Křídla hmyzu se mohla vyvinout z žaber

Jak vznikla hmyzí křídla? To je otázka, která představuje dosud nevyřešenou záhadu evoluce hmyzu. Navzdory dlouholetému výzkumu stále není zcela jasné, z jaké tělní struktury se hmyzí křídla vlastně vyvinula a jaká byla jejich původní funkce, když ještě nebyla dost dokonalá na zvládání aktivního letu. Odpovědi na tyto otázky hledali i vědci z Biologického centra AV ČR v nově objevených prvohorních zkamenělinách starobylé skupiny hmyzu.

Existují různé teorie vzniku hmyzích křídel a do jisté míry závisí na tom, zda žil společný předek křídlatého hmyzu ve vodním či v suchozemském prostředí. Zatímco některé vědecké studie dávají vznik křídel do souvislosti s žábrami některých zástupců vodního hmyzu, v současnosti převládají spíše teorie zastánců suchozemského původu křídlatého hmyzu.

Nové důkazy přináší mezinárodní tým vědců se zapojením entomologů z Biologického centra ve studii publikované v časopisu Communications Biology. Čeští vědci společně s německými kolegy nalezli v lomu v Dolním Sasku nové prvohorní zkameněliny larev starobylé skupiny hmyzu s trochu krkolomným názvem Palaeodictyoptera z období karbonu (vyhynula na konci prvohor). Tyto larvy svou stavbou těla připomínají hypotetického předka křídlatého hmyzu a poskytují tak nová vodítka k rozkrývání této záhady evoluce.

U zkamenělin vědci objevili několik adaptací pro život ve vodním prostředí, především několik párů zploštělých výběžků zadečku, které pravděpodobně fungovaly jako žábry. U larev zároveň pozorovali i základy tří párů budoucích křídel na hrudi, jejichž detailní struktura je velmi podobná výše zmíněným žaberním plátkům na zadečku. Dá se tedy předpokládat, že i tyto tzv. křídelní pochvy se rovněž podílely na příjmu kyslíku z vodního prostředí.

„I když naše zkameněliny zcela jistě nepředstavují předka křídlatého hmyzu - jedná se o larvy, přičemž dospělci této skupiny již měli křídla plně funkční, jde stále o poměrně starobylou skupinu hmyzu. Vzhledem k tomu, že i u dalších původem prvohorních skupin, jako jsou jepice a vážky, žijí larvy ve vodě, nabízí se myšlenka, že vodní prostředí hrálo důležitou roli v samých počátcích vývoje křídlatého hmyzu,“ navrhuje Pavel Sroka z Entomologického ústavu BC AV ČR. „První formy zploštělých výběžků na hrudi, které daly vznik pozdějším křídlům, tak mohly vzniknout jako orgány určené k dýchání, podobně jako to vidíme u křídelních pochev na našich zkamenělinách,“ říká Pavel Sroka.

Na výzkumu spolupracovali vědci z Univerzity Karlovy, Muzea Schölerberg a Biologického centra AV ČR.

Publikace: Prokop J, Rosová K, Leipner A, Sroka P (2023) Thoracic and abdominal outgrowths in early pterygotes: a clue to the common ancestor of winged insects? Communications Biology 6, 1262. DOI: 10.1038/s42003-023-05568-6

Kontakt:

RNDr. Pavel Sroka, Ph.D.
Entomologický ústav BC AV ČR
pavel.sroka@centrum.cz

Mgr. Daniela Procházková
PR manažerka, Biologické centrum AV ČR
daniela.prochazkova@bc.cas.cz

Read also

• Newly discovered regenerative cells may revolutionize wound healing
• Genetic mixing as a path to survival
• Powerful winter lightning discharges triggered prolonged whistling around the Earth
• Czech discovery writes a new chapter in electrochemistry textbooks
• Kamikaze termites protect their colony with the help of a special enzyme
• New molecules decrease appetite and protect the brain against diseases
• The secrets behind the occurrence of extreme events unlocked
• Institute of Microbiology of the CAS has received the HR Award
• New study reveals role of cell surface sugars in neuronal navigation
• Revolutionary method pioneered by Czech scientists reveals chromosome structure