Jurajski „fałszywy wąż” zaskakuje naukowców. Hybryda gada zmienia podręczniki biologii

Szkocka wyspa Skye od lat jest prawdziwą kopalnią skarbów dla paleontologów. Ale nawet oni nie spodziewali się znaleźć tam takiego osobliwa – gada, który wyglądem przypomina jaszczurkę, ale ma głowę i uzębienie jak wąż. Breugnathair elgolensis to okaz sprzed 167 milionów lat, którego badania właśnie wywróciły do góry nogami teorię o ewolucji węży. Ten niewielki drapieżnik wielkości kota pokazuje, że natura nie poszukuje prostych rozwiązań – ewolucja to seria odważnych eksperymentów, nie liniowa droga od prostego do złożonego.

W szkockich skałach sprzed 167 milionów lat naukowcy natrafili na drapieżnika, który nie pasuje do żadnej znanej dziś szufladki.

Ma ciało jak niewielki jaszczur, głowę i zęby kojarzące się z pytonem i żył w czasach, gdy na Ziemi panowały dinozaury. Ten niezwykły gad, nazwany Breugnathair elgolensis, zmusza biologów do ponownego przemyślenia, gdzie dokładnie przebiega granica między jaszczurkami a wężami.

Skye – szkocka wyspa, która wciąż zaskakuje paleontologów

Wyspa Skye, malowniczy fragment Szkocji, od lat uchodzi za jedno z ciekawszych miejsc dla łowców skamieniałości. W jurajskich osadach zachowały się tam szczątki wczesnych ssaków, dinozaurów, krokodylomorfów i gadów latających. W 2015 roku do tej listy dołączył nowy, bardzo nietypowy mieszkaniec dawnego ekosystemu – tajemniczy gad z grupy łuskonośnych.

Jego szczątki odkryła międzynarodowa ekipa badaczy pracująca na stromym, nadmorskim klifie. Szkielet okazał się porozrywany, ale niemal kompletny, co przy tak starych znaleziskach zdarza się naprawdę rzadko. Okres, z którego pochodzi, to środkowa jura – czas, gdy łuskonośne, czyli szeroka grupa gadów obejmująca dziś jaszczurki i węże, dopiero zaczynały się różnicować.

Breugnathair elgolensis to jeden z najstarszych znanych przedstawicieli łuskonośnych, zachowany w takim stopniu, że można szczegółowo prześledzić budowę jego czaszki i uzębienia.

Naukowcy z National Museums Scotland i uniwersytetu w Cambridge wykorzystali tomografię synchrotronową – technikę obrazowania stosowaną m.in. w fizyce cząstek – by zajrzeć w głąb skamieniałych kości. Dzięki temu udało się zrekonstruować drobne elementy czaszki, które zwykle giną podczas procesu fosylizacji.

Gad wielkości kota z głową drapieżnego węża

Na pierwszy rzut oka zwierzę nie robi piorunującego wrażenia. Całe ciało miało około 40 centymetrów długości, więc wielkością przypominało kota lub dużą myszoskoczkę. Miało dobrze rozwinięte kończyny, ogon i typową, wydłużoną sylwetkę jaszczurki. Gdy jednak badacze przyjrzeli się czaszce, okazało się, że to wcale nie jest „zwykły” gad.

Głowa była proporcjonalnie długa, z masywnymi szczękami i łukiem zębowym typowym dla wyspecjalizowanego drapieżnika. Zęby – mocno zakrzywione do tyłu, głęboko osadzone – natychmiast przywiodły na myśl współczesne węże, zwłaszcza te polujące na szybko poruszające się ofiary.

Na jednej czaszce spotykają się cechy kojarzone z wężami oraz rozwiązania anatomiczne bliższe prymitywnym gadom, co bardzo utrudnia przypisanie tego zwierzęcia do konkretnej gałęzi drzewa rodowego.

Część kości czaszki, jak niespojene na stałe kości ciemieniowe, przypomina bardziej wczesne, „bazalne” łuskonośne niż późniejsze formy. Jednocześnie rozkład i budowa zębów są zaskakująco nowoczesne, mocno zbliżone do uzębienia dzisiejszych węży. To połączenie sprawiło, że na początku badacze sądzili, że patrzą na szczątki dwóch różnych gatunków, zmieszane w osadzie. Dopiero żmudna rekonstrukcja wykazała, że wszystkie kości należały do jednego osobnika.

Między jaszczurką a wężem: ewolucyjny eksperyment

Breugnathair został wstępnie zaliczony do wymarłej rodziny parviraptoridów – drapieżnych gadów, które naukowcy od dawna próbują ulokować na schemacie ewolucji. Nowe dane tylko częściowo rozwiewają wątpliwości. Z jednej strony budowa zębów i szczęk sugeruje bliskość do linii prowadzącej do węży. Z drugiej – obecność w pełni funkcjonalnych kończyn przeczy prostemu scenariuszowi „wydłużanie ciała – zanik nóg – powstanie węży”.

Tu powstają dwa konkurencyjne wyjaśnienia, o których wspominają badacze:

• Breugnathair reprezentuje bardzo wczesny etap linii prowadzącej do węży, na którym szczęki były już przystosowane do aktywnego polowania, ale kończyny nadal służyły do lokomocji;
• gad ten należy do zupełnie osobnej gałęzi łuskonośnych, która niezależnie wykształciła „wężowe” cechy czaszki, bo odpowiadały temu, jak polował.

W drugim scenariuszu mówimy o klasycznej zbieżności ewolucyjnej: różne grupy zwierząt dochodzą do podobnych rozwiązań budowy ciała, gdy mierzą się z podobnymi wyzwaniami środowiskowymi. Przykładów jest wiele – np. torbacze z Australii, które przypominają nasze ssaki łożyskowe, mimo że ich linie rozeszły się bardzo dawno.

Polowanie w jurajskim ekosystemie

Jak mógł wyglądać dzień takiego drapieżnika? Analiza zębów wskazuje na dietę zdominowaną przez niewielkie, ruchliwe ofiary: wczesne ssaki, młode gady, drobne płazy. Zęby zakrzywione do tyłu ułatwiały utrzymanie śliskiej zdobyczy w pysku, a długie szczęki pozwalały chwytać stosunkowo duże w stosunku do ciała fragmenty pożywienia.

Jurajska wyspa, którą dziś znamy jako Skye, prawdopodobnie była cieplejsza, z wilgotnym klimatem i gęstą roślinnością. Taki teren sprzyjał pojawieniu się wielu nisz ekologicznych. Breugnathair mógł czaić się wśród roślin lub w norkach, atakując z zasadzki, podobnie jak współczesne małe węże czy naziemne jaszczurki drapieżne.

Gdzie kończy się jaszczurka, a zaczyna wąż?

Znalezisko ze Skye mocno komplikuje pytanie, które wydawało się proste: w którym momencie w toku ewolucji możemy uczciwie powiedzieć „to już wąż”? Przez lata biolodzy zakładali, że przejście wyglądało stosunkowo liniowo: najpierw jaszczurki wydłużały ciało, później traciły kończyny, równolegle przystosowując czaszkę do połykaniu większej zdobyczy. Breugnathair zaburza ten schemat.

Widać, że niektóre elementy „wężowości” – jak typ uzębienia i budowa szczęk – mogły pojawić się znacznie wcześniej i w różnych liniach gadów, nie tylko w tej, która prowadzi do dzisiejszych węży.

Badania opierające się na samej anatomii coraz częściej zderzają się z danymi molekularnymi z żyjących dziś gatunków. Analizy filogenetyczne, gdzie łączy się cechy szkieletu, miękkich tkanek i sekwencje DNA, wciąż mają problem z jednoznacznym umieszczeniem parviraptoridów na drzewie rodowym. Skamieniałości takie jak Breugnathair zdradzają, że granice między „klasycznymi” grupami zwierząt bywają dużo mniej wyraźne niż w podręcznikach.

Co ta skamieniałość mówi o ewolucji w ogóle?

Historia jurajskiego „fałszywego węża” podsuwa kilka szerszych wniosków, które wykraczają poza samą paleontologię gadów:

Takie znaleziska przypominają, że to, co dziś uznajemy za „typowego” przedstawiciela danej grupy, jest efektem ocalenia tylko niektórych linii w toku historii. Inne, równie eksperymentalne, po prostu wygasły, zostawiając po sobie nieliczne ślady w skałach.

Dlaczego te ustalenia mają znaczenie dla dzisiejszej biologii

Choć opis dotyczy zwierzęcia sprzed 167 milionów lat, wnioski dotykają pytań, z którymi mierzą się genetycy, ekolodzy i systematycy współczesnych gatunków. Gdy próbujemy sklasyfikować nowe organizmy – choćby w badaniach DNA środowiskowego z oceanów czy gleb – podobne problemy pojawiają się na nowo: gdzie przebiega granica między gatunkami, rodami, rodzinami?

Historia Breugnathair uczy, że nadmierne przywiązanie do sztywnych kategorii może zubażać obraz różnorodności życia. Lepsze zrozumienie takich „niesfornych” form ułatwia interpretację współczesnych danych, zwłaszcza gdy różne linie dowodów – szkielet, geny, zachowanie – wskazują na coś niejednoznacznego.

W praktyce ma to też skutki dla ochrony przyrody. Jeśli wiemy, że linie ewolucyjne bywają złożone, łatwiej docenić unikalność populacji, które na pierwszy rzut oka wyglądają „tak samo” jak sąsiednie. Drobne różnice genetyczne mogą świadczyć o bardzo starej, osobnej historii, tak jak niewielkie odchylenia w budowie czaszki lub zębów u jurajskiego gada mówią o całkiem innej drodze rozwoju.

Fossyl ze Skye jest więc nie tylko ciekawostką z czasów dinozaurów. To czytelny sygnał, że ewolucja działa bardziej jak seria odważnych prób i błędów niż zaplanowana, liniowa droga od „prostego” do „złożonego”. A każde kolejne znalezisko z takich miejsc jak Skye może sprawić, że raz jeszcze przejrzymy na nowo nasze schematy i definicje.