Két amerikai kutató jelentős lépést tett az evolúció egyik legnagyobb misztériumának megfejtésében: a rovarok hogyan szerezték meg repülési képességüket - írja a The New York Times.

felfedezik

Vizsgálatukban Yoshinori Tomoyasu és David Linz, a Miami Egyetem evolúciós biológusai elmagyarázzák, hogyan sikerült genetikailag megtervezniük a bogárlárvákat szárnyak a hasukon.

Az eredete

A rovarok már rég megtanultak repülni 300 és 360 millió év között, jóval a madarak, denevérek vagy pterosaurusok előtt. Túlnyomó többségüknek szárnya van, vagy repülő ősökből fejlődött ki - jegyzi meg Linz.

Domináns hipotézisek

Az a probléma nincs kövület bizonyíték amelyek megfelelnek a rovarok repülési képességeinek fejlődésének időszakának. Onnan sokféle hipotézis szárnyainak eredetéről. Más szavakkal, ez az evolúció olyan régen történt, hogy "nagyon nehéz megmondani, mi történt" - magyarázza Tomoyasu.

Régóta két versengő hipotézis van ezzel kapcsolatban. A 'tergal hipotézis ” arra utal, hogy a szárnyak a tergumból, a rovar testpáncéljának felső részéből származtak, valószínűleg sikló membránként. A „pleurális hipotézis” fenntartja, hogy a szárnyak a régi lábszegmensekből származtak, amelyek összeolvadtak a testtel, mielőtt a hátukra kerültek.

Az evolúciós fejlődésbiológia megjelenése a genetikai fejlődéssel együtt súlyt adott egy harmadik lehetőségnek, a kettős eredetű hipotézis. 1974-ben nevelve feltételezi, hogy a rovarok szárnyai két különálló szövet fúzióját jelentik: a test hátsó fala biztosította a membránt, míg az ízülete a lábak szegmenséből származik.

Bár ez a fajta evolúciós fúzió furcsán hangzik, vannak előzményei. Az ellenőrök ősei valószínűleg viszonylag szimmetrikus testrészekkel rendelkeztek, mindegyiknek volt egy pár lába. Ezeket a szegmenseket sokféle módon módosították az évezredek során. Úgy, hogy egyeseknél a lábak elvesztek a hasban, másokban a fej felé haladtak, antennává válás.

Genetikai manipuláció

Tomoyasu és Linz együtt dolgozott Tribolium, vagy lisztbogarak, tekintve a teljesen szekvenált genomjukat. Nem repülnek jól, és könnyű őket a laborban tartani.

Első tanulmányukban a kutatók kikapcsoltak bizonyos géneket bogarak a test szárnyszegmenseinek manipulálására. Meglepetésükre ez a repüléssel nem összefüggő anatómiai részeket érintette, ami alátámasztotta a szárnyak gondolatát kompozit szövetek.

A tudósok ezután a bábokra irányították figyelmüket, amelyek jellemzők védekező markoló szerelvények miniatűrben a hasuk mentén. Ezek a rovar teteje közelében helyezkednek el, ami a korai szárnyszerkezetek valószínű modelljévé teszi őket.

Tomoyasu és Linz bemutatták zöld fluoreszcens fehérje a bogarakban, amelyek bizonyos szárnyakhoz kapcsolódó gének kifejeződését jelölték, a megkönnyítik a szövetek kimutatását genetikai manipuláció által érintett. Az eredmény két zöld szövet volt: az egyik a háti csipesz területén, a másik a pleurális szövetben.

Innen folytatták a bábok előállítását, amelyekben mindkét szövet összeolvadt apró szárnypárokat alkotni.

További bizonyítékokat keres

A rovarszárnyak evolúciójáról szóló vita azonban még korántsem zárult le.

"Jelenleg egy fajra építjük [a tanulmányt]. Bár látjuk, hogy két szövet teszi a szárnyakat, ez kizárólag erre a nemzetségre"magyarázta Tomoyasu.

Ezért további rovarokat kell tanulmányozni, és ez a csapat most elkötelezett csótányok és néhány rákfélék, hogy megismétli-e a folyamat ugyanúgy.

Tomoyasu ugyanakkor reménykedik abban, hogy egy fosszilis lelet egy napon segít megoldani a rejtélyt.

"Nagyon magabiztosak vagyunk elemzésünkkel kapcsolatban, de ez jóslat. Nagyon jó lenne látni ősi rovar alakja"- mondta a tanulmány társszerzője, amely a Nemzeti Tudományos Akadémia folyóiratában jelent meg.