Иванов-Петров Александр (ivanov_petrov) wrote,
Иванов-Петров Александр
ivanov_petrov

Безумная морфология

Чудовищем одним знай бременить ты сцену,
Чтоб новый не спешил урод тому на смену:
Коли Годзилла мне сюжетом суждена,
В развалинах пускай копышется одна.
Но коль Гидору ты ведешь ей вслед и Мотру,
Уж благосклонного от нас не жди просмотру.
(А.П. Сумароков, "Когда чудовищей желал бы ты собор...")
https://roman-shmarakov.livejournal.com/840143.html

(см. поправку в конце текста: увы, эта гипотеза частично опровергнута)

Коротко говоря - не надо излишеств. А вот некоторые себе позволяют...

Есть такие цикады - мембрациды Membracidae. Издавна на них дивились - ну надо ж такое сочинить, и иногда ехидно кивали дарвинистам - и зачем это надо? Ответы были многоразличны. Иные говорили (как всегда): случайность. Оно выживает с такой штукой, значит, им не мешает. Это логично, но это не объяснение. Другие говорили вещи совершенно удивительные. Скажем: для маскировки. У некоторых такие выросты напоминают то ли семена растений, то ли злых муравьев. Так что этим деревом на голове горбатки маскируются, прячась от врагов. В самом деле, есть виды, у которых явственно изваян муравей, что наверняка защищает от птиц. Но - такие хлопоты с живыми скульптурами только для маскировки?! Или, например, были наблюдения, что личинки этих горбаток защищаются от паразитов - наездников. Они поворачиваются к ним мордой и "бодаются". И теория: это защитное приспособление, чтобы бодаться и отгонять хищников. На мой взгляд, гениально. Ведь в самом деле: бодаются. Были и еще какие-то вольные фантазии в стиле "кто еще может придумать какую-нибудь функцию".



Гете когда-то изрек почти по поводу горбаток: у быка рога не для того, чтобы бодаться, а он бодается, потому что у него есть рога. Вот появилась иллюстрация.

Была несколько лет назад статья в Нейчур: Body plan innovation in treehoppers through the evolution of an extra wing-like appendage.
Benjamin Prud’homme, Caroline Minervino, Me´lanie Hocine, Jessica D. Cande, Aı¨cha Aouane, He´loı¨se D. Dufour, Victoria A. Kassner & Nicolas Gompel

Ветвящийся «шлем» на самом деле представляет собой придаток, серийный гомолог крыла на первом грудном сегменте. Авторы указывают, что изменение плана строения путем редукций, утрат - довольно обычное дело. Скажем, редукция крыльев. Но вот появление в плане строения нового элемента - пример редкий и удивительный. Авторы говорят, что такое новшество в плане строения тела насекомых беспрецедентно, это единственный случай на протяжении в 250 млн лет эволюции насекомых. Оказывается, "шлем" возник из-за исчезновения унаследованных от предков ограничений в формировании крыла. Изменение произошло в семействе генов Hox, отвечающих за количество и структуру придатков вдоль оси тела. Авторы предполагают, что исключительное морфологическое разнообразие "шлема" стало возможно, поскольку в отличие от крыльев "шлем" избегает строгих функциональных требований, налагаемых полетом.

Это не объяснение "почему у горбаток такая форма", но существенная его часть... Хотя. наверное, многие поверят, что это целое объяснение. Ладно, всё равно очень интересно.

Началось с того, что авторы обнаружили некоторую подвижность всей этой халабуды: это не просто вырост переднеспинки, а там есть какое-то сочленение, штука "качается". Стали смотреть морфологию сочленения. Оказалось, там примерно такая штука, которой крылья крепятся к телу. Сразу эта структура, "шлем", оказалась очень оригинальной - это не "рога" жуков, не какие-то еще выросты, это на подвижном сочленении сидящая штука.

Посмотрели развитие шлема у личинок. Оказывается, он развивается из двух зачатков, на спине у насекомого образуются два этаких "седла". Эти склериты похожи на зачатки крыльев, изнутри тела идут "колонны", которые потом расширяются и разворачиваются в плоскость склерита. В зачатках этих шлемов нашли сеть жилок, подобную той, что пронизывает крылья насекомых.

Clipboard01

Гипотеза: этот странный шлем горбаток - слившаяся пара дополнительных крыльев. Исследовали гены, которые активируются для развития крыльев - и обнаружили активность этих генов в крыльях и одновременно в этих зачатках шлема. Новая пара сериальных гомологов! Может быть, это добавочные сегменты, встроенные в общий план тела насекомого? Однако из палеонтологии известно, что древние прямокрылые имели нечто вроде крылышек на всех сегментах, такие крылообразные придатки, то есть свойство иметь "нечто вроде крылышка" прописано в свойствах любого стандартного сегмента тела. потом произошла "олигомеризация", то есть вместо малофункциональных махоньких крылышек по всему телу образовались всего две пары больших крыльев на двух сегментах.

Clipboard02

Как конкретно была сделана эта олигомеризация? Сериальными посегментными органами управляют HOX-гены. пятых hox-ген развил способность подавлять развитие крылоподобных придатков на всех сегментах, кроме "нужных". Эта способность к репрессии крыльев возникла у hox-генов примерно 250 млн лет назад. Если попытаться разблокировать эту репрессию, то у обычного кузнечика можно получить дополнительные склериты, похожие на шлем горбаток.

авторы утверждают: в развитии есть такие вот "тупики", они говорят - "молчаливые потенциалы развития". Старые заглушки, препятствующие появлению чего-то что давно уже никак не проявляется. Если эти заглушки выбить, то древние программы развития запускаются, и в новых морфологических условиях могут дать черт-те что, а то и совсем даже чудесные вещи. Для появления этих чудес не нужно генетическое творчество и какие-то "новые гены", достаточно отменить старый "тормоз", начинается развитие зачатка, следующее утвержденным 250 млн лет назад программам, эти древние программы взаимодействуют с тем, что накопилось после их выключения, и получается некоторая закономерная структура. Вот эти чудесные шлемы, с ветками, шарами и прочей потрясающей штукой.

Сами эти шлемы появились где-то 40 млн лет назад. Тогда у горбаток произошло растормаживание этого гена и старого зародышевого пути, и они начали играть в разные формы шлемов, которые свои у каждого вида. Почему шлемы такие разнообразные? Авторы полагают - там было давление отбора. Эти шлемы явно могут помешать двигаться, ведь горбатки не только ползают, неся на себе Нотр-Дам, но и летают. Эти летающие соборы явно не могут быть какими угодно. Наверное, какие-то формы шлемов мешали то ли летать, то ли ползать, такие формы вымирали, и нынешнее разнообразие - результат отбора тех вариаций, которые именно что позволяют жить даже и с такими шлемами.

И, раз уж эти шлемы есть, личинки горбаток в самом деле ими бодаются.

ПОПРАВКА: gnevnyj привел ссылки: эта гипотеза происхождения шлема из крыльев была опровергнута
https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0030137
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/j.1365-3113.2011.00606.x

В современной работе по происхождению крыльев https://www.researchgate.net/profile/Yoshinori_Tomoyasu/publication/288932529_Exploring_the_origin_of_insect_wings_from_an_evo-devo_perspective/links/572ff7f808ae744151904f84.pdf вся история разбирается и говорится, что, возможно, шлем все же частично гомологичен крыльям, но вся красота и объяснительная сила изложенной гипотезы про отказавшую затычку в генах - пропала. Ясности опять нет, остался только горький опыт.









Clipboard03

Clipboard04

































Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 55 comments
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →