Жуки променяли крылья на рога

Насекомые утратили чувствительность к «генетическим тормозам» и превратились в монстров: вместо крыльев у древесных жуков выросли рога и горбы.

Энтомологи и генетики из научных центров США и Франции под руководством Бенжамина Прюдома (Benjamin Prud’homme) нашли генетические корни удивительных рогов и горбов, которыми насекомые отпугивают соперников и скрываются от навязчивого внимания хищников. Оказалось, что в ходе эволюции горбатки (Membracidae) -- маленькие родственники цикад (Cicadidae) -- променяли крылья на рога и горбы.

Насекомые-монстры

Необычные и чудовищные насекомые всегда привлекали внимание натуралистов. Горбатки (древесные жуки) -- особый объект исследования: более трех тысяч видов этих удивительных насекомых обитают по всему земному шару, кроме Антарктики. Самые причудливые и замысловатые горбатки обитают в Южной Америке.

Заметить горбаток не так-то просто. Нужно хорошо присмотреться, чтобы понять, что, например, шипы кустарника -- это вовсе не шипы, а насекомые-монстры. Защищаясь от врагов и лишнего внимания, горбатки отращивают гигантские рога: если уж хищник не испугается, то хотя бы поперхнется! Монстры имитируют муравьев: они-то ядовитые и кислые, кому хочется набивать себе оскомину после обеда? Некоторые горбатки напоминают экскременты животных: на таких жуков и вовсе никто не позарится, разве что «истинный гурман».

Одним словом, горбатки не поленились поработать над внешностью и сделать «косметическую операцию» на генетическом уровне. Чтобы выяснить, чем была та часть насекомого, которая за миллионы лет эволюции превратилась в устрашающие наросты, ученые сравнили насекомых-монстров с плодовой мушкой (Drosophila). Биологи исследовали тонкости развития самых «скромных» горбаток -- Publilia modesta. «Выросты на дорсальной (спинной) поверхности сформировались у этих насекомых из-за слияния гомологов крыльев», -- резюмируют ученые данные анатомического и морфологического исследований личинок и взрослых особей.

Биологи поименно знают гены, которые отвечают за отращивание конечностей и крыльев у насекомых. Поэтому в следующем эксперименте генетики и энтомологи поколдовали с «крыло-лапными» генами горбаток и плодовых мушек. Оказалось, что горбатки пытаются отрастить крылья в том месте, где и быть-то их не должно -- на первом торакальном (грудном) сегменте.

«В результате тонкого, аккуратного и кропотливого морфологического и генетического исследования ученые показали, что Membracidae «включают» генетическую программу формирования крыльев в той анатомической структуре, на которой у современных крылатых насекомых не бывает крыльев», -- пишет Армин Мозек (Armin P. Moczec), рецензент исследования.

Ученые объясняют, что у крылатых насекомых работает ген, который тормозит формирование крыльев в неположенном месте. У горбаток этот ген тоже есть, но «крылья» все равно растут: они плюют на «генетические тормоза» и превращаются в рога. «Мы полагаем, что горбатки утратили чувствительность к гену, ингибирующему развитие крыльев в торакальном сегменте», - резюмируют энтомологи результаты эксперимента, в котором они включали и отключали «генетические тормоза».

С генетическими подробностями эволюционной косметологии можно ознакомиться в статье Body plan innovation in treehoppers through the evolution of an extra wing-like appendage, опубликованной сегодня в Nature.