Стрекозы и поденки принадлежат к одной эволюционной ветви, а все остальные крылатые насекомые образуют другую. К такому выводу пришли китайские и американские ученые, которые проанализировали геномы 101 вида насекомых. Работа опубликована в журнале PNAS.
Энтомологи давно спорят о том, как связаны между собой три древнейшие группы крылатых насекомых. Это стрекозы, поденки и так называемые новокрылые, то есть все остальные крылатые насекомые — от тараканов до бабочек и жуков. Стрекозы и поденки не умеют складывать крылья и держат их поднятыми или раскрытыми, а новокрылые прижимают их к спине. Одни ученые считали, что стрекозы и поденки родственны друг другу, другие сближали поденок с новокрылыми, третьи — стрекоз с новокрылыми. Этот спор получил название «проблема древнекрылых», и ни анатомия, ни генетика до сих пор не давали однозначного ответа.
Авторы новой работы впервые расшифровали геномы 16 видов поденок и объединили их с уже известными данными, собрав самую большую на сегодня выборку этих насекомых. Они сравнили 1367 генов и проверили результат разными методами. Почти все анализы показали, что стрекозы и поденки образуют общую группу. Эту версию поддержали 769 генов, тогда как наименее популярную гипотезу о родстве стрекоз с новокрылыми — только 180.
Ученые также объяснили, почему спор не утихал так долго. Специалисты строят родословную видов по генам. Каждый ген можно рассматривать как отдельного «свидетеля», по которому строится своя маленькая родословная. В идеале все «свидетели» рассказывают одну историю. Но если предки разных групп разошлись очень быстро, один за другим, у древней популяции не успели «рассортироваться» варианты генов. В итоге часть генов у современных насекомых выглядит так, будто поденки ближе, например, к жукам, а не к стрекозам, хотя на самом деле это не так. Вторая причина — технические ошибки. Отдельный ген короткий, информации в нем мало, и построенная по нему родословная часто выходит неточной. Когда таких генов тысяча, а не две-три тысячи, ошибки накапливаются и искажают общую картину.
С помощью «молекулярных часов» и 14 ископаемых находок исследователи оценили возраст ключевых групп. Крылатые насекомые, по их расчетам, появились в раннем девоне, примерно 424–399 млн лет назад, а общий предок стрекоз и поденок — в позднем девоне. При этом к концу каменноугольного периода, около 310 млн лет назад, крылатые насекомые уже господствовали в большинстве наземных экосистем.
Полученное древо говорит о том, что крылья возникли в эволюции один раз, у общего предка всех крылатых насекомых. После разделения две главные ветви пошли разными путями. Стрекозы и поденки обзавелись жестким основанием крыла, которое подходит для маневренного охотничьего полета стрекоз и планирования поденок. Новокрылые, напротив, однажды «изобрели» механизм складывания крыльев. По мнению авторов, именно он защитил крылья и позволил этим насекомым освоить новые места обитания, а затем привел к их бурному расцвету.
