Все современные змеи происходят от шести эволюционных линий, которые пережили погубившее нептичьих динозавров вымирание на рубеже мела и палеогена. К такому выводу пришли специалисты, сопоставив молекулярные данные с анализом ископаемых находок. Как отмечается в статье для журнала Nature Communications, вскоре после массового вымирания высшие змеи пережили всплеск разнообразия, связанный с освоением новых регионов и экологических ниш.
Мел-палеогеновое вымирание, которое произошло 66 миллионов лет назад, погубило около 75 процентов всех существовавших на тот момент видов животных и растений. Самые известные его жертвы — нептичьи динозавры. Однако вместе с ними также исчезли и многие других животные, например, энанциорнисы, птерозавры, мозазавры и аммониты. Некоторые группы, такие как настоящие птицы и чешуекрылые, смогли пережить массовое вымирание, однако их видовое разнообразие резко сократились — и на его восстановление потребовалось некоторое время. Даже млекопитающие, которые, казалось бы, выиграли от исчезновения нептичьих динозавров, на самом деле понесли серьезные потери.
Долгое время специалисты полагали, что змеи пережили конец эпохи динозавров с минимальными потерями. Лишь в западной части Северной Америки палеонтологическая летопись свидетельствовала о резком сокращении разнообразия чешуйчатых рептилий (Squamata), к которым относятся змеи, около 66 миллионов лет назад. Впрочем, ископаемые остатки змей слишком редки и фрагментарны, чтобы делать однозначные выводы по данной теме. А попытки реконструировать эволюционную историю данной группы приводили к противоречивым результатам.
Команда исследователей во главе с Николасом Лонгрихом (Nicholas R. Longrich) из Батского университета решила больше узнать об эволюции змей — в том числе о том, как на этих рептилиях сказалось мел-палеогеновое вымирание. На первом этапе авторы собрали данные о геномах 115 современных видов змей, представляющих все ныне живущие семейства за исключением малоизученных групп Anomochilidae и Xenophidiidae, которые населяют Малайзию и Индонезию и включают три и два вида соответственно. Добавив к этому материалу информацию об ископаемых видах, ученые построили филогенетическое древо змей.
Согласно реконструкции Лонгриха и его коллег, диверсификация змей из клады Afrophidia (она включает большинство высших змей (Alethinophidia) кроме вальковатых змей (Aniliidae) и земляных удавов (Tropidophiidae)) произошла вскоре после массового вымирания на рубеже мела и палеогена. В тот же период времени возникли клада Amerophidia (именно к ней относятся вальковатые змеи и земляные удавы), а также узкоротые змеи (Leptotyphlopidae) и слепозмейки (Typhlopidae).
На следующем этапе исследователи попытались оценить морфологическое разнообразие змей до и после мел-палеогенового вымирания. Для этого они проанализировали размер и форму ископаемых позвонков, которые принадлежали змеям, жившим с позднего мела до олигоцена. Оказалось, что эти рептилии были достаточно разнообразными еще до вымирания нептичьих динозавров. Однако после границы мела и палеогена разнообразие змей дополнительно выросло. Например, в этот период змеи начали осваивать древесный образ жизни, представители ныне вымершего семейства Palaeophiidae перешли к морскому образу жизни, а в Южной Америке появился гигантский удав Titanoboa cerrejonensis. При этом на среднем размере змей массовое вымирание практически не сказалось (хотя в палеоцене на планете возникли несколько видов очень крупных змей, включая уже упомянутого титанобоа).
Дополнительный анализ позволил выяснить, где возникли основные группы змей. Судя по всему, клада Afrophidia имеет азиатское происхождение, а Amerophidia — южноамериканское. Узкоротые змеи (Leptotyphlopidae) появились в Африке или Северной Америке, а слепозмейки (Typhlopidae) — на территории Индостана.
Лонгрих и его коллеги предполагают, что мел-палеогеновое вымирание пережили лишь шесть современных эволюционных линий змей (а также некоторые семейства, которые исчезли уже в кайнозое). Вероятно, этим рептилиям помогла выжить их способность подолгу обходиться без пищи. Кроме того, змеи, которые вели роющий образ жизни или обитали в пресных водоемах, меньше пострадали от последствий падения астероида.
Авторы признают, что пока трудно сказать, как именно массовое вымирание сказалось на экологическом и морфологическом разнообразии змей. Поскольку это событие пережили представители нескольких групп, которые вели отличающийся образ жизни, есть вероятность, что при переходе от мела к палеогену сохранились основные экологические и морфологические группы змей. Альтернативная гипотеза предполагает резкое падение разнообразия 66 миллионов лет назад с последующим быстрым восстановлением. В любом случае фрагментация популяций и исчезновение конкурентов после массового вымирания привели к тому, что змеи смогли колонизировать новые регионы (например, высшие змеи из Азии расселились по всему миру) и освоить новые экологические ниши. Это объясняет, почему вскоре после мел-палеогенового вымирания произошла диверсификация высших змей.
Интересно, что анализ ископаемых указывает на падение разнообразия змей, которое произошло в олигоцене и, вероятно, было связано с глобальным похолоданием. Вслед за ним, на рубеже олигоцена и миоцена, змеи смогли вернуть было разнообразие благодаря некоторому потеплению и формированию травянистых равнин. Именно в этот период, судя по филогенетическим данным, произошла значительная диверсификация клады Caenophidia, которая включает 80 процентов современных змей.
Недавно палеонтологи обнаружили в триасовых отложениях Аргентины ископаемую рептилию Taytalura alcoberi возрастом около 231 миллиона лет. Она являлась одним из базальных представителей лепидозавров — группы, объединяющей ящериц, змей и гаттерий.
Сергей Коленов