80 миллионов лет в темноте: бразильская находка переписывает историю происхождения змей

Более 4000 видов змей живут сегодня на всех континентах, кроме Антарктиды — от тонких, как нить, роющих форм до огромных питонов. Но змеи — это сильно видоизменённые ящерицы, и вопрос «что заставило одну из ящеричных линий потерять конечности и вытянуть тело» долгое время не находил однозначного ответа. Конкурировали три гипотезы:

— водная — предковые змеи освоили водную среду, и удлинённое безногое тело было адаптацией к плаванию, как у угря;
— наземная — змеи жили на поверхности, среди подстилки и растительности, и редукция конечностей облегчала передвижение в густом покрове;
— фоссориальная (роющая) — предки змей ушли под землю и вели головой вперёд роющий образ жизни, как современные слепозмейки.

Проблема в том, что все три гипотезы опирались на ничтожно малое число окаменелостей: из всего мезозоя (252–66 млн лет назад) известно менее 10 сочленённых скелетов змей, и лишь у нескольких из них трёхмерно сохранился череп — Dinilysia patagonica и Najash rionegrina из Аргентины, Sanajeh indicus из Индии. Теперь к ним добавилась Tametara mirim.

В декабре 2020 года на палеонтологическом участке имени Хосе Мартина Суареса возле города Президенте-Прудente (штат Сан-Паулу) — в том самом месте, где ранее была описана меловая птица Navaornis hestiae — в карьере «Уильямс-2» был обнаружен блок породы с сочленённым скелетом небольшой змеи. Окаменелость нашла сотрудница Музея палеонтологии Марилии — Джованна М. Ш. Пайшан. Затем в лаборатории музея за три месяца породу расчистили, обнажив скелет вплоть до черепа — именно эта часть впоследствии оказалась ключевой для всех дальнейших выводов.

Образец, каталогизированный как MPM 420, происходит из формации Adamantina группы Bauru, возраст которой оценивается в 85–75 млн лет (сантон — ранний кампан, поздний мел). Это оказался первый в истории сочленённый скелет змеи, найденный в Бразилии — все предыдущие меловые находки в стране ограничивались отдельными позвонками.

От животного сохранилась задняя половина черепа с нижними челюстями и передняя часть туловища — около 103 предкрестцовых позвонков. Длина сохранившейся части тела — около 419 мм (~42 см), длина сохранившегося фрагмента черепа — 17,8 мм при расчётной полной длине черепа около 33 мм. Передних конечностей у животного не было; сохранились ли задние — неясно, поскольку клоакальная область не сохранилась.

Название Tametara происходит из языка тупи-гуарани и означает «украшенная» — в честь хорошо развитого сагиттального гребня на крыше черепа; видовое имя mirim переводится как «маленькая». По строению теменной и затылочной костей, по особенностям квадратной кости и по строению позвонков — в частности, по хорошо развитым зигосфенам и зигантрам, характерным сочленениям, обеспечивающим дополнительную жёсткость позвоночного столба, — вид был отнесён к стволовым змеям (то есть к вымершим линиям вне кроновой группы современных змей), наиболее близким к аргентинской Najash.

Чтобы заглянуть внутрь черепа, не повредив его, образец отсканировали на сканере Zeiss Xradia Versa XRM-510 в Политехнической школе Университета Сан-Паулу — с разрешением вокселя от 16,2 до 34 микрометров, то есть тоньше человеческого волоса.

Разделением анатомических структур на томографических срезах занималась Габриэла Собрал, ассоциированная исследовательница Штутгартского музея естественной истории и Университета Бразилиа. Её задача — «раскрасить» на компьютере каждую структуру отдельно, чтобы программа знала, что от чего нужно отделить: кость от матрикса, эндокаст мозга от костной ткани черепа. В результате получилась трёхмерная модель, которую можно вращать и увеличивать — виртуальный эндокаст, то есть слепок внутреннего пространства черепной коробки, повторяющий форму мозга, черепных нервов и внутреннего уха.

Именно эта реконструкция дала ключевые доказательства образа жизни Tametara. Кости крыши черепа оказались плотными и сильно перекрывающими друг друга — надзатылочная кость занимает около 25% дорсальной поверхности черепа против 8–11% у Dinilysia, а такая степень перекрытия среди стволовых змей известна прежде только у Najash. Подобная компактность и утолщение костей — общий паттерн, который независимо возникал у множества роющих линий ящериц и змей: он укрепляет череп, испытывающий нагрузку при использовании в качестве «бура».

Внутреннее ухо подтвердило картину: крупный, округлый вестибулярный отдел и упрощённые, тонкие полукружные каналы — конфигурация, типичная для роющих змей. Собрал поясняет: уменьшенные полукружные каналы означают, что животному не так важно было точно считывать пространственное положение тела — что логично для жизни под землёй, — тогда как увеличенный вестибулярный мешок указывает на важность низкочастотных звуков, которые лучше распространяются через грунт, чем по воздуху.

В мозге обращает на себя внимание сильно недоразвитый зрительный бугор (оптический тектум) — структура, отвечающая за обработку зрительной информации. У Tametara она сформировала настолько тонкую полоску, что это выделяет вид даже на фоне современных роющих змей, у которых зрение и так играет минимальную роль в выживании.

Чтобы понять, насколько необычна анатомия Tametara, её сравнили с единственной другой стволовой змеёй того же возраста, чей череп сохранился достаточно хорошо и чьи томографические данные находятся в открытом доступе — аргентинской Dinilysia patagonica. Результат оказался разительным: эндокасты двух видов сильно различаются между собой — сильнее, чем у большинства пар современных родственных видов змей в выборке. У Dinilysia, в отличие от Tametara, — длинные изогнутые обонятельные луковицы, узкие полушария и в целом строение, которое статистически ближе к наземным, поверхностно обитающим формам.

Чтобы перевести анатомическое сходство в цифры, авторы применили геометрическую морфометрию — метод количественного анализа формы объекта по трёхмерным ориентирным точкам (ландмаркам). Форму теленцефалона (переднего отдела мозга, где расположены обонятельные структуры) сравнили у 60 видов — 58 современных чешуйчатых и двух ископаемых. По результатам дискриминантного анализа Tametara классифицируется как роющий вид с вероятностью 99,2%, тогда как Dinilysia — как наземный, с вероятностью 56,7% (против 25,7% для роющего образа жизни).

Независимо от формы мозга команда проанализировала микроструктуру костей черепа — толщину, компактность, степень перекрытия костных пластин — у 108 видов, включая обе окаменелости. Роющие чешуйчатые в целом отличаются большей компактностью и утолщением костей, коротким соотношением длины лобной и теменной костей и небольшим диаметром черепа. Tametara уверенно попадает в кластер роющих змей, Dinilysia — вне его. Две независимые линии доказательств — форма мозга и микроструктура кости — совпали.

Филогенетический анализ, объединивший морфологические данные по 166 видам (394 признака) и молекулярные данные по 11 генетическим локусам 95 современных видов, поместил Tametara среди самых ранних расходящихся линий змей — рядом с Najash. Байесовское датирование с калиброванной по ископаемым моделью «рождения-вымирания» подтвердило происхождение змей в среднеюрскую эпоху (более 165 млн лет назад) и формирование кроновой группы современных змей уже в позднем мелу.

Само исследование не называет единственную «колыбель» змей. Но оно демонстрирует нечто более важное: уже 80 миллионов лет назад, в одну геологическую эпоху и по соседству на филогенетическом древе, сосуществовали змеи с совершенно разными укладами жизни — роющая Tametara, наземная Dinilysia и, судя по независимым данным из морских отложений, ранние морские линии (симолиофииды). Ни один из известных стволовых видов не оказался «типичным предком» — каждый представляет собой отдельный эволюционный эксперимент. Авторы заключают: происхождение змей было не единичным линейным событием, а серией параллельных экологических экспериментов.

Анни С. Сяо — одна из руководительниц исследования, профессорка факультета биологии Университета Сан-Паулу (кампус Рибейран-Прету) и палеонтологиня, в 2025 году основавшая собственную Лабораторию интегрированного палеобиоразнообразия (LaPI) после 14 лет работы в Лаборатории палеонтологии Рибейран-Прету. Именно она свела воедино разрозненные линии доказательств — форму мозга, строение внутреннего уха и микроструктуру костей — в целостный вывод о роющем образе жизни Tametara, и охарактеризовала находку как первый сочленённый скелет змеи, обнаруженный в Бразилии. Сяо родилась в Тайбэе и выросла в Бразилии, куда переехала в детстве; сейчас она также известна как активная участница Бразильского палеонтологического общества и координаторка просветительского проекта «Pronta pra ser Cientista», знакомящего девочек из государственных школ с наукой.

Симоне Макри — постдокторантка Института наук о жизни HiLIFE при Хельсинкском университете (Финляндия). Вместе с коллегой из своей лаборатории она возглавила цифровую реконструкцию мозга и сравнительный анализ нейроанатомии, связав особенности строения мозга с сенсорной экологией и выбором среды обитания. Именно её команда превратила плоские томографические срезы в кинематографичные трёхмерные визуализации черепа и эндокастов, которые легли в основу иллюстраций статьи. По словам Макри, форма мозга рассказывает гораздо более богатую историю, чем один только скелет: сопоставление реконструкций ископаемых с данными современных змей показало, что ранние змеи не двигались по единому пути к «современному» состоянию, а experimentировали с разными сенсорными и экологическими стратегиями одновременно.

Габриэла Собрал — ассоциированная исследовательница Штутгартского музея естественной истории и Университета Бразилиа, специалистка по анатомии и эволюции черепной коробки позвоночных. Именно она выполнила сегментацию томографических данных — трудоёмкую работу по выделению каждой анатомической структуры на тысячах срезов — и дала анатомическую интерпретацию находок: плотность и перекрытие костей свода черепа, строение вестибулярного аппарата и полукружных каналов, атрофию зрительного бугра. По собственному признанию, она не участвовала в полевых раскопках, но по мере работы над материалом всё яснее понимала, что имеет дело с по-настоящему уникальной находкой.

Джованна М. Ш. Пайшан — сотрудница Музея палеонтологии Марилии, вместе с коллегой обнаружившая окаменелость Tametara mirim в карьере «Уильямс-2» в декабре 2020 года — за несколько лет до того, как высокоразрешающая микротомография позволила раскрыть её научный потенциал.

Источники

jornal.usp.br — официальная новостная служба Университета Сан-Паулу (Jornal da USP) https://jornal.usp.br/uspnews/fossil-of-brazilian-burrowing-snake-reveals-evolutionary-pathways-among-reptiles/

agencia.fapesp.br — официальное агентство новостей Фонда поддержки исследований штата Сан-Паулу (FAPESP) https://agencia.fapesp.br/fossil-descoberto-em-sao-paulo-revela-novas-pistas-sobre-origem-das-cobras/58763

eurekalert.org — официальный пресс-релиз Хельсинкского университета, распространённый через платформу EurekAlert! (AAAS) https://www.eurekalert.org/news-releases/1138474

nhm.org — официальная страница Музея естественной истории округа Лос-Анджелес (соавторская организация исследования) https://nhm.org/stories/newly-described-snake-age-dinosaurs-tametara-mirim-reveals-ancient-brains-and-surprising