世界之大,无奇不有。这不,一种名叫青环海蛇(Hydrophis cyanocinctus)的蛇,就被发现能通过额头上的洞来呼吸。这种3米长的生物,生活于澳大利亚和亚洲沿海水域,可以通过其鼻子和前额皮肤下方的一组特殊的血管吸取氧气。血管网络与鱼鳃的工作方式非常相似,这个结构首次在海蛇中发现,表明海蛇在适应海中生活的过程中发生了巨大的改变。
从进化的角度来看,海蛇是水生生物中相对年轻的物种——大约1600万年前从陆地蛇演化而来,比5000多万年前出现的鲸和儒艮等海洋哺乳动物年轻得多。然而,不可思议的是,已知的60来种海蛇为了适应海水中的生活,发生了一系列令人惊叹的变化——舌下的盐腺;可以通过瓣膜密封的朝上的鼻孔;便于游泳的桨状尾部以及通过皮肤吸收氧气和释放二氧化碳的能力。
一些海蛇甚至在尾巴的尖端上进化出了光传感器,这可能是为了避免身体部分隐藏在裂缝中时被捕食者吃掉。
头骨上有一个神秘的洞。然而,海蛇所拥有的进化上的神奇的改变,远不止这些。正如9月3日《皇家学会开放科学》 杂志上报道的那样,青环海蛇(Hydrophis cyanocinctus)的额头上有一套类似鳃的结构。第一个不同寻常的标志是这个物种的头骨顶上有一个奇怪的洞(或者说是“孔”)。这个洞让人联想起在一些蜥蜴物种中发现的“松果孔”,其中包含一个叫做颅顶眼的微小光敏器官。海蛇也能有这样的结构吗?
至今为止,人们从未在现代蛇中发现类似的结构。而且,通常认为,蛇的祖先至少在1亿年前就失去了松果孔——这是最古老的还算得上完整的蛇类化石告诉我们的。然而,由于一些海蛇的尾巴有光敏感器官,我们不能排除光敏器官再次出现在颅骨位置的可能性——毕竟,蛇确实是从蜥蜴进化而来的。
不是眼睛,而是肺。
我们决定更仔细地研究一下青环海蛇头上那个奇怪的孔,于是从越南获得了一些活体标本,那里海蛇通常作为食物在鱼类市场出售。通过结合传统方法和计算机辅助的方法,我们生成了孔周围软组织的图像。这些图像显示青环海蛇并没有颅顶眼。贯穿其头骨上神秘的洞的其实是一个大血管(有时是两个)。这条血管向前行进并分支成一个复杂的静脉和血管窦网络,血管网络紧挨着前额和鼻子的皮肤。
然后,我们使用相同的方法检查了其他陆生蛇类和海蛇,但都没有发现青环海蛇那种血管网络。
虽然所有蛇的皮肤下都会出现血管网络,但青环海蛇的特别之处在于它的血管特别大,并且几乎所有的血管都汇聚到一条进入大脑的单个大静脉。额头上的鳃。考虑到海蛇可以通过皮肤呼吸,这些奇怪的血管网络就很好理解了。海蛇动脉中的氧气浓度比周围的海水低得多,于是氧气可以通过皮肤扩散进入血液。
然而,动脉血液中的低氧水平可能会引起问题,因为大脑可能无法获得所需的氧气。海蛇额头和鼻子上的密集网络有助于从海水中吸收氧气,并在水下游泳时将其重新分布到大脑来解决这个问题。如果你觉得这听起来像鱼的鳃一样,那你想对了。尽管海蛇和鱼之间存在巨大的进化距离,但青环海蛇已经设法进化出了与鳃大致相同的呼吸系统。说真的,这些蛇可真是名副其实的海洋生物了。