昆虫如何得到它的翅膀：解决一个多个世纪困惑生物学家的谜团

将CRISPR溶液注射到甲壳类动物胚胎（Parhyale Havaiiensis）中。

这听起来像是“只是如此故事” - “昆虫如何得到它的翅膀” - 但它真的是一个多世纪困惑的生物学家令人困惑的神秘面纱。近年来出现了昆虫翼展进化的有趣和竞争理论，但没有完全令人满意。最后，来自海洋生物实验室（MBL），伍兹洞的团队已经解决了争议，从远见科学论文中使用线索以及最先进的基因组方法。该研究由MBL Research助理Heather Bruce和MBL导演Nipam Patel进行，本周本周在自然生态和演变中发表。

昆虫翅膀，团队证实，从祖先甲壳类动物的腿上的出生或“叶”演变（是的，甲壳类动物）。在这艘海洋动物转向陆地居住之后，大约3亿年前，最接近其身体的腿部段在胚胎发育过程中纳入车身墙壁，也许更好地支持其在陆地上的重量。“腿部裂片然后向上移动到昆虫的背上，那些后来形成了翅膀的人，”布鲁斯说。

昆虫纳入了两个祖传甲壳类腿段（用红色标记为7，粉红色的8个）进入车身墙壁。腿部段8的叶片后来形成了昆虫的机翼，而这种相应的甲壳类动物的结构形成了Tegal板。

Bruce表示，它需要一个世纪的原因之一，这是遗传相似性遗传相似性揭示的直到2010年昆虫与甲壳类动物最密切相关的意见。

“在此之前，根据形态学，每个人都在Myriapod集团中的昆虫，以及千里足和蜈蚣，”布鲁斯说。“如果你看看昆虫翅膀来自哪里的myriapods，你就不会找到任何东西，”她说。“所以昆虫翅膀被认为是”新颖“的结构，以昆虫跳上番茄，在祖先没有相应的结构 - 因为研究人员正在寻找昆虫祖先的错误地方。”

“人们对昆虫翅膀这样的想法感到非常兴奋，因为昆虫翅膀可能是一种新颖的进化创新，”Patel说。“但是从基因组比较中出现的故事之一是没有什么是全新的;一切都来自某个地方。事实上，你可以从哪里来。“

在这里显示的Parhyale夏威夷，已经进行了其基因组测序，是生物研究最遗传的甲壳类动物。

布鲁斯在比较甲壳动物的细分腿和昆虫的细分腿部的遗传指令的同时拾起了她现在报道的发现的气味，包括果蝇和甲虫呋喃酚和甲虫的细分腿。使用CRISPR-CAS9基因编辑，她系统地禁用了Parhyale和昆虫中的五个共用腿部图案化基因，发现这些基因对应于六个腿部距离车身墙壁最远的六个腿段。但是，Parhyale在其车身墙壁旁边有一个额外的第七腿段。那个细分去哪儿了，她想知道？“所以我开始在文学中挖掘，我发现这是一个真正的古老想法已经在1893年提出，即昆虫已经将其近端的腿部区域纳入车身墙，”她说。

“但我仍然没有故事的翼部分，”她说。“所以我一直在阅读和阅读，我遇到了这个20世纪80年代的理论，不仅昆虫将它们的近侧腿部区域纳入车身壁，而且腿上的小凸起后来搬到后面并形成了翅膀。我想，哇，我的基因组和胚胎数据支持这些旧的理论。“

在没有现在可用的工具可以探讨帕勒尔实验室在甲壳类动物中最遗传的遗传学研究生物体的工具探讨了这种无数生物体的基因组，这是不可能探索这种长期的谜语。

参考：“甲壳类腿部图案化基因的敲门声表明，昆虫翅膀和身体墙壁从古代腿部演变出来的”自然生态＆Evolution.doi：
10.1038 / s41559-020-01349-0.