Зачем ученые жуку-калоеду вырастили на голове крылья

При изучении эволюции биологи считают, что большинство современных особенностей каждого организма развилось из черт, присущих их ископаемым предкам — так, грудные плавники дельфина представляют собой измененные передние конечности. Лишь немногие анатомические детали являются новыми, но не всегда понятно, на основе чего они появляются.

В поисках ответа на этот вопрос ученые из университета Индианы взяли жуков-калоедов трех видов: Onthophagus sagittarius, O. taurus и O. binodis. Их рога могут находиться в разных местах: сзади, в середине или в передней части головы, а также в передней или боковой части грудной клетки. С их помощью жуки ведут сражения: самцы побеждают в конкурентной борьбе за самок, а самки воюют друг с другом за навоз.

Meet a Beautiful Beetle That Loves to Eat Poop | National Geographic

Биологи захотели установить, являются ли рога новым уникальным органом, панцирным наростом или чем-то еще. Для эксперимента был применен метод редактирования генов. Заблокировав один или несколько генов, ответственных за формирование у жуков крыльев, ученые получили особей с уменьшенными крыльями, но одновременно у них исчез или сильно уменьшился рог. Продолжая заниматься модификацией генов, биологи вывели жуков с надкрыльями на том месте, где должны располагаться рога.

У всех современных и у большинства ископаемых крылатых насекомых крылья есть только на средне- и заднегруди. Между тем у древнейших летающих насекомых, ископаемых палеодиктиоптер (лат. Palaeodictyoptera), на переднегруди были укороченные придатки, похожие на крылья, а у их личинок крылоподобные выросты имелись на всех сегментах тела. Опыты на жуках-калоедах показали, что клетки, ответственные за образование рогов, находятся примерно там же, где и клетки, из которых затем вырастают крылья.

Таким образом, рога не являются новообразованием: они стали обычным эволюционным ответом на текущие обстоятельства. Для полета жукам хватает крыльев на спине, а необходимость борьбы пробудила «спящие» гены, переформатировав зачатки крыльев в рога.

Биологи подчеркивают, что каждый фрагмент тела этих насекомых содержит древние гены, которые в зависимости от ситуации могут порождать настолько разные морфологически части организма. Не исключено, что любые примеры появления «новых признаков» могут быть пересмотрены, если найти у организма древний ген.