簡約主義者蛇的 “繩子”體

許秀華

蛇為什么不和同為爬行動物的蜥蜴一樣，有四肢、胸廓，整天像做俯臥撐一樣，四肢朝外撐起肚皮到處走呢？它們?yōu)槭裁催@樣不愛惜自己的肚皮呢？又是如何把自己變成一條“繩子”的？這些問題，科學家們也關注很久了。

當然，這可不是外科整容手術的成就，而是進化的結(jié)果。之前，科學家們認為蛇的祖先像蜥蜴一樣有四肢、胸廓，只是后來“不知出于何種考慮”，把這些都一一舍去了，可能這種“繩子”狀的身材更能適應當時某種環(huán)境。

之所以這樣認為，科學家們解釋說，是因為蛇的Hox基因被破壞掉了。Hox基因不僅讓蛇失去了四肢，同時也讓它們不再像其他爬行動物那樣有頸部、軀干、腰部和其他身體部位的區(qū)分。

不過，今年1月，兩位美國科學家卻發(fā)表了與之截然不同的最新研究成果。

在比較了蛇、蜥蜴、短吻鱷和小鼠單個脊椎骨的形狀后，他們發(fā)現(xiàn)蛇的脊椎骨可不是和繩子一樣各處無差別，而是類似蜥蜴，可分為不同部位。并且與小鼠和短吻鱷比起來，蛇和蜥蜴的相似程度更大。蛇的脊椎骨在同一部位有著和蜥蜴脊椎骨同樣數(shù)量的分節(jié)，這暗示著也許蛇的Hox基因并沒有出現(xiàn)問題。

這只是眼睛看到的，是不是這么回事，還要靠基因說話。比較了蛇和蜥蜴各自那一串Hox基因的異同后，科學家們發(fā)現(xiàn)兩者的Hox基因竟然也很一致。

也就是說，蛇的Hox基因并沒有出現(xiàn)問題，而是蜥蜴和其他動物甩開了蛇，獨立地進化出了更強勁的Hox基因，使得它們長出了四肢以及胸廓。可憐的蛇，被小伙伴們“無情地”拋棄了，只好蹭著肚皮走路了。

這兩種觀點的分歧似乎在于蛇的Hox基因有沒有出現(xiàn)問題。Hox基因到底是什么？

Hox不是一個基因，而是一組基因。Hox基因是發(fā)育生物學里的“名人”，它的中文名字叫做同源異型基因，專門調(diào)控動物的形體發(fā)育。從酵母菌到人類，都可以在基因組里找到它。Hox基因最早是科學家們在研究果蠅發(fā)育時發(fā)現(xiàn)的。

在地球近40億年的生命進化史中，生命經(jīng)歷了從單細胞生物到多細胞生物，由簡單到復雜的過程。多細胞動物不管最后是長成鯨魚那么巨大，還是果蠅那么渺小，生命的初始都是一個單獨的細胞。

這個單獨的細胞經(jīng)過一系列復雜的過程，首先確定出身體的中軸線，然后身體各部位、各組織器官圍繞體軸“各就各位”，神經(jīng)和血管隨后穿插其間。在這個過程中，需要一個強有力的指揮協(xié)調(diào)者，這個“總司令”就是Hox基因。如果Hox基因出了問題，動物就會長得奇形怪狀，像外星來客。

如上圖中，果蠅是雙翅目的昆蟲，只有一對翅膀，后胸的另一對翅膀被一對平衡棒取代。如果Hox基因發(fā)生了突變，就會產(chǎn)生兩對翅膀，成為了果蠅群體里的“外星蠅”。