为什么蛇要把腿进化掉，用肚子行走？
圣经上说： 蛇因为引诱夏娃吃了禁果犯下了罪孽。为了对蛇施以惩戒，上帝便对它下了诅咒，使其永远失去了腿。 显然，这不可能是蛇没腿的真实原因。 事实上，大约 1.5 亿年前，蛇都是用发达的腿四处游荡。 并且作为爬行纲的典型代表，现代的蛇也依然具有躯干、器官细长、体表覆盖鳞片、四肢退化等显著特征。 但是！蛇为什么现在变成没有腿了呢？ 这其实是古生物学领域一个经久不衰的谜团。 科学家们普遍认为，蛇类肢体形态的消失与表达基因序列的改变有关，这种改变破坏了一种关键的肢体增强器的功能。 也就是说，基因的变化，决定了“蛇腿”的有无。 并且从考古发现的有后肢但没有前肢的蛇化石表明，蛇类首先失去了产生前肢的能力。因此研究人员通常将蛇类失去前肢和失去后肢作为独立的进化事件进行了研究。 脊椎动物有一个共同的祖先，具有相似 DNA 序列的物种从最近的共同祖先进化而来，数百万年以来的基因突变影响了它们之间的变异。 随着时间的推移，亲缘关系更远的生物体通过突变积累了更多的 DNA 序列差异。 其中的有害突变会阻碍生物体的适应性及其生存和繁殖能力，不太可能传递给下一代。 但是，可以通过自然选择收集为生物体带来优势的突变，则为蛇谱系中发生的变化可能为生存和繁殖提供了优势。 根据研究发现，调节脊椎动物身体计划的这一组基因成员，就是Hox基因。 而蛇为生存和繁殖提供优势，突变的Hox基因引起了遗传变异。 一般来说，Hox基因沿动物长轴的表达为前后组织规范提供了基础，这种规范的表达导致头部成为头部，后部成为后部。Hox基因的突变会使身体的一部分变形。其作用机制主要是调控其他有关于细胞分裂、纺锤体方向等部位发育的基因。 例如：小白鼠会生长出一系列特定的椎骨，包括13个带有肋骨的胸椎节段和6个没有肋骨的腰椎节段。但当科学家培育出缺乏 Hox10 基因的小鼠时，这些小白鼠就会在腰椎节段上长出小肋骨。 而在大多数脊椎动物中，前肢也是出现在基于Hox基因表达的特定组合的组织中。前肢在HoxC-6表达域的正前方（头部）发育。 当HoxC-6和HoxC-8同时表达时，椎骨被调节为胸椎。在几乎所有的蛇中，HoxC-6和HoxC-8的表达区域是沿着身体的大部分延伸。当HoxC-6表达缺失时，就会没有组织成为前肢。 蛇的四足祖先可能缺少HoxC-6，而HoxC-6是蛇的组织发育为前肢的信号。经过许多代蛇类的进化后，HoxC-6的RNA表达向头部延伸，消除了前肢芽的形成。 蛇的后肢受另一种调节机制的控制。 研究表明，一种名为sonic Hedgehog的基因的表达时间对正常的后肢发育至关重要。 科学家发现，sonic Hedgehog的突变会导致果蝇胚胎的畸形，使得果蝇幼虫表皮上的齿状突起变得密集——因为它们看起来实在很像刺猬，科学家也就以“刺猬”来命名这些基因了。 围绕着这个基因，还有大量起调控作用的DNA片段左右着动物肢体的发育。其中有一类特殊的序列能够与特定的蛋白质结合，从而促进基因的表达，这些序列被称为增强子。 在蛇的后肢发育过程中，音猬因子的表达受到一种名为ZRS的增强子控制。 在研究中，研究人员为了确定这些基因突变的后果，利用基因组编辑方法CRISPR，将来自其他各种脊椎动物的ZRS插入小鼠体内，替代小鼠的调节因子。 当插入来自其他哺乳动物的ZRS时，小鼠四肢发育正常。甚至当他们插入来自鱼的ZRS时，小鼠也发育出了正常四肢。然而，当研究人员用Python或眼镜蛇的ZRS替代小鼠的ZRS时，则四肢发育异常。如果调节序列被完全删除，小鼠将没有脚。并且，突变小鼠异常肢体的外观与蟒蛇基本后肢的组织非常相似。 因为，分析蟒蛇在与其他脊椎动物相对应的身体其他部位表达功能性的声波刺猬RNA，而不是在后肢区域，所以声波刺猬基因被认为在蛇的后肢丧失中起着关键作用。