Loài rắn và những điều cần biết

1. Nguồn gốc loài rắn

Nguồn gốc của rắn vẫn là một vấn đề chưa được giải quyết. Có hai giả thuyết chính cạnh tranh lẫn nhau về nguồn gốc của rắn.

Giả thuyết thằn lằn đào bới

Có chứng cứ hóa thạch cho thấy rắn có thể đã tiến hóa từ thằn lằn sống kiểu đào bới, chẳng hạn như Varanidae (hoặc một nhóm tương tự) trong kỷ Creta. Một loài rắn hóa thạch cổ, Najash rionegrina, là một động vật đào bới có hai chân với xương cùng, và sống hoàn toàn trên cạn. Một loài còn sinh tồn tương tự như tổ tiên giả định này là kỳ đà không tai (Lanthanotus borneensis) ở Borneo (mặc dù nó là động vật bán thủy sinh). Các loài sống ngầm dưới lòng đất đã tiến hóa để có một cơ thể thuôn dạng khí động học phục vụ cho việc đào bới, và cuối cùng đã mất đi các chi. Theo giả thuyết này, các đặc trưng như độ trong suốt, các mí mắt hợp nhất (vảy mắt) và sự mất đi các tai ngoài đã tiến hóa để đương đầu với các khó khăn trong cuộc sống đào bới, như các giác mạc bị sây sát và chất bẩn lọt vào tai. Một số loài rắn nguyên thủy còn có các chi sau, nhưng các xương chậu của chúng không có kết nối trực tiếp tới cột sống. Chúng bao gồm các loài hóa thạch như Haasiophis, Pachyrhachis và Eupodophis, đều có niên đại hơi cổ hơn Najash.

Giả thuyết thương long thủy sinh

Một giả thuyết khác, dựa vào hình thái học, cho rằng tổ tiên của rắn là có họ hàng với thương long (Mosasauridae)—một nhóm bò sát thủy sinh đã tuyệt chủng, từng sinh sống trong kỷ Creta—tới lượt chúng, thương long lại được coi là có nguồn gốc từ thằn lằn dạng kỳ đà (Varanoidea). Theo giả thuyết này thì các mí mắt trong suốt và hợp nhất của rắn được cho là đã tiến hóa để chống lại các điều kiện biển cả (dịch giác mạc bị mất qua thẩm thấu), và các tai ngoài bị mất do nó là vô dụng trong môi trường nước. Điều này cuối cùng dẫn tới con vật tương tự như rắn biển ngày nay. Vào cuối kỷ Creta, rắn đã tái chiếm đất liền và tiếp tục đa dạng hóa thành rắn ngày nay. Các dấu tích rắn hóa thạch được biết đến trong các trầm tích biển thuộc thời kỳ đầu của giai đoạn Creta muộn là phù hợp với giả thuyết này; đặc biệt là chúng đều cổ hơn so với loài Najash rionegrina sống trên cạn. Cấu trúc hộp sọ tương tự, các chi tiêu giảm hay không có, và các đặc trưng giải phẫu khác được tìm thấy ở cả thương long lẫn rắn dẫn tới mối tương quan miêu tả theo nhánh rõ ràng, mặc dù một vài đặc trưng này cũng được chia sẻ với thằn lằn dạng kỳ đà.

Các nghiên cứu di truyền gần đây đã chỉ ra rằng rắn không có quan hệ họ hàng gần với kỳ đà như người ta đã từng một thời tin tưởng—và vì thế cũng không gần với thương long, tổ tiên được đề xuất trong kịch bản thủy sinh trong quá trình tiến hóa của chúng. Tuy nhiên, có nhiều chứng cứ liên kết thương long với rắn hơn là với kỳ đà. Các dấu tích phân mảnh tìm thấy trong thời kỳ từ kỷ Jura và Creta sớm chỉ ra các hồ sơ hóa thạch sâu hơn cho các nhóm này, và điều này có thể sẽ bác bỏ cả hai giả thuyết vừa đề cập.

2. Khái niệm về loài rắn

Rắn là tên gọi chung để chỉ một nhóm các loài động vật bò sát ăn thịt, không chân và thân hình tròn dài (cylinder), thuộc phân bộ Serpentes, có thể phân biệt với các loài thằn lằn không chân bằng các đặc trưng như không có mí mắt và tai ngoài. Giống như các loài bò sát có vảy (Squamata) khác, rắn là động vật có xương sống, có màng ối, ngoại nhiệt với các lớp vảy xếp chồng lên nhau che phủ cơ thể. Nhiều loài rắn có sọ với nhiều khớp nối hơn các tổ tiên là động vật dạng thằn lằn của chúng, cho phép chúng nuốt các con mồi to lớn hơn nhiều so với đầu chúng với các quai hàm linh động cao. Để phù hợp với cơ thể thon và hẹp của mình, các cơ quan có cặp đôi của rắn (như thận) được bố trí theo kiểu cái này nằm phía trước cái kia thay vì ngang hàng ở hai bên, và phần lớn các loài rắn chỉ có một phổi hoạt động. Một vài loài vẫn duy trì một đai chậu với một cặp vuốt dạng vết tích ở một trong hai bên của lỗ huyệt.

3. Đặc điểm chung của loài rắn

Bộ xương

Bộ xương của phần lớn các loài rắn chỉ bao gồm sọ, xương móng, cột sống và các xương sườn, mặc dù các loài rắn thuộc nhánh Henophidia vẫn còn các vết tích của khung chậu và các chi sau. Sọ của rắn bao gồm một hộp sọ đặc và hoàn hảo, và nhiều xương khác chỉ gắn vào nó một cách lỏng lẻo, cụ thể là các xương hàm có độ linh động cao, tạo thuận lợi cho việc bắt giữ và nuốt các con mồi to lớn. 

Cột sống của rắn bao gồm khoảng 200 tới 400 (hoặc hơn) đốt sống. Các đốt sống đuôi là tương đối ít về số lượng (thường không quá 20% tổng số đốt sống) và không có xương sườn, trong khi các đốt sống phần thân đều có 2 xương sườn nối khớp với chúng.

Nội tạng

Tim rắn được bao bọc trong một túi, gọi là màng ngoài tim, nằm ở chỗ rẽ đôi của phế quản. Tuy nhiên tim rắn có thể di chuyển vòng quanh do không có cơ hoành. Sự điều chỉnh này bảo vệ tim khỏi bị tổn thương khi con mồi nuốt vào là to lớn và trượt dọc theo thực quản. Lá lách gắn với túi mật và tụy, giúp lọc máu. Tuyến ức nằm trong mô mỡ phía trên tim, chịu trách nhiệm sản sinh các tế bào miễn dịch trong máu. Hệ tim mạch của rắn cũng là độc đáo ở chỗ có một hệ thống cổng thận, trong đó máu từ đuôi rắn di chuyển qua thận trước khi trở về tim.

Phổi trái dạng vết tích thường là nhỏ hoặc không có, do cơ thể hình ống của rắn đòi hỏi mọi cơ quan phải dài và mỏng. Ở phần lớn các loài rắn chỉ phổi phải là hoạt động. Phổi phải này bao gồm hai phần: phần trước có mạch máu dẫn tới, còn phần sau không có tác dụng trong trao đổi khí. 'Phổi dạng túi' này được sử dụng cho các mục đích thủy tĩnh để điều chỉnh sức nổi ở một số loài rắn thủy sinh và chức năng của nó đối với các loài rắn sống trên cạn thì vẫn chưa rõ. Nhiều cơ quan có cặp đôi, như thận hay cơ quan sinh dục, được sắp xếp xen kẽ trong cơ thể, với một bộ phận (‘trái’ hay ‘phải’) của cơ quan này nằm ngay phía trước bộ phận còn lại (‘phải’ hay ‘trái’) của chính cơ quan đó. Rắn không có hạch bạch huyết.

Kích thước

Loài trăn đã tuyệt chủng Titanoboa cerrejonensis dài tới 12–15 m (39–49 ft). Trong khi đó, trong số loài rắn còn sinh tồn thì loài được coi là dài nhất là trăn gấm (Python reticulatus) với chiều dài lên tới khoảng 9 m (30 ft), còn loài được coi là nặng nhất là trăn anaconda xanh (Eunectes murinus) dài khoảng 7,5 m (25 ft) và nặng tới 97,5 kg.

Ngược lại, ở đầu kia của dải kích thước, loài rắn nhỏ nhất còn sinh tồn là rắn giun Barbados (Leptotyphlops carlae), với chiều dài chỉ khoảng 10 cm (4 inch). Phần lớn các loài rắn là động vật tương đối nhỏ, dài khoảng 1 m (3 ft).

Da

Da rắn được che phủ trong một lớp vảy sừng. Trái với ý niệm phổ biến cho rằng da rắn nhớt, có lẽ là do sự nhầm lẫn rắn với giun, trên thực tế da rắn nhẵn nhụi và khô. Phần lớn các loài rắn sử dụng các vảy bụng chuyên biệt hóa để di chuyển, bám lấy các bề mặt. Các vảy trên cơ thể rắn có thể là nhẵn nhụi, có gờ hay dạng hạt. Các mí mắt của rắn là các vảy sừng trong suốt, giống như "đeo kính", và các vảy này luôn luôn đóng kín, vì thế mà có thành ngữ "Thao láo như mắt rắn ráo".

Sự lột bỏ lớp vảy ở rắn gọi là lột xác. Trong trường hợp lột da ở rắn thì nguyên lớp da ngoài cùng bị lột bỏ. Các vảy của rắn không phải là rời rạc mà là sự mở rộng của lớp biểu bì—vì thế chúng không bị lột tách biệt mà như là một lớp ngoài cùng hoàn hảo trong mỗi lần lột xác, giống như việc người ta lột mặt trong của cái tất ra bên ngoài.

4. Phân bố của loài rắn

Có khoảng 3.500 loài rắn phân bố từ vùng phía bắc tới vòng Bắc Cực tại Scandinavie cho tới phía nam tại Australia. Rắn có thể được thấy trên gần như mọi châu lục (trừ châu Nam Cực), trong lòng đại dương, cũng như cao tới cao độ 4.900 m (16.000 ft) trong khu vực dãy núi Himalaya ở châu Á. Có nhiều hòn đảo không có rắn, như Ireland, Iceland và New Zealand (mặc dù vùng biển ven New Zealand thỉnh thoảng vẫn thấy có rắn đen sọc dưa (Pelamis platura) và rắn cạp nia biển (Laticauda colubrina).