Treehoppers являются мастерами мимикрии. На их спинах эти маленькие, родственники странной формы спортивных продуктов цикад назвали шлемы, напоминающие семена, терновник, корму гусеницы, и даже муравьев. Биологи развития теперь проследили происхождение и развитие шлемов, показав, что treehoppers достигли того, что никакое другое насекомое не имеет больше чем за 300 миллионов лет: третий набор крыльев, глубоко изменяющихся для формирования шлема.«Это – красивый пример того, как развитие работает, создавая новинку путем изменения существующих программ развития», говорит Михалис Авероф, эволюционный биолог развития в Институте Молекулярной биологии и Биотехнологии в Ираклионе, Греция, кто не был вовлечен в исследование.
Шлемы простираются от только позади головы на первом сегменте грудной клетки, средней части органа насекомого. Энтомологи долго думали, что шлем является свернутым расширением экзоскелета грудной клетки, его твердой верхней оболочки. Как крылья, шлемы имеют вены, побудившие одного исследователя в 1950-х предполагать, что шлем был измененным крылом. Но энтомологи отвергнули его идеи как неокончательные.
После того, как друг энтомолога-любитель жаловался, что в попытке поймать treehoppers он часто волновал холдинг на просто шлем, однако, Николас Гомпель и Бенджамин Пруд’хомм начали иметь долгие размышления. «Нельзя было бы ожидать, что насекомое могло позволить себе потерять часть грудной клетки, даже избежать захвата и остаться в живых», говорит Пруд’хомм.Два биолога развития от Института Биологии развития Марселя-Luminy во Франции и их коллег внимательно изучили пять treehopper разновидностей. К их удивлению они нашли, что, как с крыльями и ногами, стержни связали шлем с органом, делая его гибким придатком, с готовностью сорванным.
Когда они проследили развитие treehopper, Gompel и Prud’homme нашли, что шлем начался как два отдельных зародыша ткани в конце нимфы и позже соединился. Сотовая договоренность шлема напоминает договоренность крыльев, и эти две структуры разворачиваются таким же образом во время развития, исследователи сообщают онлайн сегодня по своей природе.
Три гена, активные в развивающемся крыле, были активны в развивающемся шлеме, предположив, что та же генетическая программа формирует обоих. «Эти общие черты указали шлем, и крылья разделяют общее происхождение, и развития и эволюционно, несмотря на их анатомические и функциональные различия», говорит Пруд’хомм.У самых ранних насекомых были подобные плавнику спинные придатки на большинстве если не все их сегменты органа, скорее всего для плавания. В течение долгого времени еще более сложные чертежи корпуса развились, так, чтобы в течение прошлых 300 миллионов лет, у насекомых было всего два набора крыльев на вторых и третьих сегментах грудной клетки.
Гены под названием гены Hox активны в первом сегменте грудной клетки, чтобы удостовериться, что никакие крылья не формируются там. Treehoppers, развившийся 50 миллионов лет назад и очень вначале имевший шлемы, теперь оказалось, был исключением. Гены Hox все еще активны, но так или иначе крылья все еще формируются.
И потому что те крылья были дополнительны и не необходимы для полета, они были свободны разносторонне развиться во множество маскировок, Prud’homme и Gompel предлагают.«Эти жуки были правильными под нашими носами так долго, и никто не заметил, что их шлем является высоко измененной парой крыльев», говорит Джим Марден, эволюционный биолог в Университете штата Пенсильвания, университете Парк. «Удивительные вещи состоят в том, чтобы все же быть обнаружены все вокруг нас».