Змеиный «взрыв» 125 миллионов лет назад подготовил змей к быстрой и разнообразной эволюции

Кошачьеглазая змея светло-коричневого цвета с темно-коричневой полосой, извивающейся вдоль тела, скользит по зеленому листу в перуанской Амазонке.

Змея с кошачьими глазами скользит по перуанской Амазонке.

Вскоре после возникновения змей — когда некоторые ящерицы начали терять ноги более 150 миллионов лет назад — всплеск эволюционных инноваций проложил путь к разнообразию змеевидных форм, размеров и поведения, которые мы видим сегодня.

От 30-футовых зеленых анаконд в Южной Америке до четырехдюймовых барбадосских змей, которых можно принять за лапшу: около 4000 видов змей в океанах, пресных водах, лесах и пустынях служат примером множества уникальных форм и функций, которых рептилии достигли за миллионы лет. эволюции.

Исследователи теперь помогли пролить свет на это разнообразие, определив «эволюционный взрыв» на ранних этапах истории змей, который помог им развиваться примерно в три раза быстрее, чем современные ящерицы, согласно статье, опубликованной на прошлой неделе в журнале. Наука.

«Скорость, с которой змеи развивают новые особенности и развивают новые виды диеты, по сути, возросла», — говорит Дэниел Рабоски, старший автор исследования и биолог-эволюционист из Мичиганского университета. Научный американецЭто Джек Тамисия. «Ящерицы разъезжают на мопеде, а змеи — на сверхскоростном поезде».

Крупный план зеленой головы анаконды, смотрящей прямо в камеру, когда она выходит из воды.  Зелёный лист слегка закрывает обзор в левой части кадра.

Зеленая анаконда, которая может вырасти до 30 футов в длину и весить до 550 фунтов, выходит из вод Венесуэлы.

Этот момент ускорения, произошедший примерно 125 миллионов лет назад, представляет собой тип эволюционного скачка, который Чарльз Дарвин однажды назвал «отвратительной загадкой», а исследовательская группа называет «сингулярностью». По сути, вместо типичного медленного ползания естественного отбора, змеи претерпели множество небольших изменений в быстрой последовательности. На протяжении обширного периода доисторической эпохи это привело к внезапному сдвигу в направлении эволюции животных.

Чтобы пролить свет на детали этого времени для змей, исследовательская группа проанализировала геномы более чем 1000 чешуйчатых (отряд, в который входят змеи и ящерицы) и изучила фрагменты ДНК примерно 80 процентов всех известных видов змей и ящериц. Они объединили эти результаты со статистическими моделями, чтобы создать самое подробное на сегодняшний день эволюционное древо ящериц и змей.

В результате этого анализа команда обнаружила, что «сингулярность», по-видимому, совпала с ключевыми изменениями в анатомии змей. Их черепа стали гибкими, лучше приспособленными для нападения и глотания добычи; у них развилась способность обнаруживать языком химические вещества в воздухе; и они потеряли ноги, стали тоньше и длиннее, что позволило им лучше преодолевать новые местности.

«Мы думали, что, возможно, они покажут что-то исключительное в одной области, но, возможно, не в другой», — сказал Александр Пайрон, биолог из Университета Джорджа Вашингтона (GWU) и автор исследования, в пресс-релизе GWU. «Но нет, это все — увеличение темпов эволюции форм тела, увеличение темпов эволюции диеты, увеличение темпов эволюции ниш. Змеи выделяются на голову выше любой другой группы ящериц».

Волосатая кустовая гадюка, желтая с коричневыми шипами, вьется на зеленом листе.

Волосатая кустарниковая гадюка, эндемичная для Центральной Африки, ядовита.

Изучая содержимое желудков более чем 68 000 мертвых особей, в основном из музейных коллекций, исследователи также определили, что змеи стали первыми специалистами по питанию, развив способность поедать добычу, к которой другие ящерицы не прикасались, включая позвоночных и некоторых токсичных, трудно поддающихся лечению ящериц. переваривать существ. В ходе эволюции их охотничьему мастерству, конечно же, не повредило то, что некоторые змеи научились видеть инфракрасный свет, а некоторые стали ядовитыми.

«Работа демонстрирует, что змеи — это эволюционная «сингулярность», которая изменила облик Земли», — говорит Майкл Ли, биолог-эволюционист из Университета Флиндерс в Австралии, который не участвовал в исследовании. Научный американец.

Тем не менее, ученым еще есть чему поучиться. Результаты не смогли точно определить, какая из нескольких уникальных черт змей дала им такое преимущество, почему произошла внезапная сингулярность и как именно их специализированный рацион мог способствовать такому быстрому темпу эволюции.

«Змеи особенные и странные», — говорит Ник Лонгрич, биолог-эволюционист и палеонтолог из Университета Бата в Англии, который не участвовал в новом исследовании. Популярная наукаЭто Лорен Леффер. «Я думаю, что здесь они успешно оценили это количественно».