Нова хипотеза предполага, че крилата на насекомите са произлезли от хрилете

Ваня Милева Последна промяна на 15 януари 2024 в 10:44 12484 0

Реконструкция на ларва на <em>K. brauneri</em>, базирана на всички открити фосилни образци.

Кредит Kateřina Rosová

Реконструкция на ларва на K. brauneri, базирана на всички открити фосилни образци.

Как са възникнали крилете на насекомите? Това е въпрос, който е загадка на еволюцията на насекомите. Въпреки много години изследвания, все още не е напълно ясно от коя структура на тялото всъщност са се развили крилата на насекомите и каква е била първоначалната им функция, когато все още не са били достатъчно ефективни, за да извършват активен полет.

Има различни хипотези относно произхода на крилете на насекомите. До известна степен те зависят от факта дали общият предшественик на крилатите насекоми е живял във водна или сухоземна среда. Докато няколко проучвания свързват произхода на крилата с хрилете на някои представители на водните насекоми, подкрепата за сухоземния произход на крилатите насекоми в момента е по-разпространена.

В исторически план повечето дискусии за крилатите насекоми предполагат, че техните предци са били земни, но скорошни генетични и вкаменелости свидетелстват, че първите насекоми може да са наподобява водни или полуводни ракообразни.

Като такъв, един хипотетичен път предполага, че крилата на насекомите са еволюирали от подобни на крайници придатъци, докато друг твърди, че те са еволюирали от подобни на хриле придатъци.

Тези конкуриращи се теории понякога са известни като „летящата катерица“ и "летящата риба" теории, но има и трета хипотеза, при която сливането на крака и хрилни структури допринасят за еволюцията на крила – странен хибрид между катерица и риба, да речем.

Проблемът с доказването на верността на която и да е от теориите е, че вкаменелостите от древни насекоми се намират изключително рядко. Нещо повече, често се приема, че начинът, по който тези същества са се развили като ларви, загатва за тяхната еволюция, въпреки че има малко доказателства, които да предполагат това е така.

Въпреки това, подкрепящите генетични изследвания показват, че както хрилете, така и крилата на младите мухи еднодневки имат сходен произход на развитие.

Днес съвременните ракообразни дишат чрез своя екзоскелет, но ларвите на еднодневните мухи, водните кончета, водните кончета и много други насекоми, свързани с водната среда, дишат през хрилете на корема си.

Сега анализ на вкаменелости на ларви на насекоми отпреди около 300 милиона години подсказва как тези структури могат да се превърнат в крила.

Новите доказателства са предоставени от екип изследователи от Чешката република и Германия в проучване, публикувано в списание Communications Biology. Чешки учени, заедно с немските си колеги, откриват в кариера в Долна Саксония нови палеозойски вкаменелости на ларвите на древна група насекоми, наречени Palaeodictyoptera от карбонския период (изчезнали в края на палеозоя). С телесната си структура тези ларви приличат на хипотетичен прародител на крилато насекомо и по този начин предоставят нови улики за разрешаването на тази еволюционна загадка.

Учените откриват във фосилите няколко адаптации за живот във водна среда, най-вече няколко чифта сплескани издатини отстрани на корема, които вероятно са функционирали като хриле. В ларвите наблюдават и три чифта бъдещи крила на гръдния кош, чиято подробна структура е много сходна на хрилните пластини на корема.

Вкаменелости на древното крилато насекомо в различни етапи на развитие, от ларви (b, c, e, f) до по-късна зрялост (a, d, g). Кредит: Prokop et al., Communications Biology, 2023

Като ларви, тези насекоми приличат малко на трилобити. На такъв ранен етап на развитие, видът, наречен Katosaxoniapteron brauneri, притежава ръбче от странични израстъци или "крила", които изглеждат подходящи за воден начин на живот. Както горната, така и долната клапа изглеждат удивително сходни и показват нишковидни папили, свързани с дишането.

В зряла възраст обаче клапите, които са най-близо до главата, се превръщат в крила.  

"Въпреки че нашите вкаменелости със сигурност не представляват предшественика на крилатите насекоми - те са ларви и възрастните от тази група вече са имали напълно функционални крила - това все още е сравнително древна група насекоми", обяснява ентомологът Павел Срока (Pavel Sroka) от Чешката академия на науките (CAS). "Предвид факта, че ларвите на други древни таксони на насекоми като мухи еднодневки и водни кончета също са водни, това подкрепя възможността, че водната среда е играла важна роля в самото начало на еволюцията на крилатите насекоми."

Срока и неговият екип твърдят, че техните резултати осигуряват „силна подкрепа за идеята, че крилата са еволюирали от предшественици на хрилете на предците.“

"Първите форми на сплескани издатини върху гръдния кош, които са довели до по-късни крила, биха могли следователно да възникнат като органи за дишане," отбелязва Срока.

Но ще са необходими много повече доказателства, за да се докаже тази хипотеза, която все още е в начален стадий. Едва около 2010 г. учените разбират, че насекомите и ракообразните са тясно свързани, генетично погледнато.

Справка: Prokop, J., Rosová, K., Leipner, A. et al. Thoracic and abdominal outgrowths in early pterygotes: a clue to the common ancestor of winged insects?. Commun Biol 6, 1262 (2023). https://doi.org/10.1038/s42003-023-05568-6 

Източник:

Insect wings may have evolved from gills, CAS

Wild Hypothesis Suggests Insect Wings Arose From Gills, sciencealert

Най-важното
Всички новини
За писането на коментар е необходима регистрация.
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

Няма коментари към тази новина !