蛇是当今自然界最成功的食肉动物群之一，身影遍布全球。蛇类历经1.3亿年的漫长进化发展而成的一个特殊生物类群，对维护生态平衡有着重要作用。蛇的祖先最早可追溯到侏罗纪中期的安氏黎明蛇，到了晚白垩世早期（约1亿至9500万年），蛇类已有了全球性分布。
纵观蛇类进化史，蛇类的演化是一个”退化”的过程 。无论从外表还是内部的组织、器官都有着不同程度的退化消失现象。蛇的躯干细长，四肢全无，在它们的种种令人惊异之处中，这不过是最微不足道的一种。蛇类体内的变化才是真正的不同凡响。它们削减了内脏器官，几乎去掉了一个肺，肝脏也只剩下一叶。对于一些形态结构方面的缺失造成的功能缺失，蛇类也发展相应的器官进化作为补偿。它们进化出了新颖的热感应器官和复杂程度居所有动物之首的毒液系统。它们可以加快或降低新陈代谢速率，幅度之大超过任何一种脊椎动物。蛇类的体内改造甚至直达分子层面：一些在很多脊椎动物中都岿然不动的蛋白，在蛇的体内却悄悄发生了变化。
在进化上，蛇就像是一种经过了重新设计的生物。近年来，人们首次完成了对两种蛇的基因组测序，借助于此，我们开始逐渐揭开蛇类非凡的进化旅程。蛇类进化的故事开始于一亿多年前，主角是一只蜥蜴或是类似蜥蜴的爬行动物，主流观点认为，蛇类祖先和现生的巨蜥以及大毒蜥为同一类爬行动物。很可能是为了在地下洞穴或是缠绕纠结的草丛中追捕昆虫。现在发现的最原始的蛇类仍然生活在地下，以蚂蚁和白蚁为食，这种蛇因为眼睛退化而得名盲蛇。对于认为蛇类祖先可能生活在洞穴中的看法，盲蛇的存在是一种支持。
蛇类演化出细长的蛇身并没有经过多少基因变异。而蜥蜴要进化出蛇形的身体似乎并不费力。南澳大利亚博物馆的进化生物学家迈克尔·李（Michael Lee）说，“有数十个蜥蜴谱系失去了四肢。”但是其中大部分体型小巧，善于挖洞，一般很难见到，也几乎没有人进行过研究。蛇类的祖先反其道而行之，晃动着身体爬上了地面，开始捕猎体型较大的猎物，最终甚至出现了像响尾蛇和眼镜蛇这样令人胆寒的捕食者。
究竟哪些进化让蛇类成为地球上最成功的物种之一？
匪夷所思的新陈代谢调节能力
蛇类对新陈代谢的调节能力堪称奇迹。比如，在两餐之间，缅甸蟒几乎让新陈代谢全停，代谢速率降到了已知所有脊椎动物之中的最低水平。“蛇类无所事事的时候，代谢非常非常慢。”美国得克萨斯大学阿灵顿分校的托德·卡斯托（Todd Castoe）说，“活着的蛇和死蛇在新陈代谢上的差别微乎其微。”因此大型蛇类可以数月不进一餐。然而当蟒蛇吞下比方说一头羚羊的时候，一切就都不同了。分秒必争的消化开始了。在几天的进食过程中，蟒蛇的小肠和肝脏质量翻了一番，肾和心脏也体积大幅增加。同时，它的新陈代谢速率增加到原来的45倍。卡斯托说，加速幅度几乎和肯塔基赛马会上冲刺的马匹一样。“但是，那是在平整的场地上奔跑，而蟒蛇达到新陈代谢巅峰的时候，它们是静止不动的。”
2013年，科学家首次完成了两种蛇类——缅甸蟒和眼镜王蛇的基因组测序，卡斯托就是当时的团队成员之一。他们惊讶地发现：在陆生脊椎动物共有的7442个基因中，有772个因为自然选择而发生了变化。而这之中的大部分——516个基因——在这两种蛇中都存在，这个数量级比我们惯常看到的要高得多。卡斯托发现蛇类甚至修改了进化上的“不可接触者”之一：一种叫做细胞色素氧化酶（cytochrome oxidase I）的蛋白质，它帮助细胞“燃烧食物”得到能量。卡斯托解释说，“这就是你需要吸入氧气的原因。”10亿年来，细胞色素氧化酶的一些结构在几乎所有生物中都保持不变，蛇类却对这些关键部位做出了修改。
非常有效的捕捉大型猎物的方法：使用毒液。
基于毒液蛋白的相似性，澳大利亚昆士兰大学的布莱恩·弗雷（Bryan Fry ）提出，大约2亿年前，蛇和现生毒蜥的共同祖先进化出了制造毒液的能力。大多数毒蛇都具有精巧的毒牙，而无毒的蟒蛇与眼镜蛇、蝰蛇以及其他有毒蛇类的祖先，是在距今大约8000万年前分离的。现在可以确定的是，毒牙肯定是在那之后的某个时间点进化出来的。这位祖先进化出了后毒牙，牙上有槽，毒液可以在槽里流动。在一些蛇类中，毒牙已经移到了口腔前部，凹槽加深，最后变成了注射器一样的空管牙，还有一套肌肉系统用于向牙管中注入毒液。
荷兰莱顿自然生物多样性中心的进化学家弗里克·万克（Freek Vonk）及其同事，一直以来都在研究毒液和毒牙。他们鉴定出了眼镜蛇的毒液基因，然后又在蟒蛇和变色龙中寻找与之关系最近的基因。令他们吃惊的是，眼镜蛇似乎是用普普通通的“日用品”拼凑出了毒液。编码毒液的20个基因家族大多都与那些在细胞内做些平平常常的“内务工作”的基因相关。
在几乎所有组织的较低层面上，都有这些“日常”基因活跃的身影。卡斯托也参与了这项研究工作，他说：“这也就意味着，当产生一个新腺体的时候，这些基因在腺体中表达的几率相当高。”有时，蛇只是简单地绑架了这些基因，让它们转而从事“制毒”工作。但更常见的情况是，原始的基因被复制下来，而且经常是复制上好几次，于是蛇就有充裕的蛋白质去搞实验，把它们转变成致命的毒素。于是大多数进化程度较高的毒蛇的毒液中都混合了多种毒素。一些统计得出，混合的毒素达100多种。毒蛇的毒液成分随着种类、地点而变化，甚至有时同种的不同个体成分也不同。混合毒素帮助蛇类在军备竞赛上保持领先：如果蛇只有一种毒素，它们的猎物（或捕食者）进化出抗性就更加容易。
感觉器官的进化
蛇类的视觉和听觉大都退化，但是作为补偿，很多蛇类进化出了敏感的红外线感受器，红外感受器分布于全身的皮肤中，包括响尾蛇在内的蝮亚科，具有立体热量感受器，能够感受热源的距离和方向。这种器官位于两侧鼻孔与眼之间的颊窝中，对红外线很敏感，0.001℃的变化即可被感知。
蛇类进化出了敏感的嗅觉：犁鼻器。它位于颚前部接近鼻腔的位置，可与舌配合使用，对周围空气中的化学物质颗粒进行感知。蛇类的舌分叉且较深，它经常会伸出舌头将周围环境中的化学物质颗粒吸附于舌头或溶解于舌表面的水层中，舌头缩回时插入犁鼻器，犁鼻器将会对舌上的物质颗粒进行分析。因此蛇在静息状态被打破或捕食时最显著的反应就是伸出舌头。而毒蛇也往往通过嗅觉寻找被注射毒液不能远逃的猎物。
