一亿多年前，第一批蛇的祖先是小蜥蜴，它们与其他不起眼的小蜥蜴一起生活在恐龙的阴影下。然后，在形式和功能上的一系列创新中，蛇的祖先进化出了可以在地面上滑行的无腿身体、用于寻找和跟踪猎物的高度复杂的化学探测系统以及使它们能够吞咽大型动物的灵活的头骨。

这些变化为过去6600万年来蛇类惊人的多样化奠定了基础，使它们能够迅速利用小行星撞击导致地球上约四分之三的动植物物种灭绝后出现的新机会。

但是，是什么引发了蛇类多样性的进化爆炸(一种被称为适应性辐射的现象)，从而产生了近4,000个生物物种，并使蛇成为进化史上最成功的故事之一?

由密歇根大学生物学家领导的国际团队进行的一项针对蛇的大型新遗传和饮食研究表明，速度就是答案。根据发表在《科学》杂志上的研究，蛇的进化速度比蜥蜴快三倍，与进食、运动和感觉处理相关的特征发生了巨大变化。

“从根本上说，这项研究是关于如何成为进化赢家。我们发现蛇在某些重要方面比蜥蜴进化得更快，这种进化速度让它们能够利用其他蜥蜴无法利用的新机会，”大学说密歇根州进化生物学家丹尼尔·拉博斯基(DanielRabosky)是该论文的资深作者。

“蛇的进化速度更快，而且——我们敢说——比其他一些类群更好。它们多才多艺、灵活，能够专门捕食其他类群无法利用的猎物，”密歇根大学动物学博物馆馆长、麻省理工学院教授拉博斯基说。生态学和进化生物学系。

在这项研究中，研究人员通过对近1000个物种的部分基因组进行测序，生成了最大、最全面的蛇和蜥蜴进化树。此外，他们还编制了关于蜥蜴和蛇饮食的庞大数据集，检查了数以万计保存的博物馆标本的胃内容物记录。

他们将大量的数据输入到复杂的数学和统计模型中，并在大量计算机能力的支持下，分析蛇和蜥蜴在地质时期的进化历史，并研究各种特征(例如无肢)是如何进化的。

这种多管齐下的方法表明，虽然其他爬行动物已经进化出许多类似蛇的特征——例如，25种不同的蜥蜴类群也失去了四肢——但只有蛇经历了这种程度的爆炸性多样化。

以澳大利亚的无腿壁虎为例。

像蛇一样，这种蜥蜴失去了腿，进化出了灵活的头骨。然而，数百万年来，这种生物几乎没有发生多样化。没有进化爆炸——只有几个物种在澳大利亚内陆勉强维持生计。

因此，蛇似乎有一些特殊之处，使它们能够在进化中赢得大奖。也许它们基因中的某些东西使它们在进化上具有灵活性，而其他有机体群体则受到更多限制。

“蛇的一个突出特点是它们的生态多样性：在地下挖洞，生活在淡水、海洋和几乎所有可以想象的陆地栖息地，”该研究的合著者、乔治华盛顿大学生物学副教授亚历山大·皮伦(AlexanderPyron)说。“虽然有些蜥蜴会做一些这样的事情——而且蜥蜴的数量比蛇多得多——但在大多数地方的大多数栖息地中，蛇的数量要多得多。”

适应性辐射的最终原因或触发因素是生物学中的一大谜团。就蛇而言，很可能有多种影响因素，而且可能永远无法将它们分开。

该研究的作者将这一进化史上一次的事件称为宏观进化奇点，其原因“未知，也许不可知”。

宏观进化奇点可以被视为突然转变为更高的进化齿轮，生物学家怀疑这些爆发在地球生命的历史中反复发生。开花植物的突然出现和随后的主导地位是另一个例子。

就蛇而言，奇点始于几乎同时(从进化的角度)获得细长的无腿身体、先进的化学检测系统和灵活的头骨。

这些关键的变化使蛇作为一个群体能够追求更广泛的猎物类型，同时使个别物种进化出极端的饮食专业化。

今天，有用致命毒液攻击的眼镜蛇、压缩猎物的巨型蟒蛇、猎杀沙漠蝎子的铲鼻穴居蛇、捕食高空蜗牛和青蛙卵的细长树蛇、被称为“粘液蛇”的细长树蛇、有尾海蛇在珊瑚礁缝隙中探寻鱼卵和鳗鱼等等。

拉博斯基说：“我们的主要结果之一是，蛇的摄食生态发生了深刻的转变，使它们与其他爬行动物完全分开。”“如果有一种动物可以吃，很可能某些蛇在某个地方已经进化出了吃它的能力。”

在这项研究中，研究人员通过查看60,000多个蛇和蜥蜴标本的现场观察和胃内容物记录(大部分来自自然历史博物馆)，深入了解了蛇的饮食偏好。贡献的博物馆包括密歇根大学动物学博物馆，该博物馆拥有世界上最大的蛇标本研究收藏。

研究称：“博物馆标本为我们提供了一个令人难以置信的窗口，让我们了解生物体如何在自然界中生存。对于像蛇这样的神秘动物，几乎不可能以任何其他方式获得此类数据，因为很难直接观察它们的很多行为。”石溪大学的共同主要作者PascalTitle于2018年在密歇根大学完成了博士学位。

该研究的20位作者来自美国、英国、澳大利亚、巴西和芬兰的大学和博物馆。