Самый большой научпоп канал
Подписаться
  • Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
24.02.2024
Михаил Орлов
7
11 207

Биологи объяснили разнообразие змей «эволюционной сингулярностью»

4.2

Змеи — широко распространенные и разнообразные рептилии, которые очень близки ящерицам и в ходе эволюции произошли именно от них. Среди более четырех тысяч видов змей есть жители почти всех континентов и крупных островов, освоившие самые разнообразные экологические ниши и способные питаться почти кем угодно. Авторы новой статьи в Science проанализировали геномы более тысячи видов чешуйчатых (змей и ящериц), данные об их рационе и объяснили, как возникло уникальное разнообразие змей.

Блестящая остроголовая змея (Oxybelis fulgidus)
Блестящая остроголовая змея (Oxybelis fulgidus) в Бразилии / © Ivan Prates

Известно около 40 тысяч видов позвоночных, среди которых десятая часть — змеи. Впечатляющее число, если вспомнить, что они представляют собой всего лишь подотряд в составе отряда чешуйчатых рептилий (Squamata), куда также входят ящерицы и немногочисленные двуходки. Ящерицы были предками змей, однако более 150 миллионов лет назад их пути резко разошлись и далее две группы эволюционировали по-своему. И хотя формально змеи — всего лишь разновидность ящериц, они очень отличаются по экологии, морфологии и биогеографии от своих чешуйчатых собратьев.

Змеи показали способность быстро создавать новые виды и более крупные систематические группы. В результате они освоили все материки Земли (кроме Антарктиды) и даже поселились на множестве островов. Редкими исключениями, не имеющими в природной фауне змей, остались Ирландия и Новая Зеландия. Змеи также приобрели комплекс уникальных адаптаций, таких как отсутствие конечностей, длинное тело, развитое обоняние и, разумеется, их фирменные яды.

Так змеи освоили разные экологические ниши: они плавают в морях, роются в земле, лазают по ветвям, живут и в пустынях, и в экваториальных лесах, где отравляют, душат и глотают своих жертв целиком. Змеи приучились к самым разным типам пищи, разумеется кроме растительной, которая закоренелых хищников не интересует. При этом в отличие от ящериц они зачастую специализируются на каком-то одном питании.

Авторы новой публикации в лидирующем научном журнале Science взялись выяснить, в чем секрет эволюционного успеха змей и их необычайного разнообразия. Они проанализировали фрагменты 1018 геномов чешуйчатых, а также окаменелости и данные о пищевых пристрастиях почти 70 тысяч особей (используя для этого музейные образцы). Так биологи реконструировали эволюционную историю чешуйчатых рептилий.

Оказалось, что змеи эволюционируют с очень высокой скоростью — примерно втрое быстрее ящериц. Они также имеют особые генетические и молекулярные адаптации: рост числа транспозонов и изменение функций белков, участвующих в метаболизме. При этом выделение змей в обособленную группу еще во времена динозавров (около 150 миллионов лет назад) сопровождалось их быстрыми и радикальными преобразованиями. Почти сразу змеи приобрели все характерные адаптации — безногое вытянутое тело, череп, способный деформироваться для проглатывая крупной жертвы, и исключительную чувствительность к запахам.

Многомерные трофические ниши для 1314 видов чешуйчатых рептилий (синими точками показаны ящерицы, розовыми — змеи) / © P. O. Title et al., 2024

По отдельности такие приспособления возникали и у других позвоночных. Скажем, к «безногой конструкции» в разные моменты времени независимо перешли более 25 групп ящериц (веретенницы, чешуеноги и так далее) и амфибии, такие как современные червяги и давно вымершие аистоподы. Однако змеи особенно удачно сочетали в себе все эти адаптации, которые к тому же возникли почти одновременно (в эволюционных масштабах времени), очень динамично изменялись и обеспечили резкое ускорение видообразования и рост экологического разнообразия.

Ученые назвали состояние перед таким «змеиным взрывом» макроэволюционной сингулярностью — по аналогии с космологическим термином, описывающим Вселенную в бесконечно сжатом и нагретом состоянии перед Большим взрывом. В следующий за сингулярностью момент все начало быстро и неожиданным образом меняться, хотя характер изменений во многом определяло исходное состояние животных. О том, какого рода события запустили быструю эволюцию ранних змей, остается только догадываться.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Биофизик, магистр биологии. Пишет о границах живого и неживого, сложных молекулах и простых ответах природы. Ведёт канал AreaDNA в Telegram.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Вчера, 10:24
Любовь Соковикова

Изучив поведение 69 видов птиц в разных областях Западных Гат (Индия), международная исследовательская группа наконец объяснила, почему территориальные и всеядные птицы чаще других поют по утрам.

Вчера, 12:23
Любовь Соковикова

Наблюдая ранние этапы рождения землеподобных миров, астрономы приблизились к решению «метрового барьера» — проблемы роста пылевых зерен до размеров, необходимых для формирования планет.

5 часов назад
Андрей Папиш

Среди ныне живущих морских обитателей осталось всего несколько так называемых «живых» ископаемых вроде латимерии или мечехвоста. Остальных мы знаем по уцелевшим остаткам. Новый вид древней рыбы обнаружили палеонтологи в девонском песчанике Канадской Арктики. Судя по найденным зубам и челюстям, рыба была в разы меньше своих родственников, а значит, могла жить в реках, что необычно для этих существ.

10 июня
Редакция Naked Science

Онлайн-шопинг, доставка еды, мобильный банкинг и стриминг кино — часть повседневности. Мы почти не задумываемся, что делает все это возможным. Ответ — облачные технологии. За каждой покупкой, переводом или просмотром фильма работает невидимая инфраструктура, без которой современные цифровые сервисы попросту остановились бы. Рассказываем, как облака изменили нашу цифровую жизнь и стали незаметным мотором современной экономики.

Вчера, 10:24
Любовь Соковикова

Изучив поведение 69 видов птиц в разных областях Западных Гат (Индия), международная исследовательская группа наконец объяснила, почему территориальные и всеядные птицы чаще других поют по утрам.

Вчера, 12:23
Любовь Соковикова

Наблюдая ранние этапы рождения землеподобных миров, астрономы приблизились к решению «метрового барьера» — проблемы роста пылевых зерен до размеров, необходимых для формирования планет.

5 июня
Александр Березин

Вид антилоп, с ледникового периода привыкший к массовым миграциям, пытается вернуться в свой исторический ареал, когда-то достигавший Днепра. Однако их нетипичные для травоядных привычки вызывают сильнейшее отторжение у сельских жителей, предлагающих массово уничтожать их с воздуха. С экологической точки зрения возвращение этих животных весьма желательно, но как примирить их с фермерами — неясно.

22 мая
ПНИПУ

Недавно вышел второй сезон сериала «Одни из нас» (TheLastofUs), созданного по сюжету популярнейшей видеоигры. Ученые Пермского Политеха решили разобраться, насколько реален сценарий грибной пандемии, превращающей людей зомби? Чем живет кордицепс и как он «ищет» своих жертв, действительно ли паразит способен эволюционировать настолько, чтобы поражать человеческий организм и подчинять себе его волю, был бы у людей шанс выжить, какие грибы уже поселились в наших телах и выручит ли нас иммунитет, сформированный тысячелетиями.

26 мая
Unitsky String Technologies Inc.

Казахстанский Алматы — город контрастов, где горы соседствуют с урбанистическими пейзажами, а бизнес-центры — с историческими кварталами. Неизменным остается одно — пробки. Ежедневно сюда приезжает более 700 тысяч автомобилей из пригородов, при этом в самом мегаполисе зарегистрировано порядка 600 тысяч транспортных средств. В результате по улицам ежедневно движется более миллиона транспортных средств.

[miniorange_social_login]

Комментарии

7 Комментариев
Vladimir Lukianov
25.02.2024
-
0
+
Если бы эволюция была фактом, то ископаемые, несомненно, свидетельствовали бы о постепенном переходе одного вида в другой. Это было бы так, независимо от того, какой вариант эволюционной теории принимается. Даже ученые, которые верят в более быстрые преобразования, связанные с теорией «прерывистого равновесия», допускают, что эти преобразования, вероятно, длились многие тысячелетия. Поэтому не разумно полагать, что нет абсолютно никакой необходимости в ископаемых связующих звеньях.Также, если бы эволюция основывалась на фактах, то следовало бы ожидать, что палеонтологическая летопись обнаружит зачатки новых структур в живых организмах. По крайней мере у некоторых ископаемых должны были бы обнаружиться развивающиеся руки, ноги, крылья, глаза и другие кости и органы. Например, должны были бы встретиться плавники рыб, превращающиеся в ноги земноводных, и жабры, постепенно превращающиеся в легкие. Должны были бы существовать пресмыкающиеся, передние конечности которых превращались бы в птичьи крылья, задние конечности — в когтистые лапы, чешуя — в перья, а рот — в роговой клюв.Относительно этой теории в британском журнале New Scientist говорится: «Она предсказывает, что полная палеонтологическая летопись должна состоять из родословных линий организмов, показывающих, что на протяжении длительных промежутков времени непрерывно происходит постепенное преобразование» . Сам Дарвин утверждал: «Число промежуточных и переходных звеньев между всеми живущими ныне и угасшими видами должно было быть непостижимо велико» .
    -
    2
    +
    Vladimir, Вы представляете себе, какая доля живших организмов сохраняется в окаменевшем виде (для этого требуются очень специфические условия)? А какую долю мы потом в состоянии найти? А эти вероятности нужно перемножать. Мы располагаем очень маленькой выборкой, и это проблема выборки, а не генеральной совокупности.
    -
    0
    +
    Vladimir, эволюция является фактом уже хотя бы потому что её элементарный акт - появление новых видов в дикой природе - неоднократно наблюдался (гуглим Recent and recurrent polyploidy in Tragopogon (Asteraceae): cytogenetic, genomic and genetic comparisons) И не только наблюдался, но и успешно воспроизводился в лаборатории (гуглим Synthetic polyploids of Tragopogon miscellus and T. mirus (Asteraceae): 60 Years after Ownbey's discovery) В данном примере не потребовались ни миллионы, ни тысячи лет, этот сальтационный механизм генерирует новые виды сверхбыстро, в предельном случае за одно единственное половое поколение. Потому у видов, возникших таким путём, нет и не может быть никаких переходных форм. Что касается эволюции "по Гулду", то другой комментатор уже указал на известную сложность. Вероятность попасть в палеолетопись помимо прочего находится в прямой зависимости от времени существования таксона и численности его представителей. Так что находки переходных форм при гулдовской эволюции тоже особо не ожидаются. А что касается эволюции "по Дарвину", то есть медленного преобразования морфо-физиологических характеристик в течение десятков миллионов лет, то примеры известны каждому внимательному школьнику: цепочки переходных форм в эволюции китообразных, на которых видно всё - и медленную редукцию задних конечностей и медленный переезд ноздрей на макушку. Или тот же пример эволюции слуховой системы млекопитающих, прослеженный достаточно основательно по найденным переходным формам. В общем, невежество и поразительная неосведомлённость критиков эволюции просто поражает.
Evgeny
24.02.2024
-
1
+
А разве змеи разнообразны? Просто ползающая веревка
    -
    1
    +
    Evgeny, змей несколько тысяч разных видов. По сравнению с всего одним видом лысых обезьян змеи крайне разнообразны.
    +
      ещё комментарии
      Evgeny
      24.02.2024
      -
      0
      +
      Михаил, это несомненно так. Однако, сравнивая с удивительным внешним разнообразием, например, рыб или насекомых, змеи выглядит в общем похожими друг на друга.
        -
        1
        +
        Evgeny, рыбы - это несколько классов типа хордовых, насекомые - класс членистоногих, змеи же всего лишь подотряд класса пресмыкающихся отряда чешуйчатые. Неудивительно, что при таком сравнении они кажутся однообразными.
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Закрыть
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно