Растительноядные ящерицы на пороге эволюции зубов

Исследователи из Университетов Хельсинки и Лиона и Геологической службы Финляндии обнаружили, что сложные зубы, отличительная черта млекопитающих, также независимо эволюционировали несколько раз у рептилий, что способствовало эволюционному успеху растительноядных ящериц. Однако, в отличие от млекопитающих, их эволюция зубов не была однонаправленной.

Исследование, опубликованное в Nature Communications, показывает, что несколько групп ящериц развили зубы с несколькими вершинами («бугорками»), что позволило освоить новые растительные диеты и увеличило скорость видообразования — то есть, как быстро появляются новые виды. Удивительно, но эволюция зубов у ящериц и змей оказалась более гибкой, чем у млекопитающих, что раскрывает более сложную картину эволюционных адаптаций зубов и питания у позвоночных.

Форма зубов тесно связана с диетой

Учёные хорошо задокументировали связь формы зубов и диеты у млекопитающих, показав, что разнообразие зубов способствовало их эволюционному успеху. Но как насчёт других животных с зубами? Авторы выбрали для изучения чешуйчатых (Squamata), группу, включающую ящериц и змей. «Зубам чешуйчатых уделялось ограниченное внимание, хотя они вдвое превосходят млекопитающих по количеству видов и занимают множество местообитаний и географических ареалов», — отмечает Николя Ди-Пуа, доцент Института биотехнологии Университета Хельсинки.

Исследователи провели сравнительный анализ данных о форме зубов и диете для более чем 500 современных и ископаемых видов. Они обнаружили, что общий предок всех змей и ящериц имел простые колышковидные зубы и питался насекомыми. Позже сложные зубы с несколькими бугорками — похожие на зубы ранних млекопитающих — независимо эволюционировали несколько раз в разных линиях ящериц. Появление многобугорчатых зубов позволило некоторым группам ящериц перейти к более растительной диете, что иногда приводило к ещё большей сложности зубов.

Эволюция зубов у ящериц шла в двух направлениях

Команда также обнаружила, что сложные зубы и потребление растений давали эволюционное преимущество, так как оба признака способствовали появлению новых видов. Однако многие линии ящериц также утрачивали сложные зубы, возвращаясь к предковой простой морфологии. «Это стало полной неожиданностью, — говорит аспирант Фабьен Лафума из Университета Хельсинки, — поскольку сложные зубы выглядят как ключевое новшество как для чешуйчатых, так и для млекопитающих».

Исследование предполагает, что все наземные позвоночные испытывают одинаковое давление отбора в сторону увеличения числа бугорков для большего потребления растений. Тем не менее, фундаментальные различия выделяют чешуйчатых. В отличие от млекопитающих, эволюция зубов у них не была однонаправленной, и многочисленные линии со временем теряли сложность. Это различие может проистекать из вариаций в развитии зубов, показывая, что незначительные молекулярные изменения могут давать совершенно разные результаты в эволюционных масштабах времени. Лафума заключает: «Эта работа даёт нам более тонкое понимание того, как одно и то же ключевое приспособление эволюционировало в разных группах позвоночных».