Виключно добре збережений викопний череп змії з Бразилії показав, що вже 80 мільйонів років тому ранні змії освоювали підземні, наземні та морські середовища паралельно, а не рухалися єдиним еволюційним шляхом. Про це йдеться в дослідженні, узагальненому на сайті ScienceDaily.
Скам’янілі рештки нововідкритого виду Tametara mirim з пізньокрейдових відкладів на південному сході Бразилії належать до однієї з найповніших викопних зміїних скелетних знахідок. Вони дозволили вченим відтворити форму мозку давньої тварини та порівняти її з іншими ранніми зміями.
Як мозок допоміг відтворити спосіб життя давніх змій
Сьогодні існує понад 4 000 видів змій, усі вони походять від сильно модифікованих ящірок. Однак те, як саме сформувалося їхнє видовжене, безноге тіло, досі лишалося предметом суперечок. Через рідкість ранніх скам’янілостей дослідникам було складно з’ясувати, в яких середовищах і за яких умов відбувалася еволюція змій.
Довгий час обговорювалися дві основні гіпотези: що змії спершу пристосувалися до підземного способу життя, або ж що їхній «зміїний» план будови виник у водному середовищі. Нове дослідження, опубліковане в журналі Nature, показує, що реальність була складнішою: ранні змії, ймовірно, одночасно освоювали різні екологічні ніші.
Команда на чолі з Тіаго Сімойнсом (Tiago Simões) з Принстонського університету застосувала комп’ютерну томографію та кінематичний 3D-рендеринг, щоб створити детальну цифрову модель черепа Tametara mirim. Це дало змогу побачити будову черепа, хребців і так званого ендокаста мозку — внутрішнього відбитка порожнини, де розташовувався мозок.
Постдокторантка Сімоне Макрі (Simone Macrì) та директор досліджень Ніколя Ді-Пуа (Nicolas Di-Poï) з Інституту наук про життя HiLIFE Гельсінського університету очолили реконструкцію та порівняльний аналіз мозкової анатомії. Вони пов’язали особливості нейроанатомії ранніх змій з їхніми сенсорними можливостями, середовищем існування та еволюційною історією.
Порівняння двох давніх змій
Щоб зрозуміти, як різнилися способи життя ранніх змій, дослідники порівняли Tametara mirim з іншою викопною змією — Dinilysia patagonica з Аргентини. Виявилося, що їхні мозки мали разюче відмінні форми — як між собою, так і від більшості сучасних змій.
Форма мозку та мікроструктура кісток вказували на різні екологічні стратегії. За даними дослідників, Tametara mirim була пристосована до риття й підземного способу життя, тоді як Dinilysia patagonica краще почувалася на поверхні, у наземних умовах.
Додаткові знахідки змій у морських відкладах свідчать, що частина ранніх ліній також вела напівводний або морський спосіб життя. У сукупності ці дані говорять про кілька незалежних переходів між підземними, наземними та морськими середовищами в ранній еволюції змій.
На думку Ніколя Ді-Пуа, різні еволюційні гілки змій почали освоювати різні середовища значно раніше, ніж вважалося раніше. Це означає, що вже в пізній крейді ранні змії досягли значної екологічної та морфологічної різноманітності.
Не один еволюційний шлях, а кілька паралельних
Результати дослідження показують, що еволюція змій не була поступовим рухом до «єдиного сучасного стану» тіла й органів чуття. Натомість окремі лінії розвивали власні адаптації, пристосовуючись до конкретних умов — під землею, на суходолі чи в морі.
За словами Сімоне Макрі, мозок дає значно повнішу картину, ніж скелет сам по собі. Поєднання томографічних реконструкцій мозку з даними про сучасних змій дозволило авторам показати, що ранні змії «експериментували» з різними сенсорними й екологічними стратегіями, а не прямували до одного стандартного варіанту.
Дослідження виконала міжнародна команда під керівництвом Тіаго Сімойнса, за участі Ніколя Ді-Пуа з Гельсінського університету та Енні Сью (Annie Hsiou) з Університету Сан-Паулу. Воно розширює уявлення про те, як формувалася різноманітність змій, і показує, що ключові риси їхньої біології виникали в різних середовищах паралельно.
Про Tametara mirim та ранню еволюцію змій також розповідає наукове відео «The Queen of Snakes: Tametara and the Dawn of Snake Evolution», доступне на платформі YouTube.