蛇类的演化之相应器官的“退化”与进化

By yux

摘要：总体上讲，为了适应环境和生活习性的改变，蛇类的演化是一个“退化”的过程，其内

脏器官的退行性变化是最为显著的变化之一.这也是蛇类演化的特殊之处.而伴随着某些器官的

“退化”，蛇类发展了部分器官的进化作为补偿.

关键词：退行性变化；器官进化；补偿

纵观蛇类进化史，蛇类的演化是一个“退化”的过程：无论从外表还是内部的组织、器官都有着不同程度的退化消失现象.最为显著的变化当然是其四肢的缺失以及内脏器官的退行性变化.而对于一些形态结构方面的缺失造成的功能缺失，蛇类也发展了相应器官的进化作为补偿.

需要注意的是，我们总是将那些外部形态上变小甚至消失的过程视为一种退化过程.这里所谓的退化并不是指系统发生上的倒退,而往往是指一种形态结构变小、消失或简单化的过程.我们所说的演化, 是一个生物类群进化的过程，而进化本身强调的就是一种对于周围环境的适应并非形态结构的复杂化.蛇类在一些形态结构方面的缺失也不应该从进步或后退的角度看,更明确的说这是一种适应周围环境而产生的变化.

在化石资料缺少的情况下，研究蛇类的演化主要是通过对现生蛇类形态结构以及它们对环境的适应性进行分析，从而探讨蛇类的起源和进化过程.这也对蛇类部分器官的“退化”与进化方面的研究带来了阻碍,部分研究成果仅停留在理论角度，无法深入实践证明.

1 部分器官的“退化”

蛇类身体上发生退化的不仅仅是四肢,其内部的一些器官也在长期的进化过程中发生了变化,另一些退化消失，这些与蛇类生活的环境所造就的其独特的体形有关.原始蜥蜴进化成蛇，身体直径缩小了，在长度上有一个很大的补偿性增长，这一点对于其内部的器官排列既有利又有弊.细长的身体有利于消化道的存在，直接贯穿身体的消化道具有相当的长度，从而具有了足够的消化面积；消化道不具有折叠，否则食物在消化道内将无法运动.

1.1 内脏器官的“退化”

蛇类细长的身体不利于除消化系统以外的其他器官尤其是成对出现的器官的存在.这些成对的器官往往合二为一；或者其中一个退化消失，另一保留下来；或将左右对称排列改为前后交错排列,总之就是在不影响功能的情况下尽量将各器官容纳于狭小的细长体腔中.如蛇的肝脏伸长，而体积较大的胆囊不是包裹于肝脏中, 而是位于肝脏后部.

心脏位于头至肛门前三分之一处，细长的身体对它的影响并不大。

受细长体腔影响最大的器官主要是肺和肾脏.绝大多数种类左肺退化消失，右肺延长以保证呼吸,同时喉门进化出了肌肉质导管，可以在吞食食物时伸出下颌之外, 以保证在吞食时不致窒息.一些蛇类体内出现了气管肺,即气管软骨环背面具有薄膜突起.该薄膜结构与肺内膜相似,可视为肺的延伸，能提高气体交换能力.有些种类中全肺的长度在体长的3/4左右.肾脏仍然成对出现，但是右肾较左肾大并位于左肾之前，不具膀胱，尿则以一种固体的尿酸形式随时排出.

蛇类演化的过程中，脑变的非常小，只及一只蜥蜴的一半.脑的退化很大程度上是因为四肢消失后，原来控制、协调、指挥四肢活动的这部分大脑便不再需要.不过加长的身体使蛇能够具有较长的脊髓，来保证完成多种反射，足以代替消失的那部分大脑管理后半身的运动.

1.2 部分感觉器官的“退化”

蛇类的一些感官比较退化.除一些生活在雨林中的种类外，蛇类的视觉大都退化，眼往往只能感受光线明暗的变化.眼角膜外具有杯状的透明眼睑，其实就是眼附近较特化的鳞片，与其他鳞片相连，可在蜕皮时一起被替换.这意味着蛇的一生中绝大多数时间是“闭着眼睛”的.晶状体几乎是球形的，在调节时由一组肌肉将晶状体移近或移远视网膜来改变焦距，因此蛇只能观察近处的景象.蛇类的视觉对于运动的物体更敏感；眼球不能转动，因此蛇类往往采取扭动头部的方式改变观察角度.穴居的蛇类几乎是瞎子，相应地，它们大脑中与视觉有关的部分也很退化.

蛇类的听觉也比较退化.由于没有与接受空气震动有关的部件，蛇对于空气中传播的声波非常不敏感，但是蛇类能敏锐捕捉到与其接触的固体或者液体物质的震动.蛇类没有与人类类似的耳，但相关的耳内骨骼是存在的.听觉主要通过下颌感知地面的振动——在爬行过程中下颌是与地面接触的——然后传入内耳而产生.这种听觉对远距离的声源并不敏感.当蛇的肺部具有空气时，外界声波的震动会引起肺部气体的震动，这也能在一定程度上引发蛇类的听觉.

2 部分器官的进化

2.1 部分感觉器官的进化

对于视力差的补偿是许多蛇类具有敏感的红外线感受器，红外感受器分布于全身皮肤中.包括响尾蛇在内的蝮亚科，具有立体热量感受器，能感受热源的距离和方向.这种器官位于两侧鼻孔与眼之间的颊窝中，对红外线很敏感，0.001℃的变化即可被感知，这与许多蛇的夜行生活有关.

蛇类具有较为敏感的嗅觉：犁鼻器.它位于颚前部接近鼻腔的位置，可与舌配合使用，对周围空气中的化学物质颗粒进行感知.蛇类的舌分岔且较深，它经常会伸出舌头将周围环境中的化学物质颗粒勃附于舌端或溶解于舌表面的薄水层中，缩回时插入犁鼻器，犁鼻器将对舌上的物质颗粒进行分析.因此，蛇在静息状态被打破或捕食时最显著的反应就是伸出舌头.而毒蛇也往往凭借嗅觉来找到已经被注射毒液不会逃远的猎物.

2.2 非凡的新陈代谢能力

蛇类具有非凡的新陈代谢能力.这种能力在进化过程中出现得很早：盲蛇，一类较为原始的蛇，在蛇类进化早期便分离出来，他们体内的线粒体基因就已经产生了许多变化.可能就是这些变化使原始蛇类能够降低新陈代谢速率，减少能量消耗.蛇类对新陈代谢的调节能力更是强大.比如，在两餐之间，缅甸蟒几乎让新陈代谢全停，代谢速率降到了已知所有脊椎动物之中的最低水平.而进食过程中蛇的的新陈代谢速率可以增加到原来的45倍.研究认为蛇类能够根据需要调节新陈代谢和器官大小的原因是与基本功能相关的覆盖广泛的基因变化，但这种认知有待进一步证明.

参考文献：

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