Skąd u gąsienic tyle odnóży?

Podczas gdy większość owadów ma najczęściej sześć odnóży, które wychodzą z klatki piersiowej lub tułowia, u gąsienic - form larwalnych motyli i ciem - w odwłokowej części ciała występują dodatkowe kończyny. Odnóża te, nazywane posuwkami, znikają po przeobrażeniu się larwy w imago - formę dorosłą.

Zwierzęta wykorzystują posuwki do chwytania się gałązek i liści, jednocześnie używając przednich, "prawdziwych" nóg do trzymania się innych części roślin, co ułatwia im żerowanie. Pochodzenie tych struktur stanowiło prawdziwą ewolucyjną zagadkę, na którą światło rzuca badanie opublikowane na łamach czasopisma "Science Advances".

Trzy główne teorie dotyczące pochodzenia posuwek sugerowały, że mogą być to zmodyfikowane odnóża, przekształcona forma endytów (wypustek znajdujących się po wewnętrznej stronie odnóży niektórych skorupiaków) lub zupełnie inna, niezwiązana z nimi struktura. Aby sprawdzić, która z hipotez jest prawdziwa, badacze z Narodowego Uniwersytetu Singapuru zmodyfikowali embriony gatunku Bicyclus anynana.

Poprzez zakłócenie genu, który określa położenie kończyn i innych struktur, gdy larwy znajdowały się w stadium embrionalnym, naukowcy byli w stanie zaobserwować mechanizmy rozwijania się posuwek. Gdy gen był częściowo wyłączony, na segmentach brzusznych gąsienicy rozwijały się zarówno prekursory posuwek, jak i właściwych odnóży. Kiedy był on całkowicie wyłączony, obecne były tylko standardowe odnóża. 

Kolejne badania pokazały, że cząsteczki RNA pobrane z posuwek znacząco różniły się od tych znalezionych w odnóżach, a geny warunkujące powstanie tych struktur przypominały geny kodujące powstawanie endytów. Wyniki sugerują, że dodatkowe odnóża u gąsienic mają swoje źródło w odnóżach prymitywnych skorupiaków, z których wyewoluowały owady w ordowiku. To drugi okres ery paleozoicznej, który trwał od 485 do 443 milionów lat temu.

Jak tłumaczyła Antonia Monteiro, współautorka badania, gdy wodne skorupiaki ewoluowały w żyjące na lądzie owady, ich kończyny uległy uproszczeniu. Endyty na odnóżach okazały się niepotrzebne, a ekspresja kodujących je genów została uśpiona. U motyli i ciem geny te są jednak aktywne, umożliwiając powstanie zupełnie nowego rodzaju kończyn, które ułatwiają gąsienicom przetrwanie.

Co ciekawe, chociaż endyty zniknęły z odnóży owadów, ich ewolucyjne echa nadal są obserwowane w anatomii tych bezkręgowców. W zmodyfikowanej formie są one częścią skomplikowanych aparatów gębowych wielu gatunków.