Два американські дослідники зробили значний крок до розкриття однієї з найбільших таємниць еволюції: як комахи набули здатності літати, повідомляє The New York Times.
У своєму дослідженні Йосінорі Томоясу та Девід Лінц, еволюційні біологи з Університету Маямі, пояснюють, як їм вдалося генетично створити личинок жуків з крила на животі.
Витоки
Комахи навчилися літати давно між 300 і 360 мільйонами років, задовго до птахів, кажанів або птерозаврів. Переважна більшість із них зараз мають крила або еволюціонували від літаючих предків, зазначає Лінц.
Домінантні гіпотези
Проблема в тому відсутність копалин що відповідають періоду, в який еволюціонували льотні здібності комах. Звідти найрізноманітніші гіпотези про витоки його крил. Іншими словами, ця еволюція відбулася настільки давно, що "дуже важко сказати, що сталося", пояснює Томоясу.
З цього приводу давно існують дві конкуруючі гіпотези. "тергальна гіпотеза ' припускає, що крила походять від тергума, верхньої частини броні тіла комахи, ймовірно, як ковзаючі мембрани. "плевральна гіпотеза" стверджує, що крила походять із давніх сегментів ніг, які злилися з тілом, перш ніж опинитися на спині.
Виникнення еволюційної біології розвитку, разом із генетичними досягненнями, додало ваги третій можливості - гіпотеза подвійного походження. Піднятий у 1974 році, він припускає, що крила комах представляють злиття двох окремих тканин: спинна стінка тіла забезпечувала мембрану, тоді як її зчленування виникало з сегментів ніг.
Хоча такий вид еволюційного злиття звучить дивно, є прецеденти. Предки інспекторів, ймовірно, мали відносно симетричні сегменти тіла, кожен з парою ніг. Ці сегменти були модифіковані різними способами протягом тисячоліть. Так у одних ноги загубилися в животі, у інших вони рухались у напрямку до голови, стають антенами.
Генетичні маніпуляції
Томоясу і Лінц працювали разом Триболій, або борошняних жуків, враховуючи їх повністю секвенуваний геном. Вони погано літають, і їх легко тримати в лабораторії.
У своєму первинному дослідженні дослідники вони вимкнули певні гени жуків для маніпулювання сегментами крила тіла. На їх подив, це вплинуло на анатомічні частини, які, здавалося, не пов'язані з польотом, що підтверджувало ідею, що крила є композиційні тканини.
Потім вчені звернули свою увагу на лялечок, які є особливостями оборонні захватні вузли у мініатюрі вздовж живота. Вони розташовані біля верхівки комахи, що робить їх імовірною моделлю ранніх структур крил.
Представили Томоясу та Лінц зелений флуоресцентний білок у жуків, які позначали експресію певних генів, пов'язаних з крилами, до полегшити виявлення тканин постраждалих від генетичних маніпуляцій. Результатом стали дві зелені тканини: одна в області спинного щипця, а інша в плевральній тканині.
Звідти вони продовжували виробляти лялечок, в яких обидві тканини були зрощені сформувати пари крихітних крил.
Шукаємо більше доказів
Проте дискусія щодо еволюції крил комах ще далеко не закінчена.
"На даний момент ми базуємо [дослідження] на одному виді. Хоча ми бачимо, що дві тканини роблять крила, це може бути ексклюзивно для цього роду"пояснив Томоясу.
Тому потрібно вивчати більше комах, і тепер цій команді присвячено таргани та деякі ракоподібні, щоб перевірити, чи повторюється процес таким же чином.
У той же час Томоясу має деяку надію, що знахідка копалин колись допоможе розгадати таємницю.
"Ми дуже впевнені у своєму аналізі, але це прогноз. Було б чудово це побачити форма давньої комахи", - заявив співавтор дослідження, опублікованого у" Трудах Національної академії наук ".