Биологи выяснили, когда мир впервые услышал стрекотание сверчков и кузнечиков. Оказалось, что это произошло 300 миллионов лет назад, задолго до появления первых динозавров и млекопитающих.
Достижение описано в научной статье, опубликованной в журнале Nature Communications группой во главе с Сабриной Саймон (Sabrina Simon) из Вагенингенского университета и научно-исследовательского центра в Нидерландах.
Насекомые – удивительно разнообразный класс живых организмов. Биологи описали больше видов насекомых, чем всех остальных животных, вместе взятых. Роль «букашек и таракашек» в биосфере трудно переоценить: они опыляют растения, перерабатывают мёртвую органику, служат пищей более крупным животным и так далее.
Неудивительно, что биологи стремятся как можно подробнее изучить эволюцию насекомых. Помимо всего прочего, это поможет понять, чем грозит миру исчезновение тех или иных видов этих членистоногих.
«Насекомые играют жизненно важную роль в экосистемах суши. Чтобы понять, как насекомые влияют на экосистемы, поддерживают их или угрожают им, и что происходит, когда они сокращаются в численности или даже исчезают, нам сначала нужно понять, почему [класс] насекомых так богат видами, и как он развивался», – рассказывает Саймон.
На изучение эволюции насекомых и направлен проект 1KITE. Участники этой инициативы собирают и изучают транскриптомы (прочитанные молекулы РНК) насекомых. Напомним, что расшифровка РНК помогает понять, какие гены работают (экспрессируются) в клетке, а какие бездействуют.
База данных 1KITE включает данные о более чем тысяче видов. Среди них есть представители всех отрядов насекомых.
На эту информацию и опирались Саймон и её коллеги, задавшись простым вопросом: когда сверчки, кузнечики и их родичи начали стрекотать?
Говоря точнее, биологов интересовала эволюция органов слуха и звукоизвлечения в отряде прямокрылых (куда входят, в частности, сверчки, кузнечики и саранча).
Используя генетические данные, специалисты построили генеалогическое древо нынешних прямокрылых. Они выяснили, от каких общих предков современные виды унаследовали свои «музыкальные инструменты». Датировка с помощью молекулярных часов помогла понять, когда на Земле обитали эти первые музыканты.
«Мы составили генеалогическое древо, [показывающее], когда и какие виды сверчков, кузнечиков и их родственников жили на Земле. Кроме того, мы знаем, какие виды были способны издавать звук и слышать. Это позволило нам создать схему, показывающую, когда первые сверчки смогли общаться: около 300 миллионов лет назад», – говорит Саймон.
Три сотни миллионов лет назад на Земле был разгар каменноугольного периода. Он относится даже не к мезозойской, а к предыдущей – палеозойской – эре. Именно тогда и появились крылатые насекомые, в том числе и предки нынешних прямокрылых. Также в это время едва вышли на сцену первые рептилии, а до зарождения динозавров оставалось ещё сто миллионов лет.
Специалисты выяснили также любопытные подробности эволюции «музыкальных органов». Например, похоже, что изначально характерные движения не были предназначены для извлечения звука. Вероятно, насекомые просто стремились напугать хищника, вибрируя у него во рту.
Позже появилась знаменитая «песня», призванная привлекать самок. Впрочем, это не привело насекомых к эволюционному триумфу: по своему видовому разнообразию «музыканты» не слишком отличаются от своих молчаливых сородичей.
