Křídla hmyzu, jak studie potvrzuje, se skutečně vyvinula z výrůstků nebo „laloků“, nacházejících se na nohách korýšů — předků hmyzu. Poté, co tito mořští korýši před zhruba 300 miliony let přešli na pevninu, segmenty nohou nejblíže jeho tělu se začaly během embryonálního vývoje začleňovat do stěny těla — snad kvůli lepšímu rozložení jeho váhy. Laloky nohou se poté přesunuly vzhůru na hruď hmyzu a později vytvořily křídla.

Proč objasnění trvalo téměř století?

Až roku 2010 se uznalo, díky genetickým podobnostem, že hmyz je nejpříbuznější právě korýšům. V dobách minulých všichni hmyz zařazovali, na základě morfologie, do skupiny Myriapoda (stonožkovci) k mnohonožkám a stonožkám. Když se ale podíváte na myriapody, kde se u nich mohla zakládat křídla, nic nenajdete. Tím se křídla hmyzu začala považovat za evolučně nové struktury, které se objevily až u hmyzu a neměly odpovídající strukturu základu křídel u žádného předka — jenže vědci hledali předka hmyzu na špatném místě.

[Pozn. autora: Hmyz sensu lato, tedy Hexapoda (šestinozí), u kterých ve skupině Pterygota (křídlatí) najdeme vyvinutá křídla, jsou skutečně fylogeneticky příbuzní korýšům, dokonce je hmyz s.l. nyní chápán jako vnitřní skupina korýšů a spolu s vlastními korýši (Crustacea) tvoří Hexapoda monofyletickou skupinu Pancrustacea.]

Heather Bruceová porovnávala genetické instrukce segmentovaných nohou korýšů, zástupce různonožců Parhyale a segmentované nohy hmyzu, včetně octomilky (Drosophila) a brouka potemníka (Tribolium). Pomocí úpravy genů CRISPR-Cas9 systematicky deaktivovala pět sdílených genů pro modelování nohou u Parhyale a u hmyzu a zjistila, že tyto geny odpovídají šesti segmentům nohou, nejvzdálenějších od stěny těla. Parhyale má však vedle své stěny těla ještě další, sedmý, segment nohy.

Horní polovina obrázku ukazuje analýzu nohy zástupce korýšů, barevně jsou vyznačeny jednotlivé segmenty nohou. V dolní polovině máme zástupce hmyzu, všimněte si začleněného 7. segmentu nohy do těla a vývoj křídla na segmentu 8., který je stejně jako ten sedmý součástí těla. Autor: Heather Bruce

Kam se segment poděl u hmyzu?

V literatuře Bruceová našla opravdu starou hypotézu, která byla vyslovena už v roce 1893. Že hmyz začlenil svou proximální (nejblíže tělu) oblast nohou do stěny těla. Aby ale vědkyně zjistila i tu část příběhu s křídly, hledala v literatuře dál a narazila na teorii z 80. let. Že nejenže hmyz začlenil svou proximální oblast nohy do stěny těla, ale malé laloky na nohou se později posunuly nahoru na hruď a vytvořily křídla. Její genomová a embryonální data nakonec podporují i tyto staré teorie.


Zdroj: phys.org, Autor titulní fotografie: Michal Barták
Zmiňovaná studie: https://www.nature.com/articles/s41559-020-01349-0