Почему древние змеи ходили на ногах, а современные прекрасно обходятся без них
Около 100 млн лет назад предки змей ходили на четырёх ногах. Потом ноги исчезли — и оказалось, что без них жить гораздо удобнее. Это не случайность и не загадка природы, а результат эволюции, которую учёные смогли восстановить по ископаемым останкам и следам, спрятанным внутри современных змей.
Откуда взялись змеи
Чтобы понять, почему у змей нет ног, нужно сначала разобраться, кем они вообще были раньше. Ответ на этот вопрос учёные искали долго — и сегодня он достаточно чёткий: змеи произошли от ящериц, и учёные знают это сразу из нескольких независимых источников. Скелеты змей и ящериц устроены похожим образом, а их ДНК указывает на общего предка. А ещё в земле находят окаменелости существ, которые были чем-то средним между ящерицей и змеёй. Все три линии доказательств ведут к одному и тому же выводу.
Змеи входят в один отряд с ящерицами: Squamata, или чешуйчатые. Проще говоря, змея с точки зрения биологии — это сильно видоизменившаяся ящерица, но это изменение произошло очень давно.
Самые древние окаменелости, которые учёные относят к безногим рептилиям, найдены в Западной Европе и Северной Америке и датируются серединой юрского периода. Это значит, что змеи существуют на Земле уже около 160–170 млн лет, а их предки были небольшими ящерицами, жившими бок о бок с другими рептилиями в тени динозавров.
Где именно жили эти предки — вопрос до сих пор спорный. Учёные рассматривают три версии: предки змей были роющими, то есть жили под землёй, водными или наземными животными. Современные исследования с использованием геометрической морфометрии (так называют метод, который позволяет точно сравнивать форму костей у разных животных) указывают на постепенный переход от наземного образа жизни к роющему.
Важно понимать: потеря ног не сделала змей слабыми или плохо приспособленными к жизни на Земле. Среди примерно 25 групп ящериц, которые в ходе эволюции независимо друг от друга лишились конечностей, только змеи достигли по-настоящему огромного разнообразия. Безногость оказалась не тупиком, а, наоборот, точкой старта. Сегодня существует около 4 000 видов змей, они освоили почти все среды обитания на планете — и все они потомки тех самых небольших ящериц мелового периода.
Посмотрите на самую маленькую рептилию в мире
Куда делись ноги у змей
Представьте, что вы пытаетесь пролезть в узкую трубу. Руки и ноги только мешают — их приходится прижимать, они цепляются за стенки. Именно в такой ситуации оказались предки змей, когда начали осваивать жизнь под землёй.
Главное объяснение исчезновения ног — это приспособление к роющему образу жизни. Ранние змеи начали осваивать подземные пространства, где передвижение через узкие тоннели и почву делало конечности скорее помехой, чем помощью. Тело без ног легче протиснуть в нору, проще спрятать от хищника и удобнее использовать для охоты в тесных пространствах.
Здесь важно понять, как вообще работает эволюция. Никто специально не «убирал» змеям ноги. Просто среди древних ящерицеподобных существ некоторые рождались с чуть более короткими или слабыми конечностями, и именно таким особям было проще выживать под землёй. Эти существа могли продолжить свой род, а потому мутация, которая дала организму преимущества для выживания и размножения, закрепилась: поколение за поколением, миллион лет за миллионом лет — ноги у змей становились всё меньше, пока не исчезли совсем.
На генетическом уровне этот процесс связан с изменениями в конкретных генах. Ключевую роль сыграл ген Sonic Hedgehog (SHH), который отвечает за развитие конечностей. У ящериц он активен, а у змей отключился в результате накопившихся мутаций. Причём ноги исчезали не все сразу: сначала пропали передние конечности, и лишь потом — задние. Это были два отдельных эволюционных события.
Эволюция в каменных джунглях: как жизнь в городе изменила повадки и внешний вид птиц и зверей
Как учёные поняли, что у змей были ноги
Самый убедительный способ доказать, что у змей были ноги, — найти змею с ногами. И такие находки есть.
В начале 2000-х годов в аргентинской Патагонии учёные обнаружили фрагменты черепа и частичный скелет существа, которое получило название Najash rionegrina, — и это стало научным прорывом. Скелет сохранил задние конечности, что сделало его первым свидетельством существования наземной змеи с ногами. Строение позвонков, форма черепа с подвижными костями и характерные зубы — всё это типичные змеиные черты, по которым учёные и отнесли Najash к змеям, а не к ящерицам.
Позже в том же месте нашли хорошо сохранившийся череп. Учёные изучили его с помощью микрокомпьютерной томографии — метода, позволяющего заглянуть внутрь окаменелости, не повредив её. Результаты показали, что предки современных змей были крупнее, чем считалось раньше, и явно не были мелкими роющими существами.
В 2015 году появилась ещё более громкая находка — ископаемое существо с четырьмя крошечными конечностями и змееподобным телом. Однако эта история оказалась непростой: последующий анализ показал, что оно, скорее всего, вовсе не змея, а вымершая морская ящерица из группы долихозавров. Этот случай хорошо иллюстрирует, как работает наука: находка сначала вызвала восторг, затем — споры и в итоге была переосмыслена.
Но даже без спорных окаменелостей доказательств хватает. У удавов и питонов — наиболее древних из ныне живущих змей — до сих пор сохранились крошечные костные остатки задних ног, спрятанные в мышцах у основания хвоста. Снаружи они иногда выглядят как маленькие коготки. Никакой функции для передвижения они не несут, но именно их наличие и выдаёт прошлое.
Питоны на стадии эмбриона и вовсе развивают полноценные зачатки задних конечностей, но их дальнейшее развитие останавливается из-за мутаций в ДНК. Другими словами, генетическая «инструкция» по строительству ног у змей никуда не делась — она просто была отключена.
Именно сочетание этих двух линий доказательств — ископаемых и анатомии живых змей — и позволяет учёным с уверенностью говорить: ноги у змей были.
Кого, кроме змей, учёные считают самыми смертоносными обитателями дикой природы, читайте в нашем материале.
Срочно подпишитесь на Рамблер в Max! Так мы останемся на связи даже в нестабильные времена.