Zmije to rade brže i bolje: Kako je grupa guštera sa krljuštima i bez nogu izvukla evolucionu premiju

Pre više od 100 miliona godina, preci prvih zmija bili su mali gušteri koji su živeli sa drugim malim, običnim gušterima u senci dinosaurusa.

Onda su, u eksploziji novih oblika i funkcija, preci zmija razvili tela bez nogu koja mogu da klize po tlu, vrlo složene sisteme hemijske detekcije radi pronalaženja i praćenja plena, i fleksibilne lobanje koje im omogućavaju da progutaju velike životinje, piše EurekAlert.

Te promene su postavile scenu za spektakularnu diverzifikaciju zmija tokom proteklih 66 miliona godina, omogućavajući im da brzo iskoriste nove šanse nakon što je asteroid zbrisao otprilike tri četvrtine biljnih i životinjskih vrsta na planeti.

Međutim, šta je izazvalo evolucionu eksploziju diverziteta kod zmija – fenomen poznat kao adaptivna radijacija – koja je dovela do skoro 4.000 živih vrsta i jedne od priča o najvećem evolucionom uspehu?

Velika nova studija o genetici i ishrani zmija, predvođena biolozima sa Mičigenskog univerziteta, sugeriše da je odgovor - brzina. Zmije su evoluirale do tri puta brže od guštera, uz velike promene osobina povezanih sa ishranom, kretanjem i obradom čulnih informacija.

„Zmije su evoluirale brže i – usuđujem se da kažem – bolje nego neke druge grupe. One su raznovrsne i fleksibilne i sposobne da se specijalizuju za plen koji druge grupe ne mogu da koriste“, kaže evolucioni biolog Danijel Raboski.

Istraživači su napravili najveće, najsveobuhvatnije evoluciono drvo zmija i guštera sekvencirajući parcijalne genome za skoro 1.000 vrsta. Osim toga, sastavili su ogroman skup podataka o ishrani zmija i guštera, ispitujući podatke o sadržaju želudaca desetina hiljada muzejskih primeraka.

Tu masu podataka su uneli u kompleksne matematičke i statističke modele, uz podršku velike kompjuterske snage, radi analize istorije evolucije zmija i guštera tokom geološkog vremena i izučavanja kako su razne odlike, poput odsustva udova, evoluirale.

Ovaj mnogostrani pristup je pokazao da, dok su drugi gmizavci razvili mnoge zmijolike osobine – 25 različitih grupa guštera je takođe izgubilo udove – samo su zmije doživele ovaj nivo eksplozivne diverzifikacije.

Uzmimo kao primer australijskog beznogog gekona. Poput zmija, ovaj gušter je izgubio noge i razvio fleksibilnu lobanju. Ipak, ovo stvorenje se gotovo nije diverzifikovalo tokom više miliona godina. Nema evolucione eksplozije – samo nekoliko vrsta koje jedva preživljavaju u divljini Australije.

Dakle, izgleda da postoji nešto specijalno u pogledu zmija što im je omogućilo evolucioni uspeh. Možda nešto u genima što im je omogućilo da budu evoluciono fleksibilne dok su druge grupe organizama mnogo ograničenije.

„Zmije se ističu ekološkim diverzitetom: rovare pod zemljom, žive u slatkoj vodi, okeanu i skoro svakoj zamislivoj sredini na kopnu“, kaže Aleksandar Pajron, profesor biologije na Univerzitetu Džordž Vašington.

Krajni uzroci, ili okidači, adaptivnih radijacija predstavljaju jednu od velikih misterija u biologiji. U slučaju zmija, verovatno je postojalo više faktora i možda nikad neće biti razjašnjeni.

Autori studije nazivaju ovaj jedinstveni događaj u evolucionoj istoriji makroevolucionim singularitetom sa „nepoznatim i možda nesaznatljivim uzrocima“.

Makroevolucioni singularitet može se posmatrati kao nagli prelaz na višu evolucionu brzinu, a biolozi misle da su se takve eksplozije ponavljale kroz čitavu istoriju života na Zemlji. Iznenadna pojava i zatim dominacija biljaka cvetnica je još jedan primer.

U slučaju zmija, singularitet je počeo skoro istovremeno (iz evolucione perspektive) sa dobijanjem izduženih tela bez nogu, razvijenih sistema hemijske detekcije i fleksibilnih lobanja.

Te bitne promene omogućile su zmijama, kao grupi, da love mnogo veći spektar plena, omogućavajući istovremeno posebnim vrstama da razviju krajnje specijalizovanu ishranu.

Danas postoje kobre koje napadaju sa smrtonosnim otrovom, ogromni pitoni koji stiskaju svoj plen, zmije sa njuškom u obliku lopate koje love pustinjske škorpije, vitke zmije koje žive na drveću i hrane se puževima i žabljim jajima visoko iznad tla, morske zmije sa repom poput vesla koje tragaju za ribljim jajima i jeguljama u pukotinama grebenova, i mnoge druge.

„Jedan od naših glavnih nalaza je da su zmije doživele veliku promenu u ekologiji ishrane koja ih potpuno odvaja od drugih gmizavaca“, kaže Raboski. „Ako postoji neka životinja koja se može pojesti, verovatno je neka zmija negde razvila sposobnost da je pojede“.

Istraživači su ispitali prehrambene sklonosti zmija putem opservacija na terenu i podataka o sadržaju stomaka više od 60.000 primeraka zmija i guštera, uglavnom iz prirodnjačkih muzeja. Među tim muzejima je zoološki muzej Mičigenskog univerziteta, sa najvećom istraživačkom kolekcijom na svetu. Muzejski primerci daju izvanredan uvid u način života u prirodi – teško je direktno posmatrati mnoge od aktivnosti zmija pošto su vrlo tajanstvene.

Dvadeset autora studije su iz univerziteta i muzeja u Sjedinjenim Američkim Državama, Ujedinjenom Kraljevstvu, Australiji, Brazilu i Finskoj. Studija integriše teško skupljene podatke sa terena i podatke iz muzeja sa novim genomskim i analitičkim metodima kako bi pokazala osnovnu biološku istinu: zmije su izuzetne i zaista prilično kul, kažu autori.

(Telegraf Nauka/EurekAlert)