Водомерки иллюстрируют эволюционные процессы
Исследователи выяснили, как водомерки рода Rhagovelia развили веерообразные структуры на концах ног, позволяющие им двигаться против течения.
Ключевая инновация
Rhagovelia — единственные водомерки (семейство Veliidae), у которых на второй паре ног есть веерообразные расширения, работающие как плавники. Эта морфологическая инновация позволяет им перемещаться по быстрым потокам, что недоступно другим водомеркам без вееров.
Генетическая основа
Учёные под руководством Абдеррахмана Хилы (CNRS) обнаружили два гена, ответственных за формирование вееров:
- mother-of-geisha — унаследован от предкового насекомого.
- geisha — новый ген, найденный только у Rhagovelia.
Гены демонстрируют поразительное сходство, что указывает на возникновение geisha в результате дупликации предкового гена. Для появления полностью сформированных вееров необходимо экспрессия обоих генов в клетках на кончиках средних ног. При "молчании" этих генов у Rhagovelia формируются нормальные ноги, но без вееров.
Функциональное значение
- На стоячей воде веера не дают преимущества в скорости.
- На течении нормальные Rhagovelia (с веерами) быстро и легко бегут против потока, тогда как особи без вееров не справляются с течением. Особи с рудиментарными веерами показывают промежуточный результат.
Эволюционный вывод
Исследование, опубликованное в Science (20 октября 2017), показывает, что генетические изменения (дупликация гена и новая экспрессия) могут приводить к возникновению новых структур. Эти структуры напрямую влияют на образ жизни организмов и открывают доступ к ранее недоступным экологическим нишам.