Винятково добре збережений викопний зразок змії з Бразилії радикально змінює уявлення про ранню еволюцію цих тварин. Аналіз скамʼянілої змії Tametara mirim із пізньокрейдових відкладів показав, що давні змії вже близько 80 мільйонів років тому освоювали різні середовища існування і розвивали відмінні сенсорні стратегії. Про це повідомляє стаття в журналі Nature, на яку звертає увагу видання SciTechDaily.
Сучасні змії — це сильно модифіковані ящірки, і нині відомо понад 4 000 їхніх видів. Втім, їхній викопний літопис досить бідний, тому шляхи виникнення видовженого безногого тіла залишалися предметом тривалої наукової суперечки.
Давня суперечка про походження змій
Протягом десятиліть біологи сперечалися, в якому середовищі спершу формувалися тіла змій: у ґрунті чи у воді. Одна група дослідників вважала, що попередники змій спеціалізувалися на риючому способі життя, інша — що ключові риси зʼявилися внаслідок пристосування до плавання.
Нове дослідження, утім, ставить під сумнів таке «або-або» пояснення. Автори показують, що ранні змії не були прив’язані до одного типу середовища: різні лінії вже тоді заселяли підземні, наземні та, ймовірно, морські екосистеми, паралельно розвиваючи різні сенсорні та анатомічні особливості.
«Наші результати свідчать, що ранні змії вже досягли разючого екологічного та морфологічного різноманіття в пізній крейді, приблизно 80 мільйонів років тому», — зазначає провідний автор роботи Тьяґу Сімоеш (Tiago Simões), доцент Принстонського університету.
Унікальний череп і «відбиток» мозку
У центрі дослідження — новоописаний вид Tametara mirim із пізньокрейдових відкладів на південному сході Бразилії віком близько 80 мільйонів років. Її скелет належить до найповніших і найкраще збережених викопних решток змій, відомих науці.
Науковці застосували комп’ютерну томографію та кінематичний 3D-рендеринг, щоб віртуально відтворити зразок у трьох вимірах. Це дало змогу детально роздивитися будову черепа, хребців, а також ендокаст мозку — відбиток порожнини, яку колись займав мозок.
Команда з Гельсінського університету на чолі з постдокторантом Сімоне Макрі (Simone Macrì) та науковим керівником Нікола Ді-Пуа (Nicolas Di-Poï) виконала цифрову реконструкцію й порівняльний аналіз будови мозку. Вони пов’язали риси ранньої нейроанатомії змії з її сенсорними можливостями, середовищем і екологічною історією.
Порівняння двох давніх змій
Щоб зрозуміти спосіб життя Tametara mirim, дослідники порівняли її з іншою викопною змією — Dinilysia patagonica з Аргентини. Обидва види належать до ранніх гілок еволюційного дерева змій, але демонструють разючу відмінність у будові мозку.
За словами Нікола Ді-Пуа, форми мозку цих двох змій суттєво різнилися як між собою, так і від більшості сучасних змій. Аналіз форми мозку та мікроструктури кістки привів до такого висновку: Tametara mirim була пристосована до риючого способу життя, тоді як Dinilysia мешкала на поверхні суші.
Коли ці дані поєднали з доказами з морських відкладів, стало очевидно, що на ранніх етапах еволюції змій відбулося кілька переходів між підземним, наземним і морським способами життя. Різні еволюційні лінії випробовували різні середовища значно раніше, ніж це вважалося раніше.
Мозок розповідає більше, ніж скелет
За підсумками дослідження, саме мозок виявився надзвичайно інформативним щодо стилю життя давніх змій. Сімоне Макрі підкреслює, що поєднання томографічних реконструкцій мозку з даними про живих змій показало: ранні змії не рухалися в напрямку єдиного «сучасного» стану.
Замість цього вони «експериментували» з різними сенсорними та екологічними стратегіями. Це означає, що еволюційний шлях змій був не прямою лінією до однієї оптимальної форми тіла й поведінки, а розгалуженою історією з кількома альтернативними напрямками пристосувань.
Робота демонструє, що навіть один винятково збережений викопний зразок, досліджений сучасними візуалізаційними методами, може докорінно змінити уявлення про цілу групу тварин і про те, як відбувається еволюція складних екологічних стратегій.