為什麼哺乳動物沒有進化出蛇而其它脊椎動物卻不停進化出蛇?
蛇這種沒有四肢,靠肚皮行走的動物群體,在我們看來好像不是很方便,但其實這些動物相當靈活,它們僅靠蛇形這一種形態就生活在地球上的各種環境中。蛇的種類繁多,它們適應地面到地下,再到水下,再到樹上,甚至是飛行,蛇類無所不能,而它們的身體只是做了一些簡單地調整而已,就能適應所有不同的生活方式。
蛇形通常描述沒有四肢且呈現細長形態的動物,如果我們把蛇形動物當作蛇的話,那麼幾乎所有類群的脊椎動物都在不停獨立進化出蛇,只有一種除外,那就是哺乳動物。
魚類有黃鱔、鰻魚等呈現蛇形動物,兩棲類有蚓蠑螈,而常規的蛇屬於爬行類──這是最喜歡出現蛇形的群體,僅有鱗目就至少獨立進化了26次蛇形。
△ 埋眼蚓蠑螈
很多人可能會說,鳥類中不也沒有像蛇一樣的物種存在嗎,其實鳥類可以視為爬蟲類,但是哺乳類不行。
所以,整個脊椎動物大家庭裡,我能想到的就只有哺乳動物沒有進化出蛇形動物,披著皮毛的蛇,想想畫面太美了。
那麼有趣的問題是,為什麼哺乳類動物沒有演化出蛇形的物種呢?
在進入主題之前,我們必須要了解一點,蛇形脊椎動物全部都被認為是在進化過程中失去四肢或魚鰭的,它們的祖先都是「正常的」動物。
哺乳類動物是否有失去四肢的壓力?
我覺得哺乳類動物肯定是有失去四肢的壓力的,因為根據蛇類失去四肢的演化假設,哺乳類也在經歷同樣的事情。
目前主要有兩個假設來解釋蛇如何失去四肢的:
一個是爬行動物從陸地進入了水中,為了減少四肢製造的阻力,他們逐漸退化了四肢,並在之後輻射到了陸地;
△ 蛇類進化示意圖
另外一個假設也是為了減少阻力,不過不是進入了水中,而是為了在泥巴中挖洞,爬行動物用身體挖洞,並失去四肢以減少在洞中活動時的阻力。
我們很難說出具體哪一種解釋才是正確的,或許這兩種不同的情況都會製造出不需要四肢的蛇形動物。
很明顯,哺乳動物也在這兩種環境下謀生活。
挖洞的哺乳動物就別提了,哺乳動物天生就是挖洞選手,但沒有哺乳動物會用身體去挖,而是靠四肢;同時隨著恐龍的滅絕,哺乳動物也一次次嘗試進入水中,但即便海洋哺乳動物也沒有一種選擇失去四肢,它們最多是選擇退化掉後肢,而保留前肢(變成了鰭狀)。
△ 鯨魚的尾鰭不是後肢,它們的後肢退化了,隱藏在脂肪中
另外,雖然哺乳動物是在白堊紀-古近紀滅絕事件(K-Pg滅絕-6500萬年前)後崛起並逐漸輻射到各種生態位中,看似進化的時間不是很長,但實際上哺乳動物存在的時間非常久遠,至少2億年歷史,和恐龍出現的時間差不多。
換句話說,哺乳動物應該有足夠的時間來進化出各種形態才是,但是相當實用的蛇形卻從來沒有出現過。
為什麼哺乳動物沒有變成蛇形?
關於哺乳動物為何沒有變成蛇形,我並沒有找到相關研究,不過哺乳動物確實和其它動物有些不同。
首先,哺乳動物的脊椎缺乏水平擺動的能力,擅長垂直擺動,而所有的蛇形動物都是水平擺動的。
鯨豚類應該是目前最接近蛇形的了,它們在形態上就像鯊魚一樣,但如果你仔細觀察它們的遊動方式,你就會發現,鯨豚類是上下擺動尾鰭的,而鯊魚是左右擺動尾鰭的。
△ 失去四肢的哺乳動物可能要這麼爬行
我不知道水平擺動身體和蛇形之間是否有必然聯繫,但哺乳動物要變成水平擺動肯定是很難的。
其次,所有蛇形動物都是變溫的,而哺乳類是恆溫的。
恆溫動物需要攝取大量的食物來維持體溫,而蛇形對這個需求非常不友善。
一方面是隨著身體變長,同等體積的情況下表面積會增加,這會導致熱量流失加快,意味著恆溫動物要變成蛇形的話,必須吃更多的食物才行。
有一些身體纖細修長的哺乳動物,例如鼬科動物,它們燃燒的卡路里是球形哺乳動物的兩倍,不過好在它們捕獵的效率也相當高。
另一方面,你會發現主動出擊的蛇形動物基本上沒有,它們更傾向於伏擊,等獵物靠近利用肌肉彈射快速發動致命一擊。
這是因為滑行的效率確實沒有四肢移動來得高,所以失去四肢的蛇形動物,選擇伏擊會比較合理。
但是,這種方式很容易就三天餓九頓。
變溫動物可以忍受這種飢餓,但是恆溫動物不行,這可能確實是很關鍵的一點,或許鳥類也是因此沒有出現長條形的物種。
還有一點,就是幾乎所有哺乳類都有7塊頸椎,而那些進化成蛇形的動物的近親有各種數量的頸椎。
7塊頸椎在哺乳動物的演化過程中保持了高度一致性,只有樹懶和海牛是例外,它們被認為是高度特化的哺乳動物。
△ 霍加狓(左)和長頸鹿(右)的頸部長度相差很大,但都有七塊頸椎
這項特性意味著哺乳動物脖子、軀幹過渡的位置有很強的發育限制,這很可能也是阻擋蛇形發育的原因。
另外,哺乳類在演化史上從來沒有失去前肢,很可能就是跟這個發育限制有關。
最後
需要指出的是,討論一種形態為何從來沒有在某個群體中出現,其實就像在討論為什麼中彩票的是他而不是你一樣,沒多少意義。
不過,透過這種話題,我們可以討論哺乳類和其它脊椎動物有何不同,還蠻有趣的事!