Volume 3, Number 3 (April 2013) | Research

Fossil snakes from Panama

By Jason Head | PCP PIRE research associate, University of Nebraska-Lincoln

Historia en Español

ancient croc illustration Vertebrate of Boa from the Las Cascadas and Cucaracha formations of Panama. © Photo by Jason Head

Snakes are important components of most modern continental ecosystems. The tropical America has some of the highest diversity of snakes in terms of both number of species and ecological habits including scolecophidians (blind snakes and thread snakes), anilioids (pipesnakes) boids (boas and anacondas) and derived snakes: colubrids (racers, rat snakes, tree snakes, and their relatives); elapids (coral snakes); viperids (bushmasters, vipers, rattlesnakes). The assembly of this modern diversity occurred primarily by active dispersal during the Cenozoic. Derived snakes radiated from Asia via North America to Central and South America while boids dispersed from South America into Central and North America, but the timings of these events is mostly unknown.

Snake fossils collected as part of the PCP PIRE project are providing new data on the timing and direction of snake dispersals during the early Miocene. Among the boids, Boa is represented today by the ubiquitous Boa constrictor, which ranges from northern Mexico to central Argentina. This genus has a fossil record in South America that extends back to ~ 40 million years. Recent molecular phylogenetic analyses have suggested that the dispersal of Boa from South America occurred around 3.5 Mya, consistent with previous hypotheses of the timing of faunal interchange and establishment of the Panama isthmus. However, isolated vertebrae from the Las Cascadas and Cucaracha formations represent the oldest record of Boa outside of South America and demonstrate the presence of the genus in Central America ~16 million years earlier than estimated from genetic data. This indicates that snakes dispersed across the shallow Central American Seaway, instead of immigrating across contiguous land bridges. The snake fossil record is distinct from mammalian distribution patterns and suggests a more diffuse history of American interchange for reptiles. Additionally, the Boa fossil record indicates that molecular divergence timings in modern B. constrictor populations likely represent genetic isolation due to uplift of the Andes mountains as opposed to intercontinental dispersal.

The Panamanian fossil record also includes specimens of derived snakes awaiting to be studied. These specimens have the potential to constrain the timing of southern dispersals and radiations of the majority of living Central and South American taxa.

Spanish Version

Serpientes fósiles de Panamá

Por Jason Head | Investigador asociado PCP PIRE, Universidad de Nebraska-Lincoln

Las serpientes son componentes importantes de la mayoría de los ecosistemas continentales modernos. Los trópicos de América tienen una de las diversidades más altas de serpientes en términos de número de especies y hábitos ecológicos incluyendo especies de Scolecophidia (serpientes ciegas y serpiente hilo), anilioides (falsa coral) boidos (boas y anacondas) y serpientes derivadas: colúbridos (corredoras, cazadoras, culebras arbóreas y sus parientes); elápidos (serpientes coral) y vipéridos (víboras y serpientes cascabel). La articulación de esta diversidad moderna ocurrió sobre todo por una activa dispersión durante el Cenozoico. Las serpientes derivadas se dispersaron desde Asia a través de América del Norte hacia América Central y del Sur, mientras que las boas se dispersaron desde América del Sur a América Central y del Norte, sin embargo, el periodo en que se dieron estos eventos es desconocido en gran parte.

Los fósiles de serpiente colectados como parte del proyecto PCP PIRE están proporcionando nuevos datos sobre el tiempo y la dirección de las dispersiones de serpientes durante el Mioceno temprano. Entre los boidos, el género Boa está representado actualmente por la omnipresente Boa constrictor, la cual se extiende desde el norte de México hasta el centro de Argentina. Este género tiene un registro fósil en América del Sur que data desde hace ~40 millones de años. Recientes análisis filogenéticos moleculares han sugerido que la dispersión de Boa desde América del Sur se produjo hace alrededor de 3.5 millones de años, lo cual coincide con las hipótesis anteriores acerca de la fecha del intercambio faunístico y el cierre del istmo de Panamá. Sin embargo, las vértebras aisladas encontradas en las formaciones Las Cascadas y Cucaracha representan el registro más antiguo de Boa fuera de América del Sur y demuestran la presencia del género en América Central ~16 millones de años antes de lo estimado a partir de los datos genéticos. Esto indica que las serpientes se dispersaron por el corredor marítimo Centroamericano, en lugar de emigrar a través de puentes de tierra contiguas. El registro fósil de serpiente es diferente de los patrones de distribución de los mamíferos y sugiere una historia más difusa sobre el intercambio de reptiles en América. Además, el registro fósil de Boa indica que los tiempos de divergencia molecular en las poblaciones modernas de B. constrictor, representa probablemente un aislamiento genético debido a la elevación de la cordillera de los Andes en lugar de a una dispersión intercontinental.

El registro fósil panameño también incluye especímenes de serpientes derivadas que debe ser aun estudiados. Estas muestras tienen el potencial de delimitar el tiempo de las dispersiones del sur y las radiaciones de la mayoría de los taxones vivos de América Central y del Sur.

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