专家解读蛇前世今生　甘肃800万年前化石揭秘

原标题：东西问·世界中国年丨易鸿宇：蛇年说蛇，蛇如何演化而来？

中新社记者　孙自法

2025年是中华民族传统的蛇年，十二生肖之中，蛇是唯一的爬行动物。蛇在动物中如何分类？它是怎样起源演化的？蛇为什么没有足？蛇化石发现研究有何重要进展，还有哪些未解之谜？……乙巳蛇年即将到来，这些话题颇受关注。

中国科学院古脊椎动物与古人类研究所(古脊椎所)副研究员易鸿宇致力于蛇类、蜥蜴类起源研究，她近日在北京接受中新社“东西问”专访，以科学家视角蛇年说蛇，解读蛇的“前世今生”。

现将访谈实录摘要如下：

中新社记者：该怎样科学定义蛇这类动物？蛇的种类、数量及分布情况如何？

易鸿宇：蛇和人类等哺乳动物一样，同属于脊椎动物，是脊椎动物中的爬行动物。根据动物分类学，蛇属于脊索动物门、爬行纲、有鳞目，在有鳞目中，蛇与蜥蜴亲缘关系很近。

蛇是一类无四肢、身体拉长且覆盖角质鳞片的冷血变温动物。虽然鳄鱼、一些鸟类身体上也有部分鳞片，但它们归类上均不属有鳞目。蛇、蜥蜴与其他具有鳞片的动物相比，重要区别体现在牙齿、下颌等捕食结构上不同。另外，绝大部分蛇类在生活习性上是“多面手”，能在陆地和水(海)里生活，能爬树会游泳，但生物分类上并不属两栖类动物，而是具备水栖和陆栖生活习性的普适型或广适性的爬行动物。

如今，人们虽然在城市很少见到蛇，但作为生态系统的重要组成，蛇在大自然中广泛存在且种类丰富。统计显示，全球已知蛇类有4000多种，广泛分布于除南极洲以外的所有大陆。根据现代基因学建设的全球数据库，蛇的数量与种类每年都在增加。蛇和蜥蜴加起来共有上万种，这个数量和现生鸟类基本在一个数量级，因此是非常强大的物种。

地球上现生最大的蛇为亚马逊丛林里的森蚺，其最长可达8米至10米，体重可达近130公斤。蛇化石中迄今发现最大的为印度发现的“婆苏吉”巨蛇，据研究推测它可能长达15米；目前所知最小的蛇为盲蛇，这是一种像蚯蚓大小的、掘穴的蛇，只有十几厘米长，最小的体重不到1克。

此外，在毒性方面，演化早期的蛇类基本无毒，现生大多数蛇类也没有毒牙、毒液。少数毒蛇和极少数剧毒蛇，是蛇类根据环境适应性需要演化出来的。

2025年1月22日，广州长隆野生动物世界内的蛇馆“金蛇秘境”经升级改造后正式开馆迎客。图为蛇馆内的蛇类科普装置吸引游客。中新社记者　陈骥旻　摄

中新社记者：从目前的化石发现研究看，蛇是如何起源演化的？经历了哪些关键阶段？演化进程中蛇足又是怎样消失的？

易鸿宇：研究表明，蛇起源于距今1亿年左右的中生代，也就是通常所说的恐龙时代。目前，学界普遍认可的最早蛇类化石，主要是发现于南美洲阿根廷巴塔哥尼亚高原、已经具有拉长身体和非常特化头部的蛇化石，其生活年代大约为距今9000万年前，这种早期的蛇类长有后肢(后足)，但前肢已消失。

同一时期，除南美洲发现古老的早期蛇化石外，中东地区也发现有主要生活在海洋中的蛇化石。

蛇四肢(四足)的消失，则与其生态适应性演化相关。蛇在起源演化过程中，出于对一些特定环境的适应改变而丢失了四肢，比如蛇在陆地土壤中掘穴和在水(海)里游泳，需要减少阻力而演化出四肢消失的流线型身体，从而形成演化上的适应性优势。其实这在自然界不是特别奇怪的现象，在蛇的“亲戚”——蜥蜴类群特别是穴居的蜥蜴当中，也有不少在演化中丢失了后肢、拉长了身体。

至于蛇类如何起源而来，学界仍有争论，主流观点包括陆生掘穴起源说和水(海)生起源说。有很多学术研究表明，蛇类和穴居生物有相似的起源演化特点；也有观点认为，蛇类起源与水(海)生适应性演化相关，拉长的流线型身体在水中阻力很小。目前来说，水(海)生蛇类化石相对少一些，陆生掘穴起源说的化石证据链更长、更丰富，来自基因学方面的证据也更多。

概括而言，在距今1亿多年前，蛇与“近亲”蜥蜴由共同祖先演化而来，两者随后各自演化；距今9000万年前，蛇演化丢失了前肢，仍有后肢；距今8000万年前，蛇继续演化又丢失了后肢，由此成为无足爬行动物并延续至今。

到了白垩纪末期小行星撞地球致恐龙大灭绝后，并未完全灭绝的蛇类在新生代经历适应性辐射，蛇的数量、身体形态和分布范围都产生飞跃，数量非常多，分布也非常普遍。学界主流观点认为，这可能和新生代气候变化以及草原生态环境的形成与扩张有关。

中新社记者：中国蛇化石有何重要发现及研究成果？有什么特色的蛇类属种？

易鸿宇：近年来，随着中国野外科研工作的深入和技术手段的进步，蛇类化石发掘研究蓬勃开展，科研队伍越来越多。

中国目前发现最早的蛇化石属于蛇类演化的第二个关键阶段，即白垩纪末期小行星撞地球致恐龙大灭绝后，距今约1800万年的新生代中新世。该蛇化石出自山东山旺地区一种硅藻土岩石里面，被命名为“硅藻中新蛇”。

比“硅藻中新蛇”年代稍晚的蛇化石，是发现于甘肃临夏盆地、被命名为“临夏沙蚺”的化石，这是中国科学院古脊椎所团队在第二次青藏高原综合科学考察中新发现的蛇化石标本。“临夏沙蚺”因适应干旱环境而非常特别，它的适应性辐射可能和青藏高原的隆起及气候变化有紧密关系。

至于中国的特色蛇类属种，生活在青藏高原上的温泉蛇比较有代表性。众所周知蛇怕冷，冬天要冬眠，一般情况下不会分布在高海拔、高寒环境中。温泉蛇很聪明，灵活地选择生活在青藏高原温暖的温泉水中，从而克服和适应了整体很寒冷的环境。此外，它们的基因组可能对高原环境也有一些特别的适应，值得后续进一步开展研究。期待今后能在野外工作中发现温泉蛇相关化石，破解其如何迁徙走上青藏高原的问题。

中国科学院古脊所标本馆收藏的一件200多万年前的蛇化石标本　中新社记者　孙自法　摄

中新社记者：蛇类起源演化进程中，还有哪些未解之谜？未来相关研究有何规划？这方面如何开展国际交流合作？

易鸿宇：作为演化树上的“近亲”，蛇和蜥蜴同源演化不仅有化石上的证据，也有基因学上的证据。目前，三叠纪发现最早的有鳞目化石，可以说是蛇和蜥蜴的共同祖先，有鳞目化石证据和现代基因学研究推测的时代一致。此外，在中国有些地方，蜥蜴被称为“四脚蛇”，这也是人们对于蛇与蜥蜴同源的一种朴素认知。

虽然蛇类起源演化研究已取得重要突破和进展，但还有一系列待解谜团，主要包括：

一是蛇从有鳞目中某一支系演化出来，但究竟是哪个支系目前并不清楚，仍有争议；从拥有完整四肢到前肢、后肢逐渐消失的演化进程，相关化石证据也有待发现。

二是蛇类从中生代起源到新生代中新世繁盛，这个演化过程中，如何从美洲大陆向欧亚大陆迁徙扩散？什么时候到达亚洲尤其是东亚？蛇又是怎样在大灭绝后繁盛起来？

三是青藏高原的隆起和东亚气候的强烈变迁，对蛇类生活习性带来什么影响？爬行动物蛇如何适应气候和环境变化？

回答上述问题，需要加强国际交流合作，开展对比研究。各国科学家将研究成果纳入全球高水平数据库，并采用人工智能(AI)技术开展分析研究，有利于破解谜团揭晓答案。

蛇和人类有千丝万缕的联系。蛇被古代中国人列入十二生肖，和人类的生产生活关系非常密切，比如蛇可以控制鼠害，农村很多地区都有自发保护蛇的行为。

未来在世界范围内，蛇类化石发现和基础研究有很大潜力。虽然中国暂时未发现中生代的早期蛇类化石，但在新生代的几千万年当中，相信在不同时间段和不同区域，还会发现新的化石材料。

易鸿宇（右）在野外开展化石搜寻发掘工作　受访者供图

中国科学院古脊椎所团队近期在整理周口店北京人遗址出土动物化石时，新发现一件保存比较完整的蛇化石。后续将基于这件蛇化石标本开展深入研究，探讨在华夏地区生活的古人类和化石蛇之间有无交集、是何关系……这些接下来都将成为重要研究方向。

受访者简介：

易鸿宇在中国科学院古脊椎所办公室，展示介绍电脑中的蛇化石。中新社记者　孙自法　摄

易鸿宇，中国科学院古脊椎动物与古人类研究所副研究员，从事蛇类、蜥蜴类起源研究，专长为利用工业X光三维扫描恢复化石蛇类的听觉系统；建立现生蛇类脑颅结构与生态适应的数据库，推算化石的听觉能力与运动感知觉能力。她在国际上率先使用内耳结构对化石蛇类的生态适应型进行推算，对早期蛇类内耳形态的研究表明现生蛇类起源于掘穴生活的祖先，为蛇类陆地起源假说提供了新的证据。

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中国科学院古脊椎动物与古人类研究所官网：甘肃临夏盆地沙蚺化石重建沙蚺科中新世亚非大陆扩散史

沙蚺（Eryx）是一类体型短粗，行动迟缓的地栖蛇类，属蚺超科（Booidea）沙蚺科（Erycidae）。它们喜欢将自己全身埋在沙土当中，只露出眼睛和鼻孔，以躲避高温和天敌，并伺机捕食路过的蜥蜴、鼠类和小型鸟类。沙蚺属主要分布于亚洲和非洲的干旱地区，我国仅有一种现生的红沙蚺（Eryx miliaris），该种广泛分布于我国西北的内蒙古、新疆、宁夏和甘肃，常见于荒漠、戈壁等干旱环境。红沙蚺在甘肃境内的分布区域包括白银、武威、张掖、酒泉等地，最近的分布点距离临夏盆地仅有数百公里。

临夏盆地位于青藏高原高寒区、东部季风区与西北干旱区的交汇地带，其现代气候受到西风环流和季风环流的影响，呈现典型的大陆性季风气候。盆地平均海拔2000米以上，主要为湿冷的半高原气候。这里的现代自然环境和气候显然是不适合沙蚺生存的，目前也没有任何现生沙蚺属物种的分布报道。临夏盆地现生的两栖、爬行动物多为横断山和青藏高原特有的古北界物种（如六盘山蝮、高原林蛙和山溪鲵等）。

纵观整个新生代，临夏盆地的自然环境气候和生态系统随着青藏高原隆起、东亚季风盛行和亚洲内陆干旱化而发生了一系列剧烈的变迁。临夏盆地蕴藏着丰富的晚新生代脊椎动物化石，其中，上中新统化石多样性最为丰富。不同时期的动物群结构可以反映出盆地当时的古气候、古环境样貌。例如，中中新世的“铲齿象动物群”反映了相当暖湿的气候环境，可能与1500万年前的全球的气候变暖有关；晚中新世的“三趾马动物群”则反映出相对干热的气候。临夏盆地还发现了一些喜旱的鸟类化石，例如“干旱临夏鸟”和鸵鸟，进一步揭示了晚中新世临夏盆地的干旱化事件。

2023年3月，研究人员在甘肃临夏盆地发现并报道了一件沙蚺化石。这件化石零散地隐藏在一只近乎完整的土著假竹鼠（Pseudorhizomys indigenus）化石底部的围岩里，直到2019年底的一次精修过程中，才偶然被研究人员发现。二者隶属杨家山动物群，距今约700~800万年。那么，沙蚺是什么时候，从哪里迁入临夏盆地呢？化石沙蚺与现生“邻居”红沙蚺，以及其它沙蚺科物种有什么关系呢？沙蚺化石所指示的临夏盆地晚中新世古气候环境又是怎样的呢？

为了深入探讨这些问题，研究团队对整个沙蚺科现有物种的骨骼形态进行了综合的比较和研究。结果显示，该化石为一灭绝的新种，遂将其命名为临夏沙蚺（Eryx linxiaensis）。新种临夏沙蚺与现生红沙蚺在上颌骨、翼骨和中段躯椎的形态上都有明显的区别，反倒是与另外一种远在非洲东部的肯尼亚沙蚺（E. colubrinus）有很多相似之处。研究团队基于形态学数据，结合前人研究结果重新编码了包扩沙蚺属及近缘属共计19个物种，98个形态、生态学特征的矩阵，并结合2段线粒体、6段核基因（共5061bp），以化石年代为校正信息，开展了全证据系统发育研究。

从全证据系统发育的结果来看，旧大陆的沙蚺科构成高支持率的单系群（所有现生种均属沙蚺属）。沙蚺科两个卵生的现生物种，即分布于西非的撒哈拉沙蚺（E. muelleri）和分布于西亚的阿拉伯沙蚺（E. jayakari）构成姐妹群；临夏沙蚺与肯尼亚沙蚺以高支持率构成姐妹群。这与前人的分子研究结果基本一致。分布于中国境内的化石种临夏沙蚺和现生种红沙蚺并不构成姐妹群。

旧大陆的沙蚺科大约在2100~3400万年前的早渐新世至早中新世与它们的新大陆祖先分道扬镳。值得注意的是，沙蚺属几个分布于非洲的物种所在的支系并没有构成单系，这初步提示了沙蚺在非洲和欧亚大陆之间的扩散并不是一次简单的独立扩散事件。祖先地理重建的结果则表明，旧大陆沙蚺科可能起源于非洲，在中新世时期经历了三次跨越非洲和欧亚大陆的迁徙。前文中提到的两个卵生物种所在支系位于相对基干的位置，二者分化时间约为距今1300万年前。也就是说，沙蚺科第一次扩散的时间可能处于晚中新世早期，相当于欧洲的赛拉瓦尔期（Serravallian Stage）。第二次扩散则是晚中新世临夏沙蚺与东非的肯尼亚沙蚺所在支系的分化。其分化时间约为距今800万年前。临夏沙蚺可能是在一次旧大陆的大型干旱化期间，由非洲东部沿西亚，途径青藏高原北部的干旱区扩散到青藏高原东北角（现甘肃临夏地区），并在此地繁衍生息。而之后由于青藏高原的不断隆升，以及季风的加强，临夏盆地的气候环境逐渐变得湿冷，而导致临夏沙蚺在这个地区绝迹。沙蚺科最近的一次洲际扩散则是斑点沙蚺（Eryx jaculus）的种内扩散。斑点沙蚺是现生沙蚺属中已知分布范围最为广泛的一种，其分布区域跨越了欧、亚、非三大洲。由于欧洲和非洲样本的分子数据的缺乏，本研究暂未对其分化时间进行估算。

值得注意的是，尽管临夏沙蚺与现生的红沙蚺栖息地在空间上很接近，但二者并没有在系统树中形成姐妹群，这个结果与形态学观察的结果是一致的。事实上，二者是通过两次不同的扩散先后来到中国：临夏沙蚺大约在800万年前的晚中新世就已经从非洲扩散到青藏高原东北缘；而红沙蚺直到140万年前的早更新世晚期才从西亚扩散到中国西北地区，远远晚于临夏沙蚺的从非洲来到亚洲的时间。

该研究成果以“Evolutionary and biogeographic implications of an Erycine snake (Serpentes, Erycidae, Eryx) from the Upper Miocene of the Linxia Basin, Gansu Province, China ”为题，发表于国际期刊“三古”（Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology）杂志。

本研究由中国科学院古脊椎动物与古人类研究所史静耸博士（现中国科学院动物研究所博士后）、倪喜军研究员、李强研究员、张驰研究员以及外籍研究员托马斯等共同合作完成。史静耸文章为第一作者及通讯作者。本研究得到第二次青藏高原综合科学考察研究、中国科学院战略性先导科技专项（A类和B类）、国家自然科学基金（青年项目）以及现代古生物学和地层学国家重点实验室开放课题基金资助。

图1.一些沙蚺（例如图中的阿拉伯沙蚺）看似比目鱼一样的搞笑外表，其实是其对生存环境的适应。（图片来源见水印）

图2.从围岩中清理出的沙蚺化石碎片

图3.几种沙蚺的上颌骨比较。A 临夏沙蚺 B 红沙蚺 C 糙鳞沙蚺（E. conicus）D 肯尼亚沙蚺（E. colubrinus）

图4.临夏沙蚺及其干旱生境的生态复原图（郑秋旸　绘）

图5.晚新生代沙蚺科一种可能的地理扩散模式