Учёные разгадали загадку происхождения крыльев у насекомых

Американские биологи определили, как появились крылья у насекомых. Оказалось, что у далёких ракообразных предков насекомых в результате эволюции сегменты ног, наиболее близкие к телу, стали частью его внешней оболочки. В дальнейшем эти сегменты переместились на спину и образовали крылья. К такому выводу учёные пришли в результате геномных исследований.

Учёные Морской биологической лаборатории (MBL) при Чикагском университете (США) разгадали загадку происхождения крыльев у насекомых. Об этом сообщается в журнале Nature Ecology & Evolution.

Определить, как появились крылья у насекомых, удалось в результате генетического исследования. По мнению главного автора работы — научного сотрудника MBL Хезер Брюс, одна из причин, по которой раньше не получалось разгадать эту загадку, было слишком позднее (около 2010 года) признание генетического родства насекомых и ракообразных.

«Ранее, исходя из морфологии, все относили насекомых к надклассу многоножек, куда входят также двупарноногие и губоногие. Однако изучение многоножек не даёт ответа на вопрос о том, как у насекомых сформировались крылья. Поэтому крылья насекомых было принято считать новыми структурами, которые появились у насекомых и не имеют аналогов у их предков. А всё потому, что исследователи искали предков насекомых не там», — отметила Хезер Брюс.

Хезер Брюс и её коллеги утверждают, что около 300 млн лет назад дальние ракообразные предки насекомых вышли из моря на сушу, где под воздействием новых условий жизни начали эволюционировать. В результате сегменты ног, наиболее близкие к телу, стали частью внешней оболочки самого тела, вероятно, чтобы существам было проще балансировать. Далее эти сегменты переместились на спину, где позже сформировали крылья.

Насекомые включили сегменты ног ракообразных в состав своего тела, отмечено красным (7) и розовым (8). Отросток на сегменте ноги (8) позже образовал у насекомых крыло © Heather Bruce

Для доказательства своей теории учёные MBL сравнили сегменты ног небольшого рачка Parhyale с сегментами ног мухи дрозофилы и жука хрущака. В исследовании был использован метод CRISPR-Cas9 — «генетические ножницы».

У всех исследованных видов они выявили и «отключили» общие гены, отвечающие за формирование сегментов ног. Однако у рачка Parhyale остался дополнительный, наиболее близкий к телу седьмой сегмент ноги, и учёные стали искать его следы у насекомых.

В литературных источниках Хезер Брюс нашла выдвинутую ещё в 1893 году гипотезу, что насекомые включили в состав тела свою проксимальную (ближайшую к телу) часть ноги. А затем обнаружила теорию 1980-х годов, по которой эти сегменты ног у насекомых впоследствии переместились на спину и образовали крылья.

«Меня поразило, что эти старые теории нашли подтверждение в моих геномных и эмбриональных исследованиях», — подытожила Брюс. По её мнению, давнюю загадку было бы невозможно решить без современных генетических инструментов.