Węże 100 mln lat temu wygrały wyścig ewolucyjny

Około 100 mln lat temu u przodków węży pojawił się szereg innowacji, co sprawiło, że węże odniosły ewolucyjny sukces – informują naukowcy na łamach tygodnika „Science”.

Węże i ewolucyjny wyścig

.Około 100 mln lat temu przodkowie węży należeli do grupy niczym nie wyróżniających się jaszczurek, żyjących w cieniu dinozaurów. Wtedy to doszło do szeregu istotnych zmian ewolucyjnych, w wyniku których jaszczurki przekształciły się w węże. Wykształciło się beznogie ciało, dzięki któremu zwierzęta mogły efektywnie pełzać po ziemi, pojawiły się nowe, złożone umiejętności chemicznej detekcji do tropienia ofiar, a także wyewoluowała elastyczna czaszka, przez co węże mogą pożerać dużą zdobycz.

Te zmiany doprowadziły do spektakularnego sukcesu ewolucyjnego węży w ostatnich 66 mln lat, czyli po zagładzie dinozaurów. Węże skorzystały na zniknięciu konkurentów, zasiedlając nowe nisze ekologiczne. Wyodrębniło się blisko cztery tysiące nowych gatunków.

Kobry atakują śmiercionośnym jadem, gigantyczne pytony owijają się wokół swojej ofiary, inne gatunki ryją w ziemi, pełzają po drzewach, pływają w oceanach, przeszukując rafy w poszukiwaniu pożywienia.

W najnowszych badaniach naukowcy próbowali odpowiedzieć na pytanie, co dokładnie doprowadziło do sukcesu ewolucyjnego węży. Szeroko zakrojone badania genetyczne, przeprowadzone przez międzynarodowy zespół kierowany przez biologów z Uniwersytetu Michigan (USA), sugerują, że odpowiedzią jest szybkość.

Przewaga węży nad jaszczurkami

.Węże ewoluowały nawet trzy razy szybciej niż jaszczurki. Dotyczyło zmian w cechach związanych z żerowaniem, poruszaniem się i przetwarzaniem sensorycznym. „Ta szybkość ewolucji dała im przewagę nad innymi jaszczurkami” – wyjaśnia Daniel Rabosky z Uniwersytetu Michigan.

Węże są wszechstronne i elastyczne, specjalizują się w polowaniu na ofiary w sposób, który inne grupy nie mogą wykorzystać.

Na potrzeby badania naukowcy opracowali największe jak dotąd drzewo ewolucyjne węży i jaszczurek, sekwencjonując genomy niemal 1000 gatunków. Ponadto zgromadzili duży zbiór danych na temat diety jaszczurek i węży, analizując treść żołądka wielu okazów muzealnych. Następnie wprowadzili te dane do zaawansowanych modeli matematycznych i statystycznych.

Okazało się, że podczas gdy inne gady rozwinęły wiele cech „wężopodobnych”, na przykład 25 różnych grup jaszczurek również straciło kończyny, tylko węże zróżnicowały się na tyle gatunków. Zadziałał zatem wyjątkowo korzystny zbieg różnych ewolucyjnych czynników.

Czego możemy nauczyć się od zwierząt?

.Czynniki decydujące o tym, czy inne osobniki będą traktowane w sposób przyjazny, czy też agresywny, wykazują duże podobieństwo u zwierząt i u człowieka – pisze prof. Ewa J. GODZIŃSKA na łamach „Wszystko co Najważniejsze”.

„Jednym z najważniejszych fundamentów życia społecznego jest ofiarność, czyli gotowość do wyświadczania innym przysług mimo związanego z tym ryzyka, czasem nawet za cenę życia. Altruizm to działania, które przynoszą korzyści innym osobnikom, ale dla altruisty wiążą się z ponoszeniem strat lub przynajmniej ze znacznym tego ryzykiem. Istnieje nawet zjawisko altruistycznego samobójstwa. U niektórych gatunków mszyc osobniki specjalizujące się w obronie kolonii, tak zwani żołnierze, poświęcają życie, by bronić swoje towarzyszki przed wrogami naturalnymi. Gdy napastnik (zwykle gąsienica) uszkodzi zamieszkiwaną przez mszyce galasówkę, żołnierze naprawiają to uszkodzenie za pomocą szybko koagulującej cieczy wyrzucanej z własnego ciała. Żołnierz miesza tę ciecz odnóżami, by przyspieszyć jej koagulację, a potem ginie powolną śmiercią spowodowaną przez nagłą utratę płynów. Żołnierze golców piaskowych, niewielkich afrykańskich ssaków prowadzących podziemny tryb życia, również często poświęcają życie dla swojej kolonii, ponosząc śmierć podczas obrony swoich pobratymców przed wężami.

Ważną podkategorią ryzykownych zachowań altruistycznych są tak zwane zachowania ratunkowe, czyli przychodzenie z pomocą konkretnym osobnikom, które znalazły się w niebezpieczeństwie. W r. 2002 polscy badacze Wojciech Czechowski, Ewa J. Godzińska i Marek Kozłowski zainicjowali współczesne badania takich zachowań, opisując, jak robotnice trzech gatunków mrówek ratują towarzyszki atakowane przez drapieżne larwy mrówkolwa. Szerokie spektrum zachowań ratunkowych zostało też opisane u wielu innych gatunków mrówek i u licznych kręgowców, takich jak różne gryzonie i naczelne, słonie, mangusty, psy, dziki, walenie i niektóre ptaki. W badaniach tych obserwowano i analizowano nie tylko przychodzenie z pomocą osobnikom zaatakowanym przez drapieżnika, lecz również pomoc w uwalnianiu się z różnych naturalnych i sztucznych pułapek”.

Ofiarność i gotowość do angażowania się w ryzykowne akcje na rzecz innych osobników nie jest naiwnością, lecz ważnym przystosowaniem. Jest tak dlatego, że dla każdego osobnika ważniejsze od indywidualnego przeżycia jest tzw. dostosowanie łączne, czyli łączna zdolność do przekazania swoich genów kolejnym pokoleniom, niezależnie od tego, czy są one ulokowane w jego własnym ciele, czy też w ciałach innych osobników. Jedną z najważniejszych form altruizmu jest więc nepotyzm, czyli działania przynoszące korzyść krewnym altruisty. Drugim ważnym czynnikiem decydującym o opłacalności zachowań altruistycznych jest gotowość ich beneficjentów do odwzajemniania uzyskanych przysług.

„Ofiarność i rycerskość podobają się płci przeciwnej. Zwierzęta mogą jednak zachowywać się w sposób altruistyczny także z innych powodów. Ryzykowne zachowania altruistyczne stanowią bowiem sygnał wysokiej jakości osobnika i w związku z tym mogą przynosić mu korzyści poprzez podnoszenie jego atrakcyjności dla płci przeciwnej. Zjawisko to zostało dobrze udokumentowane między innymi przez długoletnie badania zachowań dżunglotymali arabskich. Ptaki te uprawiają lęgi zespołowe, w których osobniki podporządkowane nie mają bezpośredniego dostępu do rozrodu, lecz pełnią funkcję pomocników pomagających w wychowywaniu potomstwa osobników dominujących. Dżunglotymale odstraszają wrogów naturalnych, w szczególności jadowite węże, stosując wobec nich tak zwane nękanie, czyli celowe przybliżanie się do intruza i konfrontację z nim. Nękanie węży to niesłychanie ryzykowne zadanie. Jednak tylko te ptaki, które nie stronią od udziału w takich odważnych akcjach, mogą zdobyć tak zwany prestiż społeczny, bez którego nie są w stanie uzyskać dostępu do rozrodu. W związku z tym nawet osobniki dominujące, które uzyskały już dostęp do rozrodu, konkurują aktywnie z osobnikami podporządkowanymi o możliwość pełnienia niebezpiecznej funkcji strażnika. Uwaga: różnica pomiędzy walką o dominację i poszukiwaniem prestiżu społecznego polega na tym, że w pierwszym przypadku osobnik rywalizuje z członkami tej samej grupy społecznej, a w drugim walczy z zewnętrznymi wrogami swojej grupy, by w ten sposób obwieścić swoją wysoką jakość i stać się atrakcyjnym kandydatem na partnera do rozrodu”.