[读懂科学]蛇的腿是何时如何消失的？

Published 05 Jul.2023 11:45(KST)

中国研究团队揭示遗传原因

有“蛇足”一词，指多余的言行。这一说法是借用即使没有腿也能行动自如的蛇的身体特征而来。像这样，蛇在脊椎动物中极为罕见地没有四肢，却拥有细长的身体。这究竟是在何时、如何形成的？科学家近日具体揭示了其遗传学原因，引发关注。

▲ 栖息于韩国本土的“细蛇”（照片由李相哲博士提供）

国际学术期刊《科学》（Science）上月20日报道称，中国科学院成都生物研究所研究团队通过对蛇的基因进行分析，发表了有望解开这一疑问的研究结果。蛇的身体极其细长，仅有一个肺，并依靠舌头嗅闻气味，尤其是没有四肢。然而，这种蛇类身体构造为何如此特殊，一直未有定论。此前仅存在一些假说，例如蛇由海洋生物演化而来，因此没有四肢；或作为陆生动物主要在地下生活，因而在进化过程中失去四肢等。

为查明蛇的身体特征在遗传和进化上的成因，研究团队采集了隶属12个科、14个物种的蛇类基因，分析其约1.5亿年的进化历史过程，并参考了此前对11个物种完成的基因分析结果。

结果显示，研究团队在所有蛇类基因中发现，负责调控脊椎动物四肢发育的PTCH1基因有多达三个部位存在脱氧核糖核酸（DNA）缺失。与以往研究仅停留在“推测”层面不同，本次研究明确锁定了直接参与蛇类四肢退化、仅以痕迹器官形式残留的相关基因，并通过动物实验予以验证。研究人员在小鼠体内诱导出与蛇相同的PTCH1基因突变后确认，小鼠的趾骨明显变短。

关于蛇类其他遗传特征的研究结果也颇受关注。科学家一直认为蛇已丧失视觉基因，因为蛇只能看清极近处的物体，而且无法立体成像。然而本次研究证实，蛇依然保有相关基因。研究团队推测，由于原始蛇类生活在地下，其进化早期视觉基因的活动就已被抑制。此外，蛇具备出色的高频听觉能力也与此相关，研究还确认，蛇在进化过程中出现了调节耳骨的基因变异，使其对震动更加敏感。

同时，研究团队还发现，蛇缺失了DNAH11和FOXJ1这两个基因。它们在其他脊椎动物中负责在胚胎阶段形成两个肺等对称结构，使身体呈对称发育。