Почему у змей нет ног?

Примерно 125 млн лет назад произошла настоящая змеиная революция: рептилии, которых боятся многие люди, распространились по всей планете. Они могут плавать, карабкаться по деревьям, проглатывать добычу в разы больше самих себя целиком… Но при этом не могут ходить и пережевывать пищу. Портал livescience.com рассказал о причудливой истории эволюции змей.

На планете в данный момент обитают 4 000 известных науке видов змей; на них приходится примерно треть отряда чешуйчатых, и еще сотни видов могут оставаться неизвестными. По оценкам ученых, предки этой разнообразной группы появились примерно 160 млн лет назад, но пока никто не может сказать, какими были первые змеи. Они обитали на суше? В море? Или, может быть, под землей?

Таинственные первородные змеи должны находится в основании фамильного древа семейства, но проблема в том, что их окаменелые останки по-прежнему не найдены. Древнейших ископаемых змей находили в самых разных окружениях, из-за чего сложно понять, из какого именно ареала обитания они выползли.

Одна популярная гипотеза утверждает, что змеи появились под землей. Оригинальная идея отталкивалась от того, что у слепых змей, находящихся на самой нижней ветке древа, очень рудиментарные глаза. Они приспособлены к жизни в муравейниках и термитниках; даже неправильный прикус, результат странной формы черепа, помогает им не наедаться грязи.

А в конце XX века появились доказательства, поддерживавшие другую гипотезу — что змеи могли зародиться в море. Ученые описали ранних змей, живших примерно 100 млн лет назад на Ближнем Востоке, когда нынешняя суша была под водой. Змей также связали с мозазаврами — вымершими морскими рептилиями. Но сегодня эта теория уже не в ходу: существуют и другие, более ранние змеи, которые вне сомнений были наземными. Поэтому актуальный консенсус гласит, что эти ближневосточные пловцы перешли в море с суши.

На территории современной Патагонии нашли целую сокровищницу змеиных окаменелостей, таких как Najash rionegrina (95 млн лет) и Dinilysia patagonica (80 млн лет назад). Но где обитали эти южноамериканские змеи? Dinilysia, скорее всего, были наземным видом, а вот с Najash дать ответ сложнее. Дело в том, что у этой рептилии очень специфическая форма черепа и спины, которые намекают, что она проводила как минимум некоторое время под землей. Но оба патагонских вида были крупными, как современные питоны. Они могли вести аналогичный образ жизни: прятаться от угроз под землей, но охотиться на поверхности.

Другим важным шагом в эволюции змей было, конечно же, избавление от ног. Мера не такая радикальная или инновационная, как можно подумать: среди рептилий ряд долговязых, худых групп поступил точно так же. При жизни под землей или в высокой траве конечности лишь создают дополнительное сопротивление. Тем не менее, змеи были одними из первых рептилий, приспособивших эту оптимизированную форму для различных сред обитания.

По оценкам ученых, змеи отказались от ног 150-125 млн лет назад, но тяжело сказать, когда и где именно. У найденных окаменелых змей были задние лапы, но не было передних, хотя статус Dinilysia не до конца понятен, потому что у этих ископаемых не смогли на 100% подтвердить наличие тазового региона. Четырехлапый предок змей обязан существовать, но пока он является недостающим звеном в цепочке.

Как бы то ни было, змеи отличаются от прочих безногих рептилий рядом других эволюционных изменений. Примерно 125 млн лет назад их черепа, диеты и позвоночники сильно поменялись, что помогло им диверсифицироваться и распространиться по планете.

Пожалуй, самой важной вехой стало развитие гибких черепов, состоящих из фрагментов кости, соединенных мягкими тканями; они могли появиться даже до того, как змеи отказались от ног. У большинства змей черепная коробка похожа на сэндвич: кость сверху, кость снизу, мозг внутри и открыт по бокам. Но у змей она больше похожа на трубку, которая открыта только со стороны лица и позвоночника. А это, в свою очередь, открыло дорогу для эволюции широко распахивающихся челюстей, которые позволяют питону, например, проглотить свинью целиком.

Наконец, примерно в то же время змеи стали длиннее, добавив сотни позвонков между шейными и гениталиями. Чем длиннее животное, тем быстрее оно может передвигаться. Дополнительная площадь поверхности в районе живота позволяет змеям эффективнее ползать и карабкаться по деревьям, или плавать — в случае водных змей.