Как насекомые получили крылья: учёные (наконец-то!) раскрыли историю
Загадка эволюции крыльев насекомых, которая занимала биологов более века, решена. Исследователи из Морской биологической лаборатории (MBL) в Вудс-Хоул установили, что крылья насекомых произошли от выростов, или «лопастей», на ногах их предка — ракообразного.
Ключевые открытия:
- Происхождение: После перехода этого морского животного к наземному образу жизни около 300 миллионов лет назад сегменты ног, ближайшие к телу, встроились в стенку тела во время эмбрионального развития (вероятно, для лучшей опоры на суше).
- Эволюция крыла: «Лопасти на ногах затем переместились на спину насекомого и впоследствии сформировали крылья», — объясняет Хизер Брюс, научный сотрудник MBL.
- Генетическое родство: Разгадка стала возможной после того, как около 2010 года генетические исследования показали, что насекомые наиболее тесно связаны с ракообразными в типе членистоногих. Ранее, на основе морфологии, их ошибочно относили к группе многоножек (myriapods), где «предшественников» крыльев найти невозможно.
Методология исследования:
Учёные использовали CRISPR-Cas9 для редактирования генов, сравнивая генетические инструкции для сегментированных ног у ракообразного Parhyale и насекомых (плодовой мушки Drosophila и жука Tribolium). Отключение пяти общих генов, отвечающих за формирование ног, показало соответствие шести сегментам ноги, наиболее удалённым от тела. Однако у Parhyale есть дополнительный, седьмой сегмент рядом со стенкой тела.
Этот «пропавший» сегмент натолкнул на старые гипотезы: теорию 1893 года о включении проксимальной (ближней к телу) части ноги в стенку тела насекомого и теорию 1980-х годов о том, что небольшие лопасти на ноге позже переместились на спину, образовав крылья. Геномные и эмбриологические данные команды MBL подтвердили эти идеи.
«Ничто не является абсолютно новым; всё происходит откуда-то. И это "откуда" действительно можно выяснить», — резюмирует директор MBL Нипам Патель. Исследование опубликовано в журнале Nature Ecology & Evolution.