那些拥有四肢的蛇却消失了，或者演化成了其他生物。