Уточнена крупная ветвь древа жизни насекомых
Новое исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, собрало обширные молекулярные данные о насекомых группы Hemiptera (полужесткокрылые) и их ближайших родственниках (трипсы, сеноеды, пухоеды). Цель — прояснить их родственные связи и эволюционную историю.
Масштаб группы и её значение
- В группе насчитывается 120 000 известных науке видов, что, вероятно, составляет лишь треть от реального разнообразия. Это больше, чем всех позвоночных вместе взятых.
- Насекомые этой группы распространены повсеместно, во всех средах обитания.
- Многие из них (тли, цикадки) являются вредителями сельскохозяйственных культур, а некоторые (платяные вши, отдельные виды хищнецов) переносят болезни.
- При этом они формируют первое звено пищевой цепи, превращая растительный материал в белок для других животных, и служат пищей для птиц, млекопитающих, рептилий и других насекомых.
Методология исследования
Учёные проанализировали экспрессию почти 2400 генов, кодирующих белки, в форме матричной РНК (mRNA) и получившиеся аминокислотные последовательности. Этот масштабный проект объединил исследователей из Китая, Европы, Японии и США.
Ключевые выводы
- Эволюция ротового аппарата: Самый интересный вывод связан с развитием специализированных ротовых органов. У древнейших насекомых были мандибулы для жевания. У некоторых групп они эволюционировали в прочные узкие трубки для прокалывания и высасывания соков — это была крупная смена стратегии питания.
- Оценка времени: Молекулярная оценка дивергенции показала, что эволюция колюще-сосущего ротового аппарата, вероятно, произошла более 350 миллионов лет назад. Аналогичные структуры независимо развились у паразитических вшей и других насекомых, например, комаров.
- Исторический контекст: Согласно палеонтологической летописи, эта группа стала доминирующей на Земле в пермский период (300–250 млн лет назад), но затем пережила массовое вымирание, более масштабное, чем то, что погубило динозавров. Позднее их затмили насекомые с полным превращением (Holometabola): бабочки, муравьи, мухи, жуки и др.
Значение и перспективы
Полученные данные, которые теперь находятся в открытом доступе, помогут в будущих исследованиях этих экономически важных и экологически значимых насекомых. Хотя анализ не до конца разрешил отношения между отрядами сеноедов/пухоедов и полужесткокрылых/трипсов, он закладывает основу для дальнейшей работы.