Двама американски изследователи са направили важна стъпка, за да разгадаят една от най-големите мистерии на еволюцията: как насекомите са придобили способността да летят, съобщава The New York Times.

ключов

В своето проучване Йошинори Томоясу и Дейвид Линц, еволюционни биолози от Университета в Маями, обясняват как са успели да генетично инженерират ларви на бръмбари с крила на корема им.

Произходът

Насекомите се научиха да летят отдавна между 300 и 360 милиона години, много преди птици, прилепи или птерозаври. По-голямата част от тях вече имат крила или са еволюирали от летящи предци, отбелязва Линц.

Доминиращи хипотези

Проблемът е в това няма фосилни доказателства които съответстват на периода, през който еволюираха летателните способности на насекомите. Оттам голямо разнообразие от хипотези за произхода на крилата му. С други думи, тази еволюция се е случила толкова отдавна, че "е много трудно да се каже какво се е случило", обяснява Томоясу.

В това отношение отдавна има две конкурентни хипотези. "тергална хипотеза " предполага, че крилата произхождат от тергума, горната част на бронята на тялото на насекомото, вероятно като плъзгащи се мембрани. The „плеврална хипотеза“ поддържа, че крилата произхождат от древните сегменти на краката, които са се сляли с тялото, преди да се окажат на гърба.

Появата на еволюционната биология на развитието, заедно с генетичния напредък, придаде тежест на една трета възможност, хипотеза за двоен произход. Отгледан през 1974 г., той приема, че крилата на насекомите представляват сливането на две отделни тъкани: гръбната стена на тялото осигурява мембраната, докато нейната артикулация възниква от сегментите на краката.

Въпреки че този вид еволюционен синтез звучи странно, има прецеденти. Предците на инспекторите вероятно са имали относително симетрични сегменти на тялото, всеки с чифт крака. Тези сегменти са били модифицирани по много различни начини през хилядолетията. Така че при някои краката се губят в корема, при други се придвижват към главата, ставайки антени.

Генетична манипулация

Томоясу и Линц са работили с тях Триболиум, или брашни бръмбари, като се има предвид техният напълно секвениран геном. Те не летят добре и е лесно да ги държите в лабораторията.

В първоначалното си проучване изследователите те изключиха определени гени на бръмбари за манипулиране на крилните сегменти на тялото. За тяхна изненада това засегна анатомичните части, които изглеждаха несвързани с полета, което подкрепяше идеята, че крилата са композитни тъкани.

След това учените насочиха вниманието си към какавидите, които се отличават защитни захващащи възли в миниатюра по коремчетата им. Те са разположени близо до върха на насекомото, което ги прави вероятен модел на ранните крилови структури.

Представиха Томоясу и Линц зелен флуоресцентен протеин при бръмбари, които маркират експресията на определени гени, свързани с крила, до улесняват откриването на тъкани засегнати от генетична манипулация. Резултатът беше две зелени тъкани: едната в областта на гръбния форцепс, а другата в плевралната тъкан.

Оттам те продължиха да произвеждат какавиди, в които и двете тъкани бяха слети за да образуват двойки миниатюрни крилца.

Търси се още доказателства

Дебатът за еволюцията на крилата на насекомите обаче все още далеч не е приключил.

"В момента ние основаваме [изследването] на един вид. Въпреки че виждаме, че две тъкани правят крилата, това може да бъде изключително за тази линия"обясни Томоясу.

Следователно трябва да се изследват повече насекоми и този екип вече е посветен хлебарки и някои ракообразни, за да видите дали процесът се повтаря по същия начин.

В същото време Томоясу има известна надежда, че находка от изкопаеми един ден ще помогне за разгадаването на мистерията.

"Ние сме много уверени в нашия анализ, но това е прогноза. Би било чудесно да се види формата на древно насекомо"каза съавторът на изследването, публикувано в Сборника на Националната академия на науките.