Fossyl „pół wąż, pół jaszczurka” sprzed 167 mln lat miesza w podręcznikach biologii

Paleontolodzy ze szkockiej wyspy Skye wydobyli na światło dzienne prawdziwą zagadkę ewolucji – gada, który nie daje się zamknąć w żadnej ze znanych nam szufladek. Breugnathair elgolensis, bo tak ochrzczono to stworzenie, wygląda jak owoc ewolucyjnego eksperymentu łączącego ciało jaszczurki z paszczą węża. To fascynujące ogniwo pokazuje nam, że natura 167 milionów lat temu testowała rozwiązania anatomiczne w sposób znacznie bardziej śmiały i skokowy, niż przedstawiają to szkolne podręczniki.

Na szkockiej wyspie Skye znaleziono niezwykłego gada sprzed 167 milionów lat, który nie pasuje do prostych podziałów na węże i jaszczurki.

Nowy gatunek, nazwany Breugnathair elgolensis, łączy cechy obu tych grup. Naukowcy przyznają, że tak kłopotliwego „krewniaka” współczesnych gadów dawno nie mieli na swoich stołach badawczych.

Mały drapieżnik z czasów dinozaurów

Skye od lat uchodzi za jedno z najciekawszych miejsc dla paleontologów w Europie. W 2015 roku na tamtejszych klifach zespół badaczy natrafił na dość niepozorny, częściowo rozczłonkowany szkielet małego gada. Dopiero długotrwałe analizy ujawniły, jak ważny to okaz.

Breugnathair elgolensis żył około 167 milionów lat temu, w środkowej jurze. To okres, gdy zaczynały się różnicować pierwsze łuskonośne – grupa obejmująca dziś wszystkie jaszczurki i węże. Zazwyczaj znalezienie tak starego, a jednocześnie tak dobrze zachowanego przedstawiciela tej linii graniczy z cudem.

Szkielet, oznaczony numerem muzealnym NMS G.2023.7.1, zachował się niemal kompletnie, choć kości nie leżały już w anatomicznym układzie. Naukowcy z National Museums Scotland oraz Uniwersytetu w Cambridge wykorzystali tomografię synchrotronową, czyli jedną z najbardziej zaawansowanych technik obrazowania, by zeskanować każdy fragment i cyfrowo „poskładać” zwierzę na nowo.

Zaawansowane skanowanie pozwoliło zobaczyć szczegóły budowy czaszki i uzębienia, których nie da się dostrzec gołym okiem w innych, podobnie starych skamieniałościach gadów.

Dzięki temu okazało się, że mały gad z wyspy Skye należy do wymarłej rodziny drapieżników nazywanej parwiraptoridami. To grupa słabo poznana, od lat sprawiająca kłopot systematykom, bo nie pasuje gładko do prostych schematów rodowodu współczesnych jaszczurek i węży.

Ciało jaszczurki, głowa jak u małego pytona

Na pierwszy rzut oka Breugnathair wyglądałby dla laika jak zwykła jaszczurka. Długość ciała około 40 centymetrów, cztery dobrze rozwinięte kończyny, proporcje zbliżone do dzisiejszych niewielkich gadów. Gdy jednak naukowcy przyjrzeli się czaszce, zrobiło się znacznie ciekawiej.

Czaszka jest wydłużona, szczęki masywne, a zęby – ostre i zakrzywione do tyłu, mocno osadzone w stosunkowo płytkich zagłębieniach. Całość do złudzenia przypomina uzębienie węży, przystosowane do chwytania i przytrzymywania śliskiej, szarpiącej się ofiary.

To połączenie: „tułów jaszczurki, paszcza węża” sprawiło, że badacze początkowo podejrzewali, iż mają do czynienia z kośćmi dwóch różnych zwierząt.

Dopiero dokładne dopasowanie poszczególnych elementów układanki kostnej potwierdziło, że wszystkie fragmenty należą do jednego osobnika. A więc istniał jurajski gad, który chodził na czterech nogach, a jednocześnie polował z głową uzbrojoną niczym miniaturowy pyton.

Opis tego niezwykłego drapieżnika trafił do prestiżowego czasopisma naukowego. Autorzy pracy podkreślają, że część cech czaszki i uzębienia jest zaskakująco zaawansowana, zbliżona do współczesnych węży, podczas gdy inne elementy – na przykład niespojenie niektórych kości czaszki – przypominają bardziej prymitywne gady.

Dlaczego ten gad tak komplikuje klasyfikację zwierząt

Szkolny podział wydaje się prosty: jaszczurki – kończyny obecne, węże – kończyn brak. Tyle że historia ewolucyjna rzadko bywa tak klarowna. Breugnathair boleśnie obnaża te uproszczenia.

To zwierzę pokazuje, że granica między „jaszczurką” a „wężem” jest sztuczna, a w przeszłości istniało całe spektrum form pośrednich i eksperymentalnych.

Naukowcy rozważają dwa główne scenariusze:

• Breugnathair mógł być wczesnym przedstawicielem linii prowadzącej do węży, który zachował jeszcze kończyny, ale już rozwinął typowo „wężowe” szczęki do aktywnego polowania.
• Alternatywnie, mógł reprezentować osobną, boczną gałąź łuskonośnych, która niezależnie wykształciła podobne cechy czaszki i zębów w odpowiedzi na podobne warunki życia.

Druga możliwość to przykład tak zwanej konwergencji ewolucyjnej: różne grupy zwierząt, stojące daleko od siebie w rodowodzie, mogą wykształcić podobne rozwiązania anatomiczne, jeśli stają przed tymi samymi wyzwaniami środowiskowymi. W tym przypadku chodziłoby o skuteczne chwytanie i połykanie ruchliwych ofiar.

Gdy ewolucja testuje różne pomysły na drapieżnika

Według badaczy Breugnathair mógł polować na małe kręgowce, na przykład prymitywne ssaki przypominające dzisiejsze gryzonie. Potrzebował więc szczęk, które nie wypuszczą zdobyczy, gdy ta szarpie się i próbuje uciec. Zakrzywione zęby działają wtedy jak haczyki, kierując ofiarę w głąb gardła.

Dotychczas popularna wizja mówiła, że przodkowie węży byli „wydłużonymi jaszczurkami” z coraz mniejszymi łapkami, a dopiero później ich czaszka zaczęła się przekształcać w to, co znamy dziś. Breugnathair komplikuje ten scenariusz: kończyny są jeszcze w pełni obecne, a głowa już wyraźnie przypomina głowę węża.

To sugeruje, że ewolucja drapieżnych gadów w jurze przebiegała bardziej skokowo i z większą liczbą ślepych uliczek niż przedstawiają to szkolne schematy. Niektóre linie mogły szybko rozwinąć „wężowe” cechy bez redukcji kończyn, inne – najpierw wydłużały ciało, a dopiero z czasem zmieniały czaszkę.

Co mówi ten skamieniały gad o naszych metodach klasyfikacji

Sprawa Breugnathaira odsłania też ograniczenia klasycznego podejścia do porządkowania gatunków. Przez dziesięciolecia systematyka opierała się głównie na morfologii, czyli wyglądzie i budowie ciała. To wciąż podstawowe narzędzie, ale w przypadku tak nietypowych form zaczyna brakować prostych kryteriów.

W badaniach nad Breugnathairem użyto analiz filogenetycznych, czyli komputerowego porównywania wielu cech anatomicznych z danymi o współczesnych gatunkach. W przypadku żyjących dziś zwierząt można jeszcze dorzucić informacje genetyczne, ale przy skamieniałościach liczą się wyłącznie kości.

Tym razem algorytmy nie wskazały jednoznacznego miejsca w drzewie rodowym łuskonośnych. Parwiraptoridy, do których należy nowy gatunek, wciąż wymykają się prostemu zaszufladkowaniu. Nie da się więc na razie powiedzieć, czy mamy do czynienia z wczesnym krewniakiem węży, czy z bardziej odległym „kuzynem”, który poszedł własną drogą i wygasł bez potomków.

Dlaczego ta skamieniałość interesuje nie tylko naukowców

Historia małego drapieżnika z wyspy Skye to dobry pretekst, by spojrzeć krytyczniej na nasze codzienne przyzwyczajenia związane z nazywaniem i porządkowaniem przyrody. Lubimy wyraźne szufladki: „to jest jaszczurka”, „to jest wąż”, „to są ssaki”. Tymczasem linie ewolucyjne przecinają się, rozgałęziają, czasem na krótko się do siebie upodabniają, a potem znów rozchodzą.

W praktyce taki „problemowy” gatunek zmusza naukowców do sprawdzania swoich założeń. Trzeba na nowo przeanalizować dane, zweryfikować wcześniejsze rekonstrukcje, dopracować metody. Same skamieniałości, zwłaszcza z trudno dostępnych rejonów i dawnych okresów geologicznych, stają się więc czymś w rodzaju testu jakości dla całej wiedzy o przeszłości życia na Ziemi.

Dla laika najłatwiej spojrzeć na Breugnathaira jak na przypomnienie, że ewolucja nie „dąży” do żadnego celu. Po prostu produkuje ogromną liczbę rozwiązań, z których część przetrwa w zmieniających się warunkach, a część zniknie bez śladu. Jurajski drapieżnik z wyspy Skye należy do tej drugiej kategorii – jego linia, o ile w ogóle prowadziła w stronę węży, nie dotrwała w prostej formie do dzisiejszych czasów.

Dla uczniów i nauczycieli biologii to natomiast dobra ilustracja, dlaczego warto traktować podręcznikowe schematy ewolucji jako uproszczone mapy, a nie fotograficzne odwzorowania terenu. W prawdziwym zapisie kopalnym czai się wiele takich „pół węży, pół jaszczurek”, które w jednej chwili potrafią przestawić dyskusję o pochodzeniu całych grup zwierząt na nowe tory.