Биология

Крылья насекомых когда-то были ногами их ракообразного предка

Крылья насекомых когда-то были ногами их ракообразного предка

Miami University/Fumihiko Hirai/Indicator.Ru

Американские ученые выяснили, что крылья насекомых появились в результате смещения на спину сегментов ноги их ракообразного предка. Исследование опубликовано в журнале Nature Ecology & Evolution.

Крылья насекомых более века оставались загадкой, которую биологи не могли решить. Ученые выдвигали многочисленные теории, которые объяснили бы их эволюцию и формирование, но ни одна их них не была достаточно точной и достоверной. Теперь же ученые из Морской биологической лаборатории (MBL) в Вудс-Холе выдвинули и доказали свою теорию, положив, как они надеются, конец долгим спорам. Они показали, что крылья насекомых произошли от выростов на ногах ракообразного предка. Он вышел на сушу около 300 миллионов лет назад, и такая перемена среды обитания требовала анатомических изменений. Поэтому в стенку тела вошли наиболее близкие к нему сегменты ног, благодаря чему ракообразное могло лучше выдерживать свой собственный вес на суше. Затем они сместились на спину и сформировали крылья.

«То, что ближайший родственник насекомых среди членистоногих — ракообразные, было выяснено только около десяти лет назад. Это одна из причин, почему мы раньше не догадались. До этого, основываясь на морфологии, все классифицировали насекомых в группу многоножек, наряду с двупарноногими и губоногими. Но если вы будете рассматривать многоножек, чтобы найти объяснение крыльям насекомых, то вы ничего не найдете. В результате крылья стали рассматриваться как “новые” структуры, которые возникли только у них и не имели соответствующей структуры у предков. А все потому, что исследователи искали предка не в том месте», — рассказала одна из авторов исследования, научный сотрудник Морской биологической лаборатории Хизер Брюс.

Ученые сделали свое открытие, сравнивая особенности сегментированных ног ракообразных из рода Parhyale и насекомых, среди которых была муха-дрозофила и жуки рода Tribolium. Эти существа были выбраны, так как они очень хорошо поддаются генетическому исследованию. Используя метод редактирования гена CRISPR/Cas9, ученые систематически отключали пять общих генов, отвечающих за формирование ног у Parhyale и у насекомых. Они обнаружили, что эти гены соответствуют шести сегментам ног, которые наиболее удалены от стенки тела. Тем не менее у Parhyale есть дополнительный седьмой сегмент ноги рядом со стенкой тела. И исследователи задались вопросом, куда же он делся. «Итак, я начала копаться в литературе и обнаружила очень старую теорию, которая была предложена в 1893 году. Она заключалась в том, что насекомые встроили свою проксимальную, то есть ближайшую к телу, область ног в стенку тела», — поведала Брюс.

«Но у меня все еще не было крылатой части истории. Я продолжала читать и читать, пока наконец не наткнулась на теорию 1980-х годов. Согласно ей проксимальная часть ноги не только встроилась в стенку тела, но и переместилась потом на спину, образовав в итоге крылья. Я подумала: “Вау, мои данные о геноме и эмбрионе подтверждают эти старые теории», — рассказала Брюс.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.