Реконструкция жизни роющей стволовой змеи Таметара Мирим в формациях Адамантина, поздний мел в Бразилии. Кредит: Габриэль Угето
Современные змеи, насчитывающие более 4000 видов, произошли от ящериц, претерпевших значительные анатомические изменения. Однако вопрос о том, какой образ жизни привел к формированию их удлиненного тела и утрате конечностей, до сих пор вызывал ожесточенные дискуссии. Одни палеонтологи утверждали, что решающую роль сыграло приспособление к рытью нор, другие настаивали на водной среде. Редкость древних ископаемых остатков не позволяла разрешить этот спор.
Новое исследование, результаты которого опубликованы в Nature, проливает свет на эту проблему. Изучив окаменелость возрастом примерно 80 миллионов лет, найденную в позднемеловых отложениях на юго-востоке Бразилии, международная команда ученых пришла к выводу, что ранние змеи уже в то время осваивали подземные, наземные и морские местообитания, демонстрируя высокое экологическое и морфологическое разнообразие.
Ведущий автор работы, доцент Принстонского университета Тьяго Симонес, отмечает: «Наши результаты показывают, что ранние змеи уже достигли замечательного экологического и морфологического разнообразия уже в позднем меловом периоде, около 80 миллионов лет назад».
Уникальная окаменелость и технологии изучения
Объектом исследования стал вид Таметара Мирим, представленный одним из самых полных скелетов змей, когда-либо найденных. Благодаря компьютерной томографии и кинематографическому 3D-рендерингу исследователи воссоздали детальную цифровую модель образца. Сканирование выявило тонкие особенности черепа, позвонков и эндокаста головного мозга, которые остались бы незамеченными при изучении только лишь обнаженных костей.
Реконструкцией и сравнительным анализом анатомии мозга занимались постдокторант Симона Макригэйв и директор по исследованиям Николя Ди-Пои, работающие в Хельсинкском институте науки о жизни HiLIFE Хельсинкского университета. Им удалось установить связь между нейроанатомическими характеристиками, сенсорными возможностями и особенностями среды обитания древних рептилий.
Мозг древних змей указывает на разные стратегии
Сравнив Таметару с аргентинской ископаемой змеей Dinilysia patagonica, исследователи обнаружили, что формы мозга этих двух видов кардинально различаются. Это позволяет предположить, что они были адаптированы к различным образам жизни. По словам Николя Ди-Пои, строение мозга и микроструктура костей единодушно свидетельствуют о том, что Таметара была роющим животным, а Динилизия — наземным. Данные морских отложений дополняют картину, указывая на множественные переходы между роющим, наземным и морским образами жизни на заре эволюции змей.
«У этих двух змей была поразительно разная форма мозга, как друг от друга, так и от большинства других известных ископаемых змей. Форма мозга и микроструктура костей указывали на один и тот же вывод: Таметара была приспособлена к рытью нор, а Динилизия — к жизни на земле. Вместе с данными морских отложений, результаты показывают несколько изменений между роевым, наземным и морским образом жизни на ранней стадии эволюции змей. Разные линии исследовали разные среды обитания гораздо раньше, чем считалось раньше», — резюмирует Николя Ди-Пои.
Экологический плюрализм ранних змей
Результаты исследования демонстрируют, что эволюция змей с самого начала сопровождалась повторяющимися перемещениями между подземной, наземной и морской средами. Никакой единой магистральной линии не существовало: разные ветви вырабатывали собственные адаптации в ответ на экологические вызовы.
«Мозг рассказывает гораздо более богатую историю, чем один только скелет. Объединив реконструкцию мозга на основе компьютерной томографии с данными живых змей, мы смогли показать, что ранние змеи не просто представлялись одному современному состоянию, но экспериментировали с различными сенсорными и экологическими стратегиями. Это означает, что ранние змеи не шли по одному эволюционному пути», — поясняет Симона Макригэйв.
Авторы и значение работы
Руководил проектом Тьяго Симонес из Принстонского университета. В качестве старших авторов выступили Николя Ди-Пои из Университета Хельсинки и Анни Сю из Университета Сан-Паулу; также в работе участвовал международный коллектив специалистов.