Как появились змеи на планете
Змеи. Происхождение
Тонкохвостый полоз это неядовитая змея, хотя как и все его собратья — хищник. Он питается мелкими грызунами, птицами, рептилиями. В общем, у большинства змей образ жизни именно такой. Приходится использовать своё туловище, которое очень сильное. Так как лап у него нет, а пасть не очень большая. Если полоз приложит всю свою силу в металлическую точку, то она может выломать металлический прут из забора. Это за счёт того, что мышцы идут вдоль позвоночника, и она в отличие от человека может сразу сократить или расслабить все мышцы.
Змеи достаточно древние существа. Они обитают на нашей планете от 180 до 250 миллионов лет. То есть по сути они ровесники динозавров. Появились змеи в Триасовом периоде. Оттуда известны самые первые остатки этих существ. Эта группа рептилий отчасти дожила до наших дней из-за того, что большинство змей ведут скрытный образ жизни.
Почему они утратили конечности? Тогда на Земле было очень много разных рептилий. Тогда появлялось много хищников. И нужно было, как то прятаться. И судя по всему, предки змей перешли к обитанию в почве. При роющем образе жизни как это ни странно лапы часто мешают. И в конце концов древние змеи решили с ними расстаться. Процесс утраты конечностей был постепенный, сначала были утрачены передние конечности. Затем остались только задние конечности. Вот уже у змеи Юрского периода были только задние конечности. Эти задние конечности уменьшились настолько, что стали похожи на два коготка, расположенных в основании хвоста. Окончательно змея потеряла ноги примерно 80 миллионов лет назад.
Но кто же был их предком? Вот это вопрос куда более сложный. Дело в том, что по своему строению, как внешнему, так и внутреннему змеи очень похожи на ящериц. Среди ящериц как раз попадаются формы без ног. Всём известная веретеница. Соответственно логично предположить0, что предками змей были ящерицы. И вот учёные, которые исследовали строение, а также молекулярное родство групп ящериц, остановились на двух вариантах.
Это вараны. У него язык схожий со змеиным, также строение черепа схожее со змеиным, это подвижные нижние челюсти. Обе половинки нижней челюсти соединяются не плотно. Подбородка у них нет, у них просто хрящевая ткань. В таких случаях челюсть может раздвинуться в сторону и пропустить крупную пищу. И учёные сделали вывод, что некоторые представителей варанов лишились конечностей. Не исключено, что некоторые вараны «решили» вообще уйти под землю, потом потеряли конечности, и так появились змеи.
Другие зоологи не согласны с этой точкой зрения. Отчасти от того, что среди варанов, как вымерших, так и современных никогда не было безногих форм. То есть никакой тенденции к потери конечностей у них не было. При чём многие вараны ведут почвенный образ жизни, но тем не менее лапы они не теряют. Строение позвоночника у змеи и у варана различные. А здесь сходство, должно быть куда более выраженное. Поэтому вараны среди кандидатов на роль предка змеи становятся на последнее место.
А кого же учёные ставят на первое место?
Гeкон токи.
Гeконы обычно ведут ночной образ жизни. Казалось бы ну никакого сходства со змеями нету. Дело в том, что гeконы могут образовывать безногие формы. На Новой Гвинее и в Австралии живут интересные почвенные гиконы под названием чешуеноги. У которых нету передних конечностей, а от задних остались две небольшие палочки, чрезвычайно похожие на таковые у мезозойских предков. У гeконов чрезвычайно похожее строение черепа в том, что ни у тех, ни у тех нету височных и скуловых дуг. Тех самых частей, которые поддерживают глаз. Поэтому глаз лежит в ямке, ничем не ограничивая. Кроме того и у гeконов и у змей одинаковое строение позвоночника. А совсем недавно, молекулярные биологи, исследовав ДНК гиконов, обнаружили, что на самом деле и даже наследственное вещество представителей этих двух групп чрезвычайно похожи. Так, что скорее всего змеи произошли именно от гeконов.
Эволюция очень сложный механизм. Змеи например, потеряли конечности. Однако нет ни одной змеи, которая бы пожаловалась на это.
Змеи доисторического периода – 11 ископаемых змей мезозойской и кайнозойской эр
Змеи, как и другие рептилии, обитают на Земле в течение десятков миллионов лет, но прослеживание их эволюционного происхождения стало огромной проблемой для палеонтологов. В следующих 11 пунктах статьи, вы найдете фотографии и описание различных древних змей, начиная от динилизия до самой большой доисторической змеи в мире – титанобоа.
1. Динилизия
Создатели фильма “BBC: Прогулки с динозаврами” были довольно хорошо осведомлены о доисторических рептилиях, поэтому непростительно, что в последнем эпизоде “Смерть династии” (1999 года), изображена огромная ошибка с участием змеи динилизия.
Эта доисторическая змея была показана, как угроза для молодняка тиранозавр ов, несмотря на то, что: во-первых динилизия жила на 10 миллионов лет раньше Тиранозавра Рекс, а во-вторых, эта змея была родом из Южной Америки, в то время как Т-Рекс жил в Северной Америке.
2. Эподофис (Eupodophis descouensi)
Эподофис является классической переходной формой между ящерицами и безногими змеями. Эти рептилии мелового периода обладали крошечными (около 2 см) задними лапами, с характерной бедренной и большеберцовой костями. Как ни странно, эподофис и два других рода (хаасиофис и п ахирахис ) ископаемых змей, оснащенных рудиментарными ногами, были обнаружены на Ближнем Востоке, явном рассаднике змей 100 миллионов лет назад.
3. Гигантофис
Примерно 10 метров в длину и массой около полутонны, доисторическая змея гигантофис, до недавнего времени считался самой большой змеей из когда-либо живших в мире, пока в Южной Америке не были обнаружены останки древней змеи титанобоа, намного большего размера (15 м в длину и массой около тонны).
4. Хаасиофис
Некоторые палеонтологи считают, что хаасиофис состоял в родстве с более древними змеями из рода пахирахис, но большая часть доказательств (в основном имеющих отношение к форме черепа и структуры зубов) помещает этих змей в отдельный род.
5. Madtsoia
Как вы можете догадаться из необычно широкого географического и временного диапазона змей рода madtsoia (различные виды madtsoia охватывают временной промежуток в 90 миллионов лет), палеонтологи далеки от точной сортировки эволюционных связей этих доисторических змей.
6. Наяш (Najash rionegrina)
В отличие от других родов базальных змей: эподофис, пахирахис и хаасиофис, которые проводили большую часть своей жизни в воде, змеи рода наяш, вели исключительно наземный образ жизни.
7. Пахирахис
Пахирахис является идеальной промежуточной формой между ящерицами и змеями: эти древние рептилии обладали исключительно змеиным телом, в комплекте с чешуей, головой, как у питона и парой рудиментарных задних конечностей, расположенных в нескольких сантиметрах от конца хвоста.
8. Санаех (Sanajeh indicus)
Санаех (Sanajeh indicus) значительно уступал по размерам самой большой в мире доисторической змее, но это единственный вид, который с большой уверенностью охотился на динозавров (в основном на детенышей и мелкие виды динозавров до 50 см в длину).
9. Тетраподофис
Тетраподофис имеет сомнительное происхождение – он якобы был обнаружен в Бразилии, но никто не может точно сказать, где и кем, а также как ископаемые останки попали в Германию. Некоторые палеонтологи сомневаются, что тетраподофис является настоящей доисторической змеей.
10. Титанобоа
Титанобоа – самая большая доисторическая змея в мире, которая когда-либо жила на нашей планете. Она достигала до 15 м в длину и весила около 1 т. Единственная причина, почему она не охотилась на динозавров заключается в том, что титанобоа появилась через несколько миллионов лет после их гибели. В статье “ТОП 10 фактов о вымершей змее титанобоа,” вы сможете ознакомится с массой интересной информации о этих гигантских змеях.
11. Вонамби
Хотя австралийские вонамби не были напрямую связаны с современными питонами и удавами, эти змеи имели схожий стиль охоты: сжимая свои мышечные кольца вокруг ничего не подозревающих животных и медленно душа их до смерти.
Предки змей обладали четырьмя ногами и жили в норках, выяснили ученые
МОСКВА, 24 июл – РИА Новости. Палеонтологи обнаружили в Бразилии останки предположительного предка змей, который обладал четырьмя лапами и жил в норах на суше Гондваны примерно 126 миллионов лет назад, говорится в статье, опубликованной в журнале Science.
По текущим представлениям, характерная «змеиная» форма туловища – длинное тело, голова и отсутствие каких-либо конечностей — могла развиться среди предполагаемых предков змей как минимум 26 раз. Разнообразие форм тела у древних змей, найденных в отложениях мезозоя и кайнозоя, не позволяет ученым прийти к единому мнению, как они развивались и почему они перешли к такому образу жизни.
Николас Лонгрич (Nicholas Longrich) из университета Бата (Великобритания) и его коллеги нашли возможный ответ на все эти вопросы, изучая окаменелости, найденные в отложениях юрского периода на территории Бразилии.
В одной из частных коллекций ученым удалось найти останки существа, которое почти по всем своим признакам – большому количеству позвонков, вытянутой черепной коробке и короткой морде, гибкой структуре ребер – напоминала современных змей. Авторы статьи назвали его Tetrapodophis amplectus, в честь его главной необычной черты.
Дело в том, что это существо, в отличие от всех других известных ископаемых предков змей, обладало четырьмя полноценными лапами, которыми данное животное могло свободно двигать. Они, как предполагают ученые, не были «средством передвижения» этой древнейшей змеи, а помогали ей удерживать жертву при ее удушении или поедании или позволял двум особям противоположного пола цепляться друг за друга при спаривании.
Другой необычной чертой этого существа является то, что оно жило не на поверхности земли или не на ветвях деревьев, а в норках, которые древняя змея самостоятельно вырывала в грунте. Подобный вывод противоречит мнениям некоторых палеонтологов, которые считали, что змеи были потомками морских рептилий, а не сухопутных четвероногих существ.
Судя по загнутым назад зубам и «резиновым» челюстям этой змеи, Tetrapodophis amplectus питался мелкими позвоночными животными, которых он, как и его современные родичи, проглатывал целиком. Это означает, что змеи изначально были «мясоедами», а не насекомоядными, как предполагали некоторые зоологи.
Возраст этой находки, который может составлять от 146 до 110 миллионов лет из-за характера открытия окаменелости, говорит о том, что мы имеем дело с одной из самых первых змей на Земле, которые появились, как подсказывает ДНК-анализ, около 150 миллионов лет назад. Более того, сравнительный анатомический анализ говорит о том, что Tetrapodophis amplectus можно признать предком всех змей, или его ближайшим родичем, заключают авторы статьи.
Раскрыта еще одна загадка палеонтологии
Недавно палеонтологи, используя новейшие технологии, обнаружили в отложениях, возраст которых 95 миллионов лет, змею. Да не просто змею, а с… задними ногами. Это открытие позволило установить предка змей, а также выяснить, каким образом данные рептилии утратили ноги в процессе эволюции, что до сих пор было одной из загадок палеонтологии.
Данные окаменелости, возраст которых составляет 95 миллионов лет, были найдены еще в 2000 году в ливанской деревушке Аль-Наммура. Останки принадлежали змее Eupodophis descouensi. Эта рептилия достигала 50 сантиметров в длину. Извлеченные останки передали в Музей естественной истории (Париж) для дальнейших исследований.
И вот недавно группа ученых под руководством доктора Александры Уссе, используя рентгеновские лучи, провела послойное сканирование образца и на основании его результатов построила компьютерную модель изучаемого объекта в 3D-формате. Выяснилось, что у данной змеи были задние конечности, хотя и весьма редуцированные.
На изображении достаточно четко видно, что внутреннее устройство костей лап древних змей в значительной мере напоминает устройство ног современных наземных ящериц. Правда, бедра и голени Eupodophis descouensi весьма укорочены, также имеются кости лодыжки, а вот ступня и пальцы уже отсутствуют. Причем у экспоната оставалась на свободе только одна нога, а вторая была скрыта в камне, однако рентгеновское обследование смогло показать ученым и ее. Поскольку обе ноги устроены одинаково, можно смело считать, что отсутствие некоторых частей конечности — это не результат травмы или уродства, а показатель начала редукции лап у змеиных предков.
«Открытие внутренней структуры задних конечностей Eupodophis позволяет исследовать процесс регресса конечностей в процессе эволюции змей. В настоящее время существует только три ископаемых змеи с сохранившимися задними конечностями и утраченными передними. Их относят к трем разным группам — это Haasiophis, Pachyophis и Eupodophis. У других известных ископаемых групп змей конечности не сохранились. Тем не менее, исходя из их анатомического строения, считается, что у них конечности все-таки были, однако потом исчезли.
Теперь мы можем даже сказать, как, скорее всего, происходила подобная редукция. Данные исследования показывают, что утрата предками змей конечностей не является результатом каких-то анатомических изменений строения костей, а, скорее всего, была связана с сокращением периода роста. Из-за каких-то генетических изменений лапы не успевали полностью сформироваться в эмбриональном периоде, вот змеи и появлялись на свет с немножко «недоделанными» ногами», — говорит руководитель группы, палеонтолог Александра Уссе.
Кстати, подобная версия подтверждается и исследованиями отечественных эмбриологов. Не так давно, исследуя так называемые Нox-гены (это гены, отвечающие за формирование тела зародыша на ранних этапах развития) змей и ящериц, ученые обнаружили, что у последних отсутствует ген Hox-12а, а также несколько изменены Hox-13а и Hox-13b. Известно, что именно эти гены отвечают за формирование заднего конца тела рептилий, а также за появление и развитие задних конечностей. Произошедшая мутация, в результате которой один из генов исчез полностью, видимо, привела к тому, что задние лапы перестали нормально развиваться, а изменение двух его «соседей» — к полному исчезновению этих конечностей.
Тем не менее, вопрос о происхождении змей до сих пор остается одним из самых таинственных в палеонтологии. Ученые считают, что эти рептилии произошли около 150 миллионов лет назад от какой-то группы ящериц. До сих пор непонятно, что это была за группа, а также то, почему змеи стали длинными и безногими.
Согласно одной точке зрения, утрата конечностей связана с переходом к водному образу жизни. В воде лапы не нужны, там гораздо выгоднее двигаться, змееобразно изгибая тело. Подтверждением данной версии служит то, что одна из древних двулапых змей, Pachyophis, была водным животным.
Недостатками этой версии служит тот факт, что среди примитивных змей нет тех, кто обитает исключительно в воде, такие появляются лишь среди продвинутых представителей группы, например, морские змеи (Hydrophiinae). Кроме того, в палеонтологической летописи змеи крайне редко встречаются в морских и пресноводных отложениях, что довольно странно, так как фауна в подобных захоронениях сохраняется на несколько порядков лучше, чем в наземных, да и попадаются они чаще. Также против этой версии говорит еще и то, что кроме отсутствия конечностей никаких других приспособлений к жизни в воде у примитивных змей нет.
Согласно другой гипотезе, предки змей были роющими ящерицами, утратившими конечности из-за того, что под землей от них больше вреда, чем пользы. Эту версию подтверждает то, что примитивные змеи из группы слепозмеек (Typhlopidae) — действительно подземные животные. Роющий образ жизни, судя по всему, вели и ископаемые Haasiophis и Eupodophis. Также известно, что представители многих групп ящериц, например, сцинки (Scincidae), безногие ящерицы (Anniellidae), веретеницы (Anguidae) или чешуеноги (Pygopodidae), при переходе к роющему образу жизни также теряли конечности (при этом не известен ни один случай утраты лап у водных ящериц).
Так что, скорее всего, предки змей действительно вели роющий образ жизни. Именно поэтому им понадобилось длинное тело (легче протискиваться сквозь грунт). Также в связи с этим они постепенно лишились наружных отверстий ушей (что бы земля не забивалась), конечностей и подвижных век (под землей в них нет надобности, во влажной почве глаза не высыхают), а взамен приобрели прозрачную пленку, образованную из сросшихся век, защищающую глаз (поэтому-то и кажется, что змея нас гипнотизирует, взгляд у нее неподвижен).
Довольно долго предками змей считались ящерицы из группы варанов (Varanidae). Эти ящерицы, как и змеи, имеют длинный и подвижный язык, сильно развитый отвечающий за хеморецепцию орган Якобсона, дополнительное подвижное сочленение ветвей нижней челюсти, а также схожее со змеями строение позвонков. Кроме того, обитающие в Индонезии безухие вараны (Lanthanotidae), как это видно из их названия, так же как и змеи, лишены наружных ушных отверстий. Тем не менее, детали строения черепа у варанов и змей сильно различаются, а кроме того, молекулярный анализ ДНК показывает, что обе эти группы весьма далеки друг от друга. Также против этой версии свидетельствует еще и то, что среди варанов нет (и, судя по всему, никогда не было) представителей, ведущих полностью подземный образ жизни.
А вот с другой группой современных ящериц, называемых гекконами (Gekkonidae), у змей куда больше общих черт строения (о том, кто такие гекконы и чем они знамениты, читайте в статье «Секреты ночных скалолазов»). В частности, черепа змей и гекконов полностью лишены височных дуг (образованных скуловыми костями) и имеют подвижное сочленение костей нижней челюсти. Веки у многих гекконов, так же как и у змей, срослись и образовали прозрачную внешнюю оболочку глаза. И, наконец, среди этих ящериц есть те, кто ведет роющий образ жизни.
Наиболее характерными здесь являются представители подсемейства чешуеногов, которое уже упоминалось выше. Его представители, обитающие в Австралии и на Новой Гвинее, обладают змееобразно вытянутым туловищем и по внешнему виду чрезвычайно напоминают змей. Это сходство подчеркивается также отсутствием передних и значительной редукцией задних конечностей, имеющих обычно вид коротких, оканчивающихся иногда когтями чешуйчатых выростов, а также отсутствием наружных отверстий ушей. Конечно, вряд ли именно чешуеноги были прямыми предками змей, однако, судя по всему, это одни из их самых близких родственников.
Кроме того, данные молекулярных исследований также говорят о том, что по строению ДНК самыми близкими родственниками змей являются именно гекконы.
Согласно этим данным, гекконы и змеи отделились от прочих чешуйчатых 180 миллионов лет назад, а разделение этих групп произошло чуть позже, примерно 150-165 миллионов лет назад. То есть примерно тогда, когда, согласно данным палеонтологов, эта группа и возникла. Так что и тут все сходится.
Итак, новая методика исследований помогла ученым заполнить пробел в истории пресмыкающихся и решить одну из самых интригующих загадок эволюции. Надобно заметить, что палеонтологи вообще возлагают на эту методику большие надежды. Она позволяет получить снимки с разрешением в несколько микрон — в тысячу раз меньше, чем дает больничный томограф.
А для получения трехмерного изображения ископаемые кости нужно всего лишь повернуть на небольшой угол и снять при этом несколько тысяч двумерных изображений до тех пор, пока не будет произведен полный оборот на 360 градусов. Из этих снимков после и составляют с помощью специальной компьютерной программы 3D-изображение, показывающее не только поверхностную, но и внутреннюю структуру костей.
Так что, возможно, в ближайшем будущем данная методика исследований поможет решить и другие эволюционные загадки. И многие пробелы в истории различных групп животных окажутся заполненными…
Читайте самое интересное в рубрике «Наука и техника
Добавьте «Правду.Ру» в свои источники в Яндекс.Новости или News.Google, либо Яндекс.Дзен
Быстрые новости в Telegram-канале Правды.Ру. Не забудьте подписаться, чтоб быть в курсе событий.
На сегодняшний день ученым известно о существовании почти 4 000 видов змей. Если верить источникам, около 600 из них являются ядовитыми. При укусе каждая из этих опасных созданий впрыскивает в тело своей жертвы смертельные вещества через тонкое отверстие в клыках. Может показаться, что так было всегда, но недавно ученые выяснили, что у далеких предков змей таких отверстий не было. И даже после появления они не предназначались для введения яда в тела добычи — у них была совершенно другая функция. Обо всем этом исследователи узнали в ходе изучения окаменелых останков доисторических змей. Во время проведения научной работы ученые не обошлись без использования компьютерной симуляции эволюции этих созданий. Давайте не будем тянуть и узнаем, в чем именно заключалась работа исследователей и какое удивительное открытие они сделали?
Ученые выяснили, как появились первые ядовитые змеи
Эволюция змеиных зубов
Ученые уже давно заметили, что длинные клыки обычно имеются только у змей, а вот у других пресмыкающихся и тем более млекопитающих их практически нет (речь идет о действительно длинных зубах). Недавно ученые во главе с австралийским исследователем Алессандро Палчи (Alessandro Palci) пытались найти причину этого явления и воссоздали эволюцию змеиных клыков. Причина до сих пор не найдена, но авторы научной работы внезапно выяснили, что когда-то давно в земных клыках не было отверстий для яда. О том, как обычные зубы превратились в острые подобия игл для подкожных инъекций, было рассказано в научном журнале Proceedings of the Royal Society B.
Челюсти змеи с двумя огромными клыками
Для начала стоит отметить, что ядовитые клыки змей очень длинные и могут быть расположены как на передней, так и задней части верхней челюсти. В ходе научной работы исследователи провели сканирование челюстей доисторических змей и нынешних пресмыкающихся. Оказалось, что у предков современных гадюк и кобр не было отверстий внутри длинных клыков — они появились в ходе нескольких мутаций. Не буду углубляться в сложности и только отмечу, что при помощи имеющихся данных исследователи смогли воссоздать эволюцию змеиных клыков.
У некоторых змей нет острых клыков, поэтому они охотятся по-другому. Например, удавы душат и проглатывают добычу целиком
Почему змеи ядовтые?
Моделирование показало, что в ходе эволюции отверстия сначала образовались на основании зубов, в складках плицидентина. Эта ткань представляет собой что-то среднее между костью и дентином — твердой частью зубов, которая защищена эмалью. Плицидентин в большом количестве встречается в останках доисторических рыб и ящериц-варанов. Считается, что образованные им небольшие отверстия отвечали за надежное крепление зубов к челюстям. Они были очень небольшими — можно сказать, что речь идет о выемках у основания зубов.
У некоторых змей поистине огромные зубы. На фотографии — клык габонской гадюки
Когда-то давно эти выемки всего лишь помогали зубам крепиться к черепу. Потом произошла случайная мутация и выемки начали удлиняться и образовывать собой отверстия, которые проходили через всю длину клыков. В ходе другой мутации у змей появилась ядовитая железа и через отверстие начали просачиваться вещества, которые позволяли быстро обездвиживать жертв змеиной охоты. Таким образом появились первые ядовитые змеи, причем они были настолько успешны в охоте, что со временем яды начали обретать все более опасные свойства. В результате на нашей планете сегодня живет около 600 видов ядовитых змей и не исключено, что где-то в тропических лесах прячутся до сих пор не открытые разновидности.
Некоторые змеи умеют даже плеваться ядом
Наша работа показывает эффективность эволюции. Складки, которые изначально помогали зубам крепиться к челюстям, со временем начали использоваться для впрыскивания яда, — подытожил один из авторов научной работы Майкл Ли (Michael Lee).
Ссылки на интересные статьи, смешные мемы и много другой интересной информации можно найти на нашем телеграм-канале. Подпишитесь!
Важно отметить, что предпосылки к возникновению ядовитых зубов есть почти у всех животных, даже у людей. Но в ходе эволюции события складывались таким образом, что способность к смертоносным укусам появилась только у змей, пауков и нескольких других представителей животного мира. Недавно японские ученые заинтересовались — почему ядовитые зубы развились только у них, а людей такая привилегия обошла стороной? Прочитать ответ на этот вопрос можно по этой ссылке.