Самый узнаваемый и неповторимый облик в животном мире — это змея: длинное, стройное, полностью лишённое конечностей тело.
Именно эта особенность всегда вызывала у нас и интерес, и тревогу на протяжении веков.
Но путь эволюции к этой безупречной форме — существу без ног — не был простым.
Находки окаменелостей показали, что у змей есть утраченная история — эпоха, когда они ещё не были бесконечными.
Змеи бродили по Земле уже 95 миллионов лет назад, в эпоху динозавров, и ходили на задних ногах, которые были хорошо развиты. Этот факт полностью меняет наше представление об их эволюции.
Наземная змея Najash rionegrina изменила ход истории
Наиболее убедительные доказательства существования змей с ногами были найдены в пустынях Патагонии (Аргентина), где обнаружено множество прекрасно сохранившихся окаменелостей.
Именно там исследователи нашли исключительные по сохранности останки Najash rionegrina — змеи, жившей в позднем меловом периоде.
В отличие от ранее найденных фрагментов, эти окаменелости сохранились в трёхмерной форме, что позволило впервые рассмотреть их анатомию во всех деталях.
Это удивительное сохранение позволило палеонтологам изучить мельчайшие детали черепа, позвоночника и конечностей — картина оказалась куда более полной, чем при прежних находках.
Образ жизни и строение Najash
Najash была наземной змеёй, жившей в пустынной среде.
Это имело принципиальное отличие от других известных змей с ногами, чьи останки находили раньше — те были морскими существами, обитавшими в древних океанах.
Более того, у Najash был хорошо развитый таз, прочно соединённый с позвоночником — такого у современных змей не существует.
К тазу были прикреплены две задние ноги — крепкие, хорошо развитые, выступавшие за пределы рёбер.
Хотя эти ноги, вероятно, уже не использовались для ходьбы (или использовались лишь в очень примитивной форме), они ясно свидетельствуют о том, что у предков змей конечности были.
Даже другие змеи того же периода — Dinilysia (наземная) или Eupodophis и Pachyrhachis (морские) — имели задние конечности. Это доказывает, что ноги у змей сохранялись миллионы лет и были достаточно распространённым явлением.
Анатомия древних змей показывает постепенную утрату конечностей
Кости Najash дают возможность проследить процесс эволюционного перехода к бесконечному телу в деталях.
Её таз и задние конечности отличались от таковых у современных ящериц, но, несомненно, существовали.
Крупный таз, соединённый с позвоночником, был примитивной чертой, унаследованной от ящериц.
В то же время морские змеи с ногами того же периода имели небольшие конечности, но без прочного соединения таза с позвоночником. Это доказывает, что Najash представляла собой более древнюю, примитивную ветвь эволюции змей.
Эта анатомия показывает, что змеи не потеряли ноги внезапно.
Наоборот, это был долгий процесс постепенного сокращения задних конечностей, которые, тем не менее, оставались частью тела на протяжении миллионов лет.
Череп Najash раскрывает ключ к пониманию
Череп этой змеи представлял собой сочетание древних и новых черт.
У неё была крупная скула — особенность, свойственная ящерицам, но полностью утраченная у всех современных змей.
Также у неё не было ряда костных гребней во внутреннем ухе, которые ранее считались характерной особенностью змей.
Это открытие показало, что сложная структура внутреннего уха развилась лишь у более поздних видов.
Кроме того, строение челюсти Najash намекает на происхождение гибких и широких челюстей современных змей, позволяющих им проглатывать добычу, значительно превышающую размер головы.
Интересно, что ни у одной ископаемой змеи, включая Najash, не обнаружено передних конечностей, даже если у них были задние.
Это доказывает, что потеря передних ног произошла гораздо раньше в истории змей. Таким образом, на протяжении длительного времени змееподобные существа уже имели план строения тела без передних ног, но с постепенно уменьшающимися задними.
Потеря ног как адаптация к жизни под землёй
Комбинация данных палеонтологии и генетики помогает объяснить, почему змеи утратили конечности.
Основная гипотеза гласит, что переход к роющему образу жизни стал ключевым фактором потери ног.
Для животных, передвигающихся в узких подземных туннелях, крупные конечности мешают.
Длинное, обтекаемое, безноге тело гораздо удобнее для передвижения в тесных пространствах.
Эта теория хорошо согласуется с тем, что Najash была наземной, возможно роющей змеёй.
Считается, что змеи произошли от наземных ящериц, которые начали копать, а естественный отбор благоприятствовал особям с меньшими конечностями.
Генетические изменения позволили этому процессу воплотиться физически.
Современные исследования показали точный молекулярный механизм, контролирующий рост конечностей. У змей эта система нарушена.
Учёные обнаружили мутации в ключевой генетической области — ZRS, которая регулирует работу гена Sonic Hedgehog (SHH), управляющего развитием конечностей.
Мутации в ZRS способны «отключить» сигнал роста конечностей на стадии эмбрионального развития.
Интересно, что змеи не утратили сами гены, отвечающие за образование ног — они просто «уснули», то есть выключены эволюционными изменениями.
Эта генетическая память порой проявляется у современных питонов и удавов: у их эмбрионов появляются крошечные зачатки задних ног в виде когтеобразных выступов — след древнего наследия.
Спорная окаменелость и сложность эволюции змей
В 2015 году поиски предков змей приняли драматический оборот. Было объявлено об открытии Tetrapodophis amplectus — существа возрастом около 120 миллионов лет, найденного в Бразилии.
Это животное представили как первую известную четырёхногую змею.
Оно имело четыре конечности, и его описали как «недостающее звено» эволюции змей.
Находка вызвала огромный резонанс и оживлённые споры в научном сообществе.
Однако последующие, более тщательные исследования вызвали серьёзные сомнения.
Повторный анализ показал, что Tetrapodophis скорее всего не был змеёй, а представлял собой вымершего морского ящера — долихозавра.
Он не обладал характерными пропорциями тела, формой черепа и зубов, присущими настоящим змеям.
Эта переоценка стала важным уроком, показав необходимость научной строгости и то, насколько размыта граница между ящерицами и ранними змеями.
До сих пор не найдено ни одного достоверного ископаемого четырёхногой змеи.
Все известные древние змеи имели только задние конечности — а значит, утрата передних ног была одним из первых шагов на пути к современному облику змей.
Заключение
Окаменелости, подобные Najash rionegrina, ярко демонстрируют, насколько медленным и сложным может быть процесс эволюции.
Они показывают, что узнаваемая безногая форма змеи не была внезапным «изобретением», а результатом миллионов лет постепенных изменений.
Их предки — древние змеи, ходившие по берегам доисторических морей и по пыльным пустыням, — были успешными существами своего времени.
Их наследие сохранилось не только в камне, но и в самих генах современных змей, где по-прежнему скрыт — хотя и выключен — код ног, которые их далёкие предки когда-то имели.