Зачем водомеркам «веер» на ножках

Оказалось, что длинные щетинки на лапках позволили насекомым освоить водоемы с сильным течением, а генетикам – разобраться в том, как в процессе эволюции появляются новые признаки.

Энтомологам известно около 2200 видов водомерок, но только у представителей рода Rhagovelia на кончиках второй пары лапок есть «веер» – диск, образованный нежными перьеподобными щетинками. Когда Rhagovelia вылупляются из икринки, веера на лапках у них уже развиты. 

Щетинки на второй паре конечностей водомерок рода Rhagovelia длиннее, чем у других водомерок, и образуют «веер».

Rhagovelia – не самые крупные и массивные из водомерок, поэтому гипотеза о том, что веер из щетинок помогает распределять вес водомерки по пленке поверхностного натяжения воды, несостоятельна. Гораздо более крупным видам, размах конечностей которых достигает десятка сантиметров, для путешествий по воде вполне достаточно водооталкивающего эффекта коротких щетинок на кончиках ножек.

Энтомолог Абдурахман Кила (Abderrahman Khila) из Университета Лиона (Франция) и его коллеги выяснили предназначение «перьев» на кончиках конечностей водомерок рода Rhagovelia, «выключив» у насекомых ген, отвечающий их развитие. Лишенные «вееров» водомерки оказались менее маневренными; пострадала также способность двигаться против течения.

Поскольку видоспецифические гены водомерок рода Rhagovelia отвечают, по-видимому, исключительно за формирование «веера», внешне напоминающего традиционный японский веер, их назвали «гейша» и «мать гейши» (geisha и mother-of-geisha). Наличие этих генов позволило водомеркам освоить недоступные их сородичам места обитания: ручьи и реки с относительно быстрым течением.

Появление новых морфологических признаков, позволяющих животным осваивать территории и среды, недоступные представителям близкородственных таксонов, появляются в результате эволюции, но их возникновение трудно поддается объяснению обычными механизмами естественного отбора. Существует две гипотезы, объясняющие появление таких новых признаков: сторонники первой гипотезы считают, что новые признаки появляются в результате рекомбинации уже имеющихся генов; сторонники второй полагают, что новые признаки бывают обусловлены новыми генами.

«Веера» водомерок Rhagovelia развиваются в результате экспрессии двух уникальных для этого рода и, соответственно, относительно новых генов, но их развитие требует также рекомбинации трех других, которые присутствуют в геноме других родов водомерок. В этом случае обе гипотезы происхождения новых признаков верны, заключают авторы исследования, опубликованного в журнале Science.