Ang paglutas ng isang Misteryo na Nalito ng mga Siyentista sa loob ng Daang Taon

Pag-iniksyon ng solusyon ng CRISPR sa crustacean larvae (Parhyale hawaiiensis). Kredito: Heather Bruce

Ito ay tulad ng “Just So Story” – “Paano Nakakuha ng Wings Nito ang Insekto” – ngunit ito ay talagang isang misteryo na nagpalito sa mga biologist sa higit sa isang siglo. Ang mga kaakit-akit at mapagkumpitensyang ideya tungkol sa ebolusyon ng mga pakpak ng insekto ay lumitaw sa mga nagdaang taon, ngunit wala ay isang ganap na kasiya-siya. Sa wakas, isang koponan mula sa Marine Biological Laboratory (MBL), Woods Hole, ang nagresolba ng pagtatalo, gamit ang mga bakas ng mga sinaunang papel na pang-agham at teknolohikal na pamamaraan. Ang pag-aaral, na isinasagawa ni MBL Research Associate Heather Bruce at MBL Director Nipam Patel, ay na-publish ngayong linggo sa Kapaligiran at Ebolusyon.

Ang mga pakpak ng insekto, kinumpirma ng pangkat, ay lumitaw mula sa exit o “lobe” sa mga ninuno ng crustacean (oo, crustacean). Matapos lumipat ang sea urchin sa tirahan nito mga 300 milyong taon na ang nakalilipas, ang mga bahagi ng mga limbs nito ay nakakabit sa pader ng katawan sa panahon ng pag-unlad ng embryonic, marahil upang mas suportahan ang bigat nito sa lupa. “Ang mga kalamnan ng paa pagkatapos ay lumipat sa likod ng insekto, na kalaunan ay nabuo ng mga pakpak,” sabi ni Bruce.

Ang Pag-usbong ng Pakpak ng Insekto Mula sa Crustacean Limb

Ang mga insekto ay naglagay ng dalawang seksyon ng crustacean na mga ninuno ng mga paa (may label na 7 pula at 8 rosas) sa pader ng katawan. Ang lobe sa ika-8 paa ay lumilikha ng isang pakpak sa insekto, habang ang kaukulang istraktura sa mga crustacea ay bumubuo ng isang plato ng lupa. Kredito: Heather Bruce

Ang isa sa mga kadahilanang tumagal ng isang daan upang matuklasan ito, sinabi ni Bruce, ay hindi hanggang 2010 na ang mga insekto ay malapit na nauugnay sa mga crustacea sa loob ng arthropod phylum, dahil naipakita ang mga pagkakatulad ng genetiko.

“Bago iyon, batay sa morpolohiya, lahat ay inuri ang mga insekto bilang bahagi ng myriapod, pati na rin ang millipedes at centipedes,” sabi ni Bruce. “At kung titingnan mo ang maraming mga titik kung saan nagmula ang mga pakpak ng insekto, wala kang mahahanap,” aniya. “Samakatuwid ang mga pakpak ng insekto ay naisip na ‘bagong’ istraktura na nagmula sa mga insekto at walang parehong istraktura tulad ng ninuno – dahil ang mga mananaliksik ay tumingin sa maling lugar para sa ninuno ng insekto.”

“Ang mga tao ay labis na nasasabik sa ideya na ang isang bagay tulad ng mga pakpak ng insekto ay maaaring isang bagong ebolusyonaryong hindi pangkaraniwang bagay,” sabi ni Patel. “Ngunit ang isa sa mga bagay na nagmula sa mga paghahambing sa genetiko ay na walang bago; ang lahat ay nagmula sa kung saan. At maaari mong malaman kung saan ka nanggaling. “


Ang Parhyale hawaiensis, na ipinakita rito ay mandaragit, binago ng genetiko at isang crustacean na nagdadala ng karamihan sa pananaliksik na biological biological. Kredito: Heather Bruce

Kinuha ni Bruce ang pabango ng kanyang naiulat na pagtuklas sa pamamagitan ng paghahambing ng mga tagubiling genetiko para sa hinati na mga binti ng crustacea, isang maliit na beach-hopper Parhyale, pati na rin ang mga binti na pinaghiwalay ng insekto, kasama na ang fruit fly Drosophila at salagubang Tribolium. Gamit ang CRISPR-Cas9 genetic modification, sistematikong hindi niya pinagana ang limang ibinahaging mga gen para sa simulation ng binti sa Parhyale at sa mga insekto, ang mga cell na iyon ay kahawig ng anim na paa ng mga paa’t kamay na malayo sa pader ng katawan. Parhyale, gayunpaman, mayroon itong dagdag na bahagi, sa ikapitong paa malapit sa dingding ng katawan nito. Saan napunta ang bahaging iyon, nagtaka siya? “Kaya’t nagsimula akong maghukay sa mga libro, at nahanap ko ang napakatandang ideya na naitaas noong 1893, na saklaw ng mga insekto [closest to body] ang binti ay napunta sa pader ng katawan, ”aniya.

“Ngunit wala akong bahagi ng kwento,” aniya. “Kaya’t patuloy akong nagbabasa at nagbabasa, at naisip ko ang mga ideya noong 1980 na hindi lamang ang mga insekto ay nakakabit ang kanilang posisyon sa binti sa dingding ng katawan, ngunit ang maliliit na lobe sa binti ay lumipat ng paatras at nabuo ang mga pakpak. Naisip ko, oh, ang aking mga teknikal at embryonic na detalye ay sumusuporta sa mga lumang ideya. “

Hindi posible na malutas ang mahabang palaisipan na wala ang mga tool na umiiral ngayon upang siyasatin ang mga genome ng libu-libong mga species, kasama na Parhyale, isang laboratoryo na binuo ni Patel bilang pinaka-nasaliksik na pananaliksik sa genetiko sa mga crustacea.

Sanggunian: “Ang pagkatalo ng genetiko ng binti ng crustacean ay nagpapahiwatig na ang mga pakpak ng insekto at dingding ng katawan ay nagmula sa mga bahagi ng mga sinaunang binti” nina Heather S. Bruce at Nipam H. Patel, Disyembre 1, 2020, Kapaligiran at Ebolusyon.
SEKSYON: 10.1038 / s41559-020-01349-0

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Pinagbubuti ng bagong disenyo ang kahusayan ng mga susunod na henerasyong Perovskite solar panel

May-akda David L. Chandler, Massachusetts Institute of Technology Pebrero 27, 2021 Ipinapakita ng imaheng ito ang mga photovoltaic compound ng pereuskite na may mga indibidwal na...

Sinabi ng mga mananaliksik na natuklasan nila ang mga misteryo ng mga buwan ng Mars

Ang artista ay maaaring pinagmulan ng pilosopiya at ang pagkamatay ng hidwaan sa pagitan ng unang buwan ng Mars at mga asteroid. Kredito:...

Mga pagkakasunud-sunod ng 64 Perpektong Mga Genome ng Tao upang mas mahusay na makuha ang pagkakaiba-iba ng genetiko

Gusali ng genome. Utang: NIH Ang Susunod na Mga Genome ng Tao ay Magsisilbing isang Bagong Sanggunian para sa Pagpaplano ng Genetic Genetic at...

Patuloy na sinusubaybayan ng bagong patch ng balat ang mga signal ng cardiovascular at antas ng biochemical

Ang malambot na nababanat na patch na ito ay maaaring sabay na kontrolin ang presyon ng dugo at antas ng biochemical ng isang gumagamit....

Ang unang pandaigdigang pagtatantya na ang kalikasan ay gumagamot ng 41.7 milyong toneladang basura ng tao sa isang taon

Ipinapakita ng larawang ito ang hindi ginagamot na dumi sa alkantarilya malapit sa mga pakikipag-ayos sa Peri-urban Hyderabad. Kredito: Tishat Poonthu Ayon sa mga...

Newsletter

Subscribe to stay updated.