蛇的四肢并非由进化而来,而是其他动物长出了四肢

蛇的四肢并非由进化而来,而是其他动物长出了四肢

蛇没有脖子、肩膀、手臂、臀部、腿或任何其他常见的脊椎动物身体部位——但这并不意味着它们是简单的动物。一项新研究表明,它们的进化方式可能与科学家们想象的完全不同。

长期以来,科学家一直认为,蛇之所以进化出细长无肢的体形,是因为Hox基因被破坏了。Hox基因是一组帮助确定脊椎动物身体结构的基因蓝图。Hox 表达的变化被认为是推动新身体形态进化的主要机制。在小鼠和人类中, Hox基因决定了我们的颈部、躯干、腰部、骶骨和尾部区域沿着头到尾轴线的位置。由于蛇没有大部分这些独特的区域,所以人们认为Hox基因在蛇祖先中被破坏了,导致它们的体形与四足蜥蜴祖先相比变得简单。内布拉斯加大学林肯分校和印第安纳大学的科学家在本月发表在《自然》杂志上的一篇新论文中颠覆了这一理论。

如果Hox基因的缺失导致蛇进化成纤细、无肢的形态,那么科学家们预计蛇类脊椎形状与其他动物相比差异会更小,正如这项研究的作者之一、内布拉斯加州大学林肯分校的 Jason Head 在一份声明中解释的那样。他们比较了蛇类和有肢蜥蜴,结果发现完全相反:“蛇类的脊椎区域数量和位置与有肢蜥蜴相同,”Head 说。

然后,研究人员将蛇的脊椎与Hox基因表达进行了比较,发现两者相匹配。这表明Hox基因仍在蛇类身体中发挥作用——只不过,它们控制着蛇的细微曲线的组织,而不是形成颈部和腰椎等身体部位。所以蛇毕竟没有失去身体部位。更准确的说法是哺乳动物和鸟类通过某种方式增强Hox表达而获得了这些部位。印第安纳大学的共同作者 P. David Polly 指出,这颠覆了进化事件的顺序。

研究人员利用统计分析得出了有关基因功能和体形的结论。他们还研究了化石,海德说这至关重要——基因并不能说明全部情况。

“基因功能分析是必要的,但对研究进化转变来说还不够,”他说。“为了充分了解新身体形态进化的机制,研究现代和化石生物的解剖学至关重要。”

他们的论文于 1 月 5 日发表在《自然》杂志上。

参考文献:蛇体形态的进化揭示了羊膜动物Hox基因功能的同源性。DOI:10.1038/nature14042

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