Как змеи выиграли эволюционную лотерею: скорость и универсальность

Более 100 миллионов лет назад предки змей были мелкими ящерицами, обитавшими в тени динозавров. Затем, в результате всплеска эволюционных инноваций, они приобрели безногие тела для передвижения ползком, сложные системы химического обнаружения добычи и гибкие черепа, позволяющие заглатывать крупную пищу.

Эти изменения подготовили почву для взрывной диверсификации змей за последние 66 миллионов лет, особенно после вымирания динозавров. Но что вызвало этот эволюционный взрыв — адаптивную радиацию, приведшую к почти 4000 ныне живущих видов?

Крупное генетическое и диетологическое исследование международной команды под руководством биологов Мичиганского университета, опубликованное в журнале Science, указывает на скорость эволюции. Змеи эволюционировали в 3 раза быстрее ящериц, демонстрируя резкие изменения в признаках, связанных с питанием, движением и сенсорными системами.

"Мы выяснили, что змеи эволюционировали быстрее ящериц в ключевых аспектах, и это позволило им использовать новые возможности, недоступные другим ящерицам", — говорит старший автор статьи, эволюционный биолог Дэниел Рабоски.

Исследователи создали крупнейшее эволюционное древо змей и ящериц, секвенировав частичные геномы почти 1000 видов. Они также проанализировали данные о содержимом желудков более 60 000 музейных образцов (включая коллекцию Музея зоологии Мичиганского университета), чтобы изучить их рационы.

Анализ показал, что хотя другие рептилии (например, 25 групп ящериц) также утратили конечности, лишь змеи пережили столь масштабную адаптивную радиацию. Это событие авторы называют макроэволюционной сингулярностью с «неизвестными и, возможно, непознаваемыми» причинами — внезапным переходом на более высокую эволюционную передачу.

Ключевым фактором успеха стало почти одновременное (в эволюционных масштабах) приобретение:

1. Удлинённого безногого тела.
2. Продвинутых систем химического обнаружения.
3. Гибкого черепа.

Это позволило змеям как группе освоить широчайший спектр добычи, а отдельным видам — развить крайнюю пищевую специализацию: от ядовитых кобр и душащих питонов до роющих видов, охотящихся на скорпионов, и морских змей, ищущих икру в рифах.

"Если какое-то животное можно съесть, вероятно, какая-нибудь змея где-нибудь уже развила способность его есть", — отмечает Рабоски.

Исследование подчёркивает, что экологическое разнообразие змей (под землёй, в пресной воде, океане и почти всех наземных местообитаниях) и их эволюционная гибкость оказались беспрецедентными среди рептилий.