Solen bager ørkenlandskabet i La Buitrera i det nordlige Patagonien i Argentina, mens tre palæontologer leder efter fossiler. Alle tre kravler, mens de skanner overfladens grus og sten for tegn på knogler.
Pludselig finder den ene en rullesten, som viser sig at være et fossileret slangekranie. Det er blot få centimeter langt og næsten perfekt bevaret i 3D-struktur, hvilket er interessant af to grunde.
Forskere har længe manglet de nødvendige brikker til at kortlægge slangens snoede udviklingshistorie, dels fordi der kun findes få og fragmenterede spor af slangekranier, dels fordi mange fossiler oftest er lettere ødelagte eller ofte bliver fundet i 2D efter mange års pres på bunden af et fossilleje. Men efter fundet i La Buitrera ændrer det sig.
Nu har de det bedst bevarede fossilkranie fra nogen fortidsslange og yderligere syv fossiler, som blev fundet i samme område.
Tilbage i laboratoriet viser fossilet sig at stamme fra slangen Najash rionegrina. Fundene fortæller, at slanger mistede forbenene væsentlig tidligere, end forskerne hidtil havde troet, men også at de holdt fast i bagbenene i millioner af år. På den måde forbinder Najash slangernes fortid som firben med nutiden.
Fossilkraniet er en videreudvikling af firbens kranier, men i et mellemstadie og stadig uden alle de fleksible kæbeled, som nutidens slanger har. Og så havde Najash bagben, da den levede for 93-100 mio. år siden – et levn fra dens forfædre, firbenene.
Magert fossilarkiv skaber tvivl
Slanger tilhører en gruppe reptiler, såkaldte squamater, som også inkluderer firben og øgler. Selvom det er svært at få øje på, er slanger og firben tæt beslægtede. Begge nedstammer fra en gruppe af ældgamle firben.
Så langt er forskerne enige, men bortset fra det er slangernes oprindelse og evolutionære historie omgivet af mystik.
To konkurrerende teorier foreslår, at de første slanger enten opstod i havet eller udsprang fra landlevende firben, der specialiserede sig som gravere. Usikkerheden skyldes blandt andet, at langt de fleste slanger har været smådyr med skrøbelige skeletter, der hurtigt forgår, hvilket betyder, at fossilarkiverne er mangelfulde og primært består af spredte stumper af rygrads-stykker.
Desuden kan en stor andel af forhistoriske slanger være forsvundet for evigt uden at efterlade sig spor, da de fleste slangefossiler over tid er eroderet.
Udforskningen af slangers evolution tog en vigtig drejning i 1997, da forskere fra University of Alberta i Canada og The University of Sydney i Australien publicerede deres fund af et ældgammelt slangefossil fra Mellemøsten. Slangen fik navnet Pachyrhachis.
For første gang havde forskerne fundet et slangefossil med tegn på relativt veludviklede bagben. Kort efter blev to andre slanger med bagben, Hassiophis og Eupodophis, også opdaget i Mellemøsten.
Alle tre slanger blev fundet i et geologisk lag, som for 100 mio. år siden var under vand. Det førte til en teori om, at de første slanger udviklede sig fra en gruppe vandlevende reptiler, formentlig fra gruppen af såkaldte mosasaurer.
Najash bragte slanger på land
Teorien led imidlertid et knæk, da forskere for første gang fandt rester af Najash, der eksisterede på nogenlunde samme tid som slangerne fra Mellemøsten. Den havde også bagben, og fordi den blev fundet i et område, der ikke var under vand i fortiden, var forskernes teori, at den levede på land.
Fundet blev understøttet af et 110-115 mio. år gammelt fossil af en slange med fire ben, som blev fundet i Brasilien. Slangen, som har fået navnet Tetrapodophis amplectus, var relativt lille, blot 20 cm i længden, og dens hoved var på størrelse med en tommelfingernegl. De to forben var omtrent en centimeter i længden, med små albuer, håndled og hænder, der ikke var længere end fem millimeter.
Bagbenene var længere end forbenene og havde fødder, som var større end hænderne på forbenene. Gennem millioner af år har slanger gennemgået en række enestående tilpasninger, så de i dag adskiller sig markant fra deres firbenslignende forfædre. Lemmerne er forsvundet, kroppen er blevet aflang og strømlinet, og gabet kan åbnes 180 grader takket være ændringer i kraniet og kæber holdt sammen af elastiske ledbånd. Forskellene har gjort det vanskeligt for forskere at opbygge et stamtræ og bestemme slangernes plads i forhold til andre squamater.
Bagbenene hang på i millioner af år
Slangernes forvandling til de lemmeløse dyr, vi kender i dag, strakte sig over en periode på mindst 70 mio. år. Palæontologer har udgravet fossiler fra fire forskellige familier af slanger, der alle havde små, afstumpede bagben. Ifølge analyser beholdt bagbenede slanger deres kropsform i flere millioner år.
Det stemmer overens med, at fossiler fra Najash og andre slanger med bagben er fuldstændig fri for spor af forben. Dermed tyder meget på, at tabet af forben allerede havde været længe undervejs, før Najash levede for 90-100 mio. år siden.
Tabet af forben har formentlig været den første store begivenhed i slangers evolution.
At flere ældgamle afstamninger over en lang periode bevarede bagbenene, antyder, at det ikke bare var en midlertidig overgangsfase på vejen mod benløse slanger.
Forskere mener, at den aflange krop med et par små bagben må have haft en evolutionær fordel, siden den overlevede i flere millioner år. Slangerne brugte formentlig ikke de små bagben til at bevæge sig fremad, men de kan have spillet en vigtig rolle under parring.
Her kan bagbenene have hjulpet slangerne med at holde kønsåbningerne tæt mod hinanden, indtil overførslen af sædceller var fuldført.
Slangekraniet er overlegent
Selvom slanger bedst kan kendes på deres aflange kroppe uden ben, er det ikke den benløse krop, der gør slangerne enestående i dyreriget. Der findes både reptiler og orme uden ben. Til gengæld er deres kranier uhørt fleksible og giver en klar fordel. Kraniet mangler en række knogler, blandt andet kindben, hvilket betyder, at slangernes mund kan gabe over store byttedyr.
Forskerne har længe undret sig over, hvordan slangerne fik et så radikalt anderledes kranie end firben, men med fundet af det næsten fuldt intakte kranie fra Najash er gåden løst.
Najash blev undersøgt af forskerne i laboratoriet ved en række CT-skanninger og mikroskopiundersøgelser for at få indblik i knoglestrukturen i kraniet. Derefter blev strukturen i kraniet sammenlignet med kranier hos nulevende slanger og firben.
Og ganske som forskerne forventede, afslørede kraniet en perfekt overgangsfase fra de mere rigide kranier på firben til de fleksible kranier i nulevende slanger. Najash har kun nogle af de fleksible led, der findes i kraniet på moderne slanger, mens mellemøret er en mellemting imellem det, der findes i firben og slanger.
De omfattende undersøgelser af kraniet har været med til at ændre biologernes forestillinger om slangernes ophav. Ud fra knoglestrukturen i kraniet og sammenligninger med både uddøde og nulevende arter af firben og slanger testede forskerne en række muligheder for at komme frem til det sandsynligste stamtræ, og det ændrer biologernes forestillinger om slangernes ophav.
Eksempelvis har den mest primitive form af nulevende slanger kaldet blindslanger fået en lidt senere position på stamtræet. De ormelignende blindslanger er, som navnet indikerer, blinde og derudover dygtige gravere. Tidligere molekylære undersøgelser har placeret dem som den tidligste afstamning, men baseret på undersøgelserne af de nye fund tilhører Najash en endnu tidligere forgrening.
Det foreløbig ældste tegn på slanger blev beskrevet så sent som i 2015 i tidsskriftet Nature. Fossilet stammer fra slangen Eophis underwoodi, der blev fundet lidt uden for Oxford i England. Det ca. 25 cm lange fossil kan dateres til juratiden for omkring 170 mio. år siden og er den tidligste slangeart, der er blevet fundet. Analyser af Eophis underwoodi viser, at slanger endda kan have eksisteret i mindst 190 mio. år.
Benene kan få comeback
I dag er benene fuldstændig forsvundet, men potentialet gemmer sig stadig dybt inde i dna’et på arter af nulevende slanger. Eksempelvis udvikler pytonslangers fostre bagben i ægget. I op mod et døgn, efter at ægget er lagt, gror bagbenene, hvorefter processen stopper, og de små knopper igen krymper ind.
Men selv hos voksne pytonslanger og kvælerslanger som kongeboaen sidder der et par bittesmå knopper mod haleenden – dybt begravet i muskler. Forskere har undersøgt pytonslangers dna og opdaget, at de har bevaret hele det molekylære maskineri, der skal til for at danne bagben. Det eneste, der afholder pytonslanger fra at gendanne benene, er en form for genetisk stikkontakt, der lukker ned for maskineriet.
Tændes kontakten igen, kan pytonslanger og andre slangearter potentielt få benene tilbage og på den måde i fremtiden slå et snoet smut tilbage til fortiden.
