_ Șerpii o fac mai repede, mai bine: cum un grup de șopârle solzoase și fără picioare au ajuns la jackpot-ul evolutiv

Cu mai bine de 100 de milioane de ani în urmă, strămoșii primilor șerpi au fost șopârle mici care trăiau alături de alte șopârle mici, nedescrise, în umbra dinozaurilor.

Apoi, într-o explozie de inovație în formă și funcție, strămoșii șerpilor au evoluat corpuri fără picioare care puteau aluneca pe pământ, sisteme foarte sofisticate de detectare a substanțelor chimice pentru a găsi și urmări prada și cranii flexibile care le-au permis să înghită mari mari. animale.

Aceste schimbări au pregătit scena pentru diversificarea spectaculoasă a șerpilor în ultimii 66 de milioane de ani, permițându-le să exploateze rapid noi oportunități care au apărut după ce impactul unui asteroid a distrus aproximativ trei sferturi din planta planetei. și specii de animale.

Dar ce a declanșat explozia evolutivă a diversității șerpilor – un fenomen cunoscut sub numele de radiații adaptive – care a dus la aproape 4.000 de specii vii și a făcut din șerpi una dintre cele mai mari povești de succes ale evoluției?

„În principiu, acest studiu este despre ceea ce face un câștigător evolutiv. Am descoperit că șerpii au evoluat mai repede decât șopârlele în unele moduri importante, iar această viteză a evoluției le-a permis să profite de noi oportunități pe care alte șopârle nu le-ar putea", a spus biologul evoluționist de la Universitatea din Michigan, Daniel Rabosky, autor principal. din lucrare.

„Șerpii au evoluat mai repede și – îndrăznim să spunem – mai bine decât alte grupuri. Sunt versatili și flexibili și capabili să se specializeze pe prada pe care alte grupuri nu le pot folosi”, a spus Rabosky, un curator la Muzeul de Zoologie UM și profesor la Departamentul de Ecologie și Biologie Evoluționistă.

Pentru studiu, cercetătorii au generat cel mai mare și mai cuprinzător arbore evolutiv de șerpi și șopârle, secvenționând genomuri parțiale pentru aproape 1.000 specii. În plus, au compilat un set uriaș de date despre dietele șopârlelor și șerpilor, examinând înregistrările conținutului stomacului de la zeci de mii de specimene conservate în muzeu.

Au introdus acest munte de date în modele matematice și statistice sofisticate, susținute de cantități masive de putere computerizată, pentru a analiza istoria evoluției șarpelor și șopârlelor de-a lungul timpului geologic și pentru a studia modul în care au evoluat diverse trăsături, cum ar fi lipsa de membre.

Această abordare pe mai multe direcții a arătat că, în timp ce alte reptile au evoluat, mulți șerpi au evoluat. -trăsături asemănătoare—25 de grupuri diferite de șopârle și-au pierdut și ele membrele, de exemplu—doar șerpii au experimentat acest nivel de diversificare explozivă.

Luați gecko fără picioare din Australia, de exemplu.

Ca șerpii , această șopârlă și-a pierdut picioarele și a dezvoltat un craniu flexibil. Cu toate acestea, creatura abia s-a diversificat de-a lungul a milioane de ani. Nicio explozie evolutivă – doar câteva specii care își găsesc traiul în interiorul australian.

Deci, se pare că există ceva special la șerpi care le-a permis să ajungă la jackpot-ul evolutiv. Poate că ceva din genele lor le-a permis să fie flexibili din punct de vedere evolutiv, în timp ce alte grupuri de organisme sunt mult mai constrânse.

„Un aspect remarcabil al șerpilor este cât de diverși din punct de vedere ecologic sunt: ​​vizuini sub pământ, trăiesc în apă dulce, ocean. și aproape orice habitat posibil de pe uscat”, a spus Alexander Pyron, coautor al studiului și profesor asociat de biologie la Universitatea George Washington. „În timp ce unele șopârle fac unele dintre aceste lucruri – și sunt mult mai multe șopârle decât șerpi – există mult mai mulți șerpi în majoritatea acestor habitate în majoritatea locurilor.”

Cauzele finale, sau declanșatorii, ale radiațiilor adaptive sunt unul dintre marile mistere din biologie. În cazul șerpilor, este probabil că au existat mai mulți factori care contribuie și s-ar putea să nu fie niciodată posibil să-i depărtăm.

Autorii studiului se referă la acest eveniment odată în istorie evolutivă ca la un singularitate macroevoluționară cu cauze „necunoscute și poate de necunoscut”.

O singularitate macroevoluționară poate fi privită ca o trecere bruscă într-o treaptă evolutivă superioară, iar biologii bănuiesc că aceste izbucniri au avut loc în mod repetat de-a lungul istoriei vieții pe Pământ. Apariția bruscă și dominația ulterioară a plantelor cu flori este un alt exemplu.

În cazul șerpilor, singularitatea a început cu achiziționarea aproape simultană (din perspectivă evolutivă) a unor corpuri alungite fără picioare, sisteme avansate de detectare chimică și cranii flexibile.

Aceste schimbări cruciale le-au permis șerpilor, ca grup, să urmărească o gamă mult mai largă de tipuri de pradă, permițând în același timp speciilor individuale să dezvolte o specializare alimentară extremă.

Astăzi, există cobra care lovesc cu venin letal, pitoni giganți care își strâng prada, vizuini cu botul de lopată care vânează scorpioni din deșert, șerpi zvelți de copac numiți „mâncători de glume” care prădează melcii și ouăle de broaște la înălțimea solului, marea cu coadă cu vâsle. șerpii care cercetează crăpăturile de recif pentru ouă de pește și anghilă și multe altele.

„Unul dintre rezultatele noastre cheie este că șerpii au suferit o schimbare profundă în ecologia hrănirii, care îi separă complet de alte reptile”, a spus Rabosky. „Dacă există un animal care poate fi mâncat, este probabil ca un anumit șarpe, undeva, să fi dezvoltat capacitatea de a-l mânca.”

Pentru studiu, cercetătorii au avut o privire în interior asupra preferințelor alimentare ale șarpelor. revizuirea observațiilor de teren și a înregistrărilor privind conținutul stomacului pentru mai mult de 60.000 de exemplare de șerpi și șopârle, majoritatea din muzeele de istorie naturală. Muzeele care au contribuit au inclus Muzeul de Zoologie al Universității din Michigan, care găzduiește cea mai mare colecție de cercetare din lume de specimene de șerpi.

„Specimenele de muzeu ne oferă această fereastră incredibilă asupra modului în care organismele își trăiesc în natură. Pentru animale secrete. la fel ca șerpii, este aproape imposibil să obțineți astfel de date în alt mod, deoarece este greu să le observați în mod direct o mare parte din comportamentul lor”, a declarat co-autorul principal al studiului, Pascal Title, de la Universitatea Stony Brook, care și-a terminat doctoratul la U-M în 2018.

Cei 20 de autori ai studiului provin din universități și muzee din Statele Unite, Regatul Unit, Australia, Brazilia și Finlanda.

(Fluierul)