У ящериц есть скрытый костяной панцирь, история которого насчитывает 320 млн лет

Фото из открытых источников

На протяжении десятилетий вараны считались исключением среди своих сородичей. В группе, где костные пластины, скрытые под кожей, встречаются на удивление часто, у варанов их, как предполагалось, не было. Никакой брони. Только чешуя.

Это предположение рухнуло, когда недавние исследования выявили скрытые кости у десятков видов варанов. Поэтому ученые решили выяснить, откуда на самом деле взялась вся эта скрытая броня и сколько раз она эволюционировала за 320 миллионов лет.

Эти костные пластины называются остеодермами, и они встречаются в самых неожиданных местах животного мира. Крокодилы носят их в качестве брони на спине, а броненосцы, лягушки и некоторые черепахи также имеют их при себе.

Ящерицы и змеи – в совокупности называемые чешуйчатыми рептилиями – представляют собой особенно богатую группу для изучения этих структур. У некоторых видов имеются плотные, перекрывающиеся пластины, которые почти сцепляются друг с другом. У других же встречаются лишь редкие, червеобразные фрагменты, разбросанные по коже.

Рой Эбель, эволюционный биолог из Австралийского национального университета (ANU), возглавил группу, пытавшуюся распутать эту эволюционную мозаику. Вместе с коллегами из Музеев Виктории в Мельбурне он поставил перед собой задачу составить карту того, когда впервые появились остеодермы и как часто они эволюционировали. Результаты исследования опубликованы в Biological Journal of the Linnean Society.

Команда составила огромную филогенетическую карту — по сути, генеалогическое древо — включающее 643 вида. Большинство из них были ныне живущими ящерицами и змеями, но 70 видов были обнаружены в палеонтологической летописи и других вымерших ветвях.

Подобные деревья существовали и раньше, но ни одно из них не отслеживало наличие костных пластин так систематически. Группа Эбеля опиралась на недавний каталог, охватывающий почти все основные группы ящериц, включая виды варанов, которые долгое время считались полностью лишенными этих структур.

Затем анализ проводился в обратном порядке по дереву, отслеживая, какие ветви имели костяную броню и когда. В общей сложности анализ охватывает 320 миллионов лет истории рептилий – задолго до появления первых динозавров.

Исследователи долгое время боролись с двумя версиями происхождения этих структур. Одна из них предполагала, что остеодермы появились на ранних стадиях развития ящериц и впоследствии многократно исчезали. Другая же предполагала, что разные линии развития создавали их самостоятельно.

Реконструкция Эбеля твердо склоняется ко второму варианту. Остеодермы возникали по меньшей мере 13 раз в ходе эволюции ящериц и змей. Ни разу за долгие века. Разные ветви создавали свою собственную костную броню, не имея общего предка, которому можно было бы ее дать.

Большинство этих событий произошло около 140 миллионов лет назад, в поздней юре и раннем меловом периоде. Континенты отдалялись друг от друга, климат теплел, и первые цветковые растения начали укореняться.

Затем эта черта закрепилась. Как только линия развития приобрела костяную броню, она практически никогда больше не теряла эти структуры, даже на протяжении более чем 100 миллионов лет последующей эволюции.

Есть одно важное исключение. Среди варанов — длиннохвостых хищников с острыми когтями — команда исследователей реконструировала полную утрату остеодерм около 72 миллионов лет назад. Броня предка исчезла.

Причина, вероятно, связана со способом охоты варанов. В отличие от большинства других рептилий, они стремительно преследуют добычу. Их скорость и выносливость обеспечиваются физиологией, больше похожей на физиологию млекопитающих, чем типичных рептилий. Тяжелая костлявая оболочка не соответствует такому образу жизни.

Возможно, естественный отбор подавил наличие брони. Этот признак был утрачен в родословной предков-варанов и оставался вне поля зрения на протяжении десятков миллионов лет. Пока не изменился.

Примерно 17 миллионов лет назад, в миоцене, остеодермы начали снова появляться. На этот раз это произошло с варанами, в основном в Австралии и Папуа-Новой Гвинее, которые переняли структуры, утраченные их далекими предками.

Эти события совпадают по времени с бурным периодом в региональной истории. Незадолго до этого произошло столкновение австралийской и азиатской континентальных плит, что изменило среду обитания и открыло коридоры для расселения животных. Австралия высыхала, и засушливые зоны распространялись по внутренним районам.

Анализ функций остеодермы позволяет предположить, что удержание воды является одним из наиболее убедительных аргументов в пользу роли кожного панциря. Защита от хищников и накопление кальция могут получать пользу от одних и тех же структур.

Распространение засушливых местообитаний по всей Австралии настолько точно совпадает по времени с появлением новых видов, что это практически невозможно игнорировать. Возможно, костяной панцирь помогал этим варанам удерживать влагу по мере высыхания континента.

Эволюционный путь кожного панциря теперь имеет четкую хронологию. Остеодермы независимо друг от друга появлялись 13 раз на протяжении всего генеалогического древа семейства ящериц. Выделяются два всплеска: один около 140 миллионов лет назад, другой в миоцене в Австралии и Папуа.

Давно обсуждавшийся вопрос о том, передавались ли костяные доспехи по наследству или же создавались многократно, теперь получил ясный ответ. Разные роды строили похожие сооружения самостоятельно, не имея общего недавнего предка. Этот спор продолжался более века.

Теперь у биологов есть более четкая карта для изучения причин эволюции костяной брони именно в это время и в этом месте. Климат, стиль охоты и среда обитания — все это оставило свой след во времени. То, что когда-то казалось разрозненным признаком, теперь имеет более ясную эволюционную историю.