Теории происхождения змей
Автор: Андрей Веденин (15.08.2013)
Запилю-ка я, пожалуй, очередной цикл постов! На этот раз - про происхождение и биогеографию разных змей. Это безумно интересно, хотя очень многое в этих вопросах настолько не изучено или противоречиво, что даже не всегда понятно, про что писать)))
Итак, сегодня - немного популярных размышлений на тему происхождения змей в целом.
Тут есть две основные гипотезы, одна из которых логична и мне очень нравится, а другая с филогенетической точки зрения тоже логична, но мне совсем не нравится!
Сейчас более-менее общепризнано, что все змеи произошли от каких-то древних вараноидных ящериц. На это указывают некоторые детали строения костей черепа и, кроме того, строение языка (!!!).
Забавно, что строение языка является очень важным показателем родства среди разных групп рептилий!
Те из вас, кто видели языки и змей и варанов, наверняка замечали, насколько они похожи - тонкие, длинные, глубоко раздвоенные, втягивающиеся в глубокое влагалище в передней части нижней челюсти...
"ну и что?" - логично вопросить - "и что с того, одного сходства в строении языка не может же бы
ть достаточно!"С одной стороны, это правда, но с другой - близкие группы ящериц действительно обладают одинаковыми языками! Безногие гекконы (чешуеноги - Pygopodidae) и все остальные, "ногастые" гекконы, имеют большой, расширяющийся на конце, еле-еле раздвоенный язык, которым они протирают свои сросшиеся веки. Точно так же сходным по строению языком обладают сцинки (Scincidae), ночные ящерицы (Xantusiidae) и поясохвосты (Cordylidae), считающиеся с
ейчас близкими родственниками.Языком "змеиного" типа, помимо змей, обладают вараны (Varanidae), ядозубы (Helodermatidae) и знаменитые безухие вараны (Lanthonotidae) - поводом к их объединению в одну группу (Varanoida) послужило, конечно, не только это, но и множество других, не менее важных признаков: строение скелета, зубов и, конечно, результаты молекулярных исследований.
Так вот - помимо современных трех семейств ящериц, в группу вараноидов входит еще и ряд вымерших групп, в частности, знаменитые гигантские морские ящерицы мозазавры (Mosasauridae), некоторые из которых достигали 15 и более метров.
И вот тут среди пресловутых двух гипотез о происхождении змей и начинаются разногласия)))
Вот вкратце тот вариант, что больше по душе мне, и который, на первый взгляд, наиболее очевиден.
Все современные змеи произошли от каких-то роющих вараноидных ящериц, возможно, сродни современным безухим варанам (https://vk.com/exotarium?w=wall-646340_66739 ). И вот почему:
1. Известно довольно много разных групп рептилий, перешедших к роющему образу жизни, и для многих из них характерна частичная или полная редукция конечностей - таковы южноамериканские ящерицы гимнофтальмиды, дибамусы, амфисбены, веретеницевые и, конечно, сцинки. Видимо, ноги действительно часто мешают и проще притвориться червяком))
2. Самые скрытные, никогда не показывающиеся на поверхности современные группы змей - такие как слепозмейки (Typhlopidae), узкоротые змеи (Leptotyphlopidae), "сверташки" (Aniliidae) и ксенопельтисы (Xenopeltidae) - являются наиболее примитивными и древними змеями. У них примитивный череп с практически неподвижными костями, есть остатки задних конечностей и т.п.
3. В строении всех современных змей есть ряд черт, которые легко объясняются роющими предками. Во-первых, "глухота змей". В смысле, отсутствие наружного слухового отверстия - это явно мешает под землей. У многих роющих позвоночных слуховое отверстие либо исчезает, либо как-то защищается специальными клапанами, или плотно
й шерстью.Во-вторых - глаза змей. Если посмотреть на устройство их глаз, то может создастся впечатление, что им в какой-то момент пришлось буквально "восстанавливать свое з
рение из руин"!Помимо сросшихся век это еще и полный бардак с системой аккомодации (настройкой фокуса при помощи хрусталика), и какое-то "недоделанное" строение сетчатки (вроде отсутствия центральной ямки) и даже некоторые признаки былой редукции зрительной коры в мозгу (слияние или даже полное отсутствие некоторых нейронных слоев, что так же характерно для подслеповатых роющих ящериц и амфисбен) - и это у ВСЕХ современных змей, не только у слепозмеек или ксенопельтисов, но даже у самых большеглазых и хорошо видящих современных видов!
4. Известно некоторое количество ископаемых находок змей, обладающих слабенькими, хиленькими, но все же конечностями, с пальцами! Таковы верхнемеловые Najash rionegrina и некоторые другие - у них были вполне развиты задние лапки, но во всем остальном это были вполне себе нормальные змеи. И, видимо, они вели вполне себе такой роющий образ жизни.
Ну как, убедил?)))
Лично я себя убедил - казалось бы, все железобетонно, спорить тут не об чем!
Тогда вот вторая гипотеза.
Все современные змеи произошли от водных вараноидных ящериц - вроде мозазавров! Бред? Тогда вот основная аргументация:
1. Предки змей вели относительно скрытный образ жизни, но, возможно, не в почве, а среди кораллов и камней на дне позднемеловых морей, точно так же как и большинство современных морских змей. По аналогии с современными угрями, они лишились конечностей, так как они мешали им примерно так же, как они мешают другим животным ползать под землей.
2. Наружные слуховые отверстия точно так же заросли, за ненадобностью. Барабанные перепонки - вообще помеха для тех, кто хочет нормально нырять и передвигаться под водой! А глаза заросли для того, чтоб предотвратить осмотическую потерю воды через живые неороговевшие ткани роговицы - штука, опять-таки, важная для морских существ. Хотя крокодилы и черепахи как-то справляются...
3. Вот это действительно странно и важно - упомянутый мной "бардак с аккомодацией" у змей по своему строению удивительно похож на механизмы аккомодации у водных существ! У ящериц и всех наземных позвоночных хрусталик не меняет своего положения относительно глазного яблока, а меняет свою кривизну - так достигается изменение фокусного расстояния и, соответственно, фокусировка глаза на близкие или дальние объекты. А у рыб, земноводных и змей - хрусталик круглый, не меняет свою кривизну, а меняет свое положение внутри глаза, сдвигаясь то чуть наружу, к роговице, то, наоборот, внутрь - к сетчатке. При этом, естественно, тоже происходит фокусировка глаза. Однако, вследствие всяких фишек с коэффициентом преломления воздуха, воды и тканей в глазу, первый тип аккомодации оказывается оптически выгоднее на воздухе, а второй
- в воде.И это - один из серьезнейших аргументов в пользу водных предков змей.
4. Опять-таки, известно некоторое количество ископаемых змей с конечностями, тоже верхнемелового возраста (Сеноманский век), однако из заведомо морских отложений!
Вот так вот.
Выходит, в то время (все в районе 90 млн лет назад) жили и морские змеи, и наземные роющие виды. Но я буду придерживаться "сухопутной" гипотезы - несмотря на вопиющую странность в строении змеиного хрусталика, большинство признаков говорят, на мой взгляд, скорее за роющих предков, нежели за сухопутных...
Но тут уж выбор за вами!
Спокойной ночи)
Примечание от Алексея Каца: «По поводу состава Varanoidea или Platynota пока что-то нет единого мнения, особенно в отношении вымерших групп. Довольно много недавних работ, где Mosasauroidea и змеи в вараноидов не попадают, а отходят от основания ангуиморф или даже раньше. Многие молекулярщики размещают змей как сестринскую группу для клады, включающей Anguimorpha и Iguania (Vidal & Hedges, 2005; Wiens et al., 2012; Pyron et al., 2013). Есть такая мысль, что некоторые черты сходства типа только хеморецепторной функции языка, стрептогнатия, подвижное внутричелюстное сочленение в нижней челюсти, возникли конвергентно как адаптация к охоте на крупную позвоночную добычу. По Алифанову (Алифанов, 2000) так вообще мозазавры ближайшие родичи игуан, и, действительно, у них есть некоторые (!) общие признаки. Это конечно не значит, что такое предположение 100% верно. Или вот, например, змеи довольно сильно отличаются от современных вараноидов характером прикрепления и смены зубов... Впрочем, от мозазавров они тоже довольно сильно по этим признакам отличаются…»
Источники:
1. Mc Dowell, Samuel (1972). The evolution of the tongue of snakes and its bearing on snake origins. Evolutionary Biology 6: 191–273.
2. Vidal, N., & Hedges, S. B. (2004). Molecular evidence for a terrestrial origin of snakes. Proceedings of the Royal Society of London. Series B: Biological Sciences, 271(Suppl 4), S226-S229.
3. Caprette, C. L., Lee, M. S., Shine, R., Mokany, A., & Downhower, J. F. (2004). The origin of snakes (Serpentes) as seen through eye anatomy. Biological Journal of the Linnean Society, 81(4), 469-482.
4. Apesteguía, S., & Zaher, H. (2006). A Cretaceous terrestrial snake with robust hindlimbs and a sacrum. Nature, 440(7087), 1037-1040.