蛇这种没有四肢,靠肚皮行走的动物群体,在我们看来好像不是很方便,但其实这些动物相当灵活,它们仅靠蛇形这一种形态就生活在地球上的各种环境中。
蛇的种类繁多,它们适应地面到地下,再到水下,再到树上,甚至是飞行,蛇类无所不能,而它们的身体只是做了一些简单地调整而已,就能适应所有不同的生活方式。
蛇形通常描述没有四肢且呈现细长形态的动物,如果我们把蛇形动物当作蛇的话,那么几乎所有类群的脊椎动物都在不停独立进化出蛇,只有一种除外,那就是哺乳动物。
鱼类有黄鳝、鳗鱼等呈现蛇形动物,两栖类有蚓螈,而常规的蛇属于爬行类——这是最喜欢出现蛇形的群体,仅有鳞目就至少独立进化了26次蛇形。
△ 埋眼蚓螈
很多人可能会说,鸟类中不也没有像蛇一样的物种存在吗,其实鸟类可以视为爬行动物,但是哺乳类不行。
所以,整个脊椎动物大家庭里,我能想到的就只有哺乳类没有进化出蛇形动物,披着皮毛的蛇,想想画面太美了。那么有趣的问题是,为什么哺乳动物没有进化出蛇形的物种呢?在进入主题前,我们必须要了解一点,蛇形脊椎动物全部都被认为是在进化过程中失去四肢或者鱼鳍的,它们的祖先都是“正常的”动物。
哺乳动物是否有失去四肢的压力?
我觉得哺乳动物肯定是有失去四肢的压力的,因为根据蛇类失去四肢的进化假设,哺乳动物也在经历同样的事情。目前主要有两个假设来解释蛇如何失去四肢的:一个是爬行动物从陆地进入了水中,为了减少四肢制造的阻力,他们逐渐退化了四肢,并在之后辐射到了陆地;
△ 蛇类进化示意图
另外一个假设也是为了减少阻力,不过并不是进入了水中,而是为了在泥巴中挖洞,爬行动物用身体挖洞,并失去四肢以减少在洞中活动时的阻力。
我们很难说具体哪一种解释才是正确的,或许这两种不同的情况都会制造出不需要四肢的蛇形动物。
很明显,哺乳动物也在这两种环境下谋生活。
挖洞的哺乳动物就别提了,哺乳动物天生就是挖洞选手,但没有哺乳动物会用身体去挖,而是靠四肢;同时随着恐龙的灭绝,哺乳动物也一次次尝试进入水中,但即便海洋哺乳动物也没有一种选择失去四肢,它们最多是选择退化掉后肢,而保留前肢(变成了鳍状)。
△ 鲸鱼的尾鳍并不是后肢,它们的后肢退化了,隐藏在脂肪中
另外,虽然哺乳动物是在白垩纪-古近纪灭绝事件(K-Pg灭绝-6500万年前)后崛起并逐渐辐射到各种生态位中,看似进化的时间不是很长,但实际上哺乳动物存在的时间非常久远,至少有2亿年历史,和恐龙出现的时间差不多。
换句话说,哺乳动物应该有足够的时间来进化出各种形态才是,但是相当实用的蛇形却从来没有出现过。
为什么哺乳动物没有变成蛇形?
关于哺乳动物为何没有变成蛇形,我并没有找到相关研究,不过哺乳动物确实和其它动物有一些不同。
首先,哺乳动物的脊椎缺乏水平摆动的能力,擅长垂直摆动,而所有的蛇形动物都是水平摆动的。
鲸豚类应该是目前最接近蛇形的了,它们在形态上就像鲨鱼一样,但如果你仔细观察它们的游动方式,你就会发现,鲸豚类是上下摆动尾鳍的,而鲨鱼是左右摆动尾鳍的。
△ 失去四肢的哺乳动物可能要这么爬行
我不知道水平摆动身体和蛇形之间是否有必然联系,但哺乳动物要变成水平摆动肯定是很难的。
其次,所有蛇形动物都是变温的,而哺乳动物是恒温的。
恒温动物需要摄入大量的食物来维持体温,蛇形对这个需求非常不友好。
一方面是随着身体变长,同等体积的情况下表面积会增加,这会导致热量流失加快,意味着恒温动物要变成蛇形的话,必须吃更多的食物才行。
有一些身体纤细修长的哺乳动物,比如鼬科动物,它们燃烧的卡路里是球形哺乳动物的两倍,不过好在它们捕猎的效率也相当高。
另一方面,你会发现主动出击的蛇形动物基本没有,它们更倾向于伏击,等猎物靠近利用肌肉弹射快速发起致命一击。
这是因为滑行的效率确实没有四肢移动来得高,所以失去四肢的蛇形动物,选择伏击会比较合理。
但是,这种方式很容易就三天饿九顿。
变温动物可以忍受这种饥饿,但是恒温动物不行,这可能确实是很关键的一点,或许鸟类也是因此没有出现长条形的物种。
还有一点,就是几乎所有哺乳动物都有7块颈椎,而那些进化成蛇形的动物的近亲有各种数量的颈椎。
7块颈椎在哺乳动物的进化过程中保持了高度一致性,只有树懒和海牛是例外,它们被认为是高度特化的哺乳动物。
△ 霍加狓(左)和长颈鹿(右)的颈部长度相差很大,但都有七块颈椎
这一特性意味着哺乳动物脖子、躯干过渡的位置上有很强的发育限制,这很可能也是阻挡蛇形发育的原因。另外,哺乳动物在进化史上从来没有失去过前肢,很可能就是和这个发育限制有关系。
最后
需要指出的是,讨论一种形态为何从来没有在某个群体中出现,其实就像在讨论为什么中彩票的是他而不是你一样,没多少意义。不过,通过这种话题,我们可以讨论哺乳动物和其它脊椎动物有何不同,还是蛮有趣的事情!
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