Эволюционный «Большой взрыв» объясняет, почему змеи бывают таких странных разновидностей

Эволюционный «Большой взрыв» объясняет, почему змеи бывают таких странных разновидностей

К Джек Тамисия

Когда они впервые произошли от ящериц более 100 миллионов лет назад, змеи были экологическими игроками, скользящими по окраинам экосистем, в которых доминировали динозавры. Но сегодня существует около 4000 видов змей, начиная от зеленых анаконд, которые весят больше взрослых горилл, и заканчивая змеями, которые легче скрепки. Они являются одними из самых эффективных и разнообразных хищников Земли. «Змеи действительно исключительны», — говорит Дэниел Рабоски, биолог-эволюционист из Мичиганского университета.

Примерно из 25 групп ящерицы, самостоятельно потерявшие ноги, змеи стали единственными, кто действительно взорвался разнообразием. Новое исследование, опубликованное на этой неделе в Наука объясняет почему: геномные данные показали, что змеи пережили всплеск адаптации около 125 миллионов лет назад— на ранних этапах их эволюционной истории — это помогло им использовать многочисленные экологические пробелы. «Работа демонстрирует, что змеи — это эволюционная «сингулярность», которая изменила облик Земли», — говорит Майкл Ли, биолог-эволюционист из Университета Флиндерс в Австралии, который изучает эволюцию рептилий, но не участвовал в новом исследовании.

Чтобы определить, что отличает змей от групп безногих ящериц, Рабоски и группа исследователей построили углубленное эволюционное древо. Они сформировали его ветви, используя геномные данные более чем 1000 виды чешуйчатых (отряд рептилий, в который входят змеи и ящерицы), чтобы проследить, как эти чешуйчатые существа менялись с течением времени. Наконец, они дополнили этот набор данных информацией о питании почти 70 000 отдельных ящериц и змей, в основном экземпляров, консервированных в спирте в музейных коллекциях.

---

О поддержке научной журналистики

Если вам понравилась эта статья, рассмотрите возможность поддержать нашу отмеченную наградами журналистику, подписка. Приобретая подписку, вы помогаете обеспечить будущее влиятельных историй об открытиях и идеях, формирующих наш мир сегодня.

---

Результаты показали всплеск ранней адаптации, которая, по-видимому, была связана с развитием специализированных черт. Эти черты включают в себя хеморецепторные структуры, которые умело помогают змеям. определить свою добычу, используя запах и тепло и гибкие челюсти, которые помогают им глотать большие порции еды. Некоторый у змей появился смертельный яд для охоты на более крупную добычу.

Новая статья не пытается точно определить, какая конкретная черта привела к успеху змей. Ли говорит, что, вероятно, именно взаимодействие черт помогло им сорвать эволюционный джекпот. «Змеи добились успеха благодаря синергизму множества адаптаций. [such as] удлиненные тела, сужения, яд, гибкие черепа», — говорит Ли. «Многие безногие ящерицы имеют одну или две из этих змеиных черт, но они не столь успешны». Он ссылается на группу гекконов, которые имеют удлиненное тело и гибкий череп, но никогда не делились более чем на несколько видов.

Рабоски соглашается, что принятие набора специализированных черт, вероятно, помогло ускорить эволюцию змей. Судя по эволюционному древу исследования, змеи развивались примерно в три раза быстрее, чем ящерицы. «Скорость, с которой змеи развивают новые особенности и развивают новые виды диеты, по сути, возросла», — говорит Рабоски. «Ящерицы возятся на мопеде, а змеи едут на сверхскоростном поезде».

Такая быстрая эволюция, вероятно, позволила змеям использовать больше экологических пробелов, чем ящерицам, после того как катастрофическое массовое вымирание, произошедшее 66 миллионов лет назад, обрекло несколько групп рептилий, включая нептичьих динозавров. Эта универсальность до сих пор отражается в рационе змей. Большинство ныне живущих ящериц присасываются к насекомым или другим мелким членистоногим; змеи, как правило, гораздо более предприимчивы и охотятся на животных, от грызунов и птиц до кенгуру и крокодилов.

Хотя змеи в совокупности развили разнообразные вкусы, многие виды узкоспециализированы для охоты на конкретную добычу. К ним относятся виды лопатоносых змей, которые эволюционировали, чтобы выкапывать добычу, и виды морских змей, которые плавают с веслообразным хвостом и перекусывают добычей, например рифовой рыбой. Другие виды заглатывают птичьи яйца целиком. Некоторые даже потребляют вредную еду, которую осмеливаются есть лишь немногие другие виды. Большинство ящериц гораздо менее специализируются и просто едят тех беспозвоночных, которые достаточно малы, чтобы поместиться им в рот.

Рабоски и его соавторы описывают всплеск эволюционных инноваций, положивший начало эволюции змей, как «макроэволюционную сингулярность». Подобно эволюционному большому взрыву, эти редкие события происходят, когда группа организмов быстро диверсифицируется во множество новых видов в мгновение ока по геологическим стандартам. Внезапный взрыв разнообразия цветковых растений в меловой период является еще одним примером этого явления, которое Чарльз Дарвин назвал «отвратительной тайной».

По словам Рабоски, это всего лишь еще один пример того, насколько «большие взрывы эволюции чрезвычайно важны для истории жизни на Земле».