Kreeftachtigen gaven insecten vleugels

Astrid Kromhout

2020-12-02 16:00:56

Kreeft

Een langlopende discussie lijkt nu beslecht te zijn: de vleugels van insecten ontstonden uit een kreeftenpootje.

Hoe komen insecten aan hun vleugels? Je zou zeggen dat deze vraag allang beantwoord is, maar dat blijkt niet zo te zijn. Door oud onderzoek uit de vorige eeuw te koppelen aan nieuwe genetische gegevens is nu de oorsprong van insectenvleugels achterhaald, zo schrijven wetenschappers in Nature Ecology & Evolution. Ze deden de ontdekking in het Amerikaanse Mariene Biologisch Laboratorium. Een onderzoek dat startte in zee, dus.

Lees ook:

Eerste vleugels

Insecten horen, net als spinnen en kreeften, tot de oeroude stam van de geleedpotigen waartoe tachtig procent van alle dieren behoren. Het insectenlijf bestaat uit drie segmenten met zes poten. Het was het eerste dier dat kon vliegen. Het oudste fossiel van een gevleugeld insect (Delitzschala bitterfeldensis) is 325 miljoen jaar oud. Maar een fossiele tussenvorm waarin de overgang naar vleugels zichtbaar is, is nooit gevonden. Hoe die eerste vleugels zijn ontstaan, is daarom al ruim een eeuw een groot raadsel. 

De discussie spitste zich lange tijd toe op twee verschillende inzichten. Eén theorie was dat vleugels een op zichzelf staande nieuwe evolutionaire ontwikkeling waren. Ze zouden zijn ontstaan als uitgroeisels van de buitenkant van het lichaam van het insect. De andere stroming in de wetenschap hield vast aan het idee dat de oorsprong van vleugels al aanwezig moest zijn bij voorgaande levensvormen.

Kreeftenpoot kwijt

Dat laatste idee krijgt inmiddels de meeste navolging. En behalve morfologisch onderzoek, waarbij vooral naar uiterlijk wordt gekeken, is er nu de CRISPR-Cas9-techniek waarmee we gedetailleerd naar de genetische opmaak van specifieke lichaamsdelen kunnen kijken. Dat bracht het Mariene Biologisch Laboratorium ertoe om de erfelijke patronen in de gesegmenteerde poten van kreeftachtigen met die van insecten te vergelijken. 

De onderzoekers bestudeerden vijf genen die het garnaaltje Parhyale en de fruitvlieg Drosophila met elkaar delen. Die genen zijn verantwoordelijk voor het aanleggen van de pootjes. Ze schakelden de genen in beide diertjes uit met de CRISPR-Cas9-techniek om hun rol te analyseren. Deze genen bleken overeen te komen met de zes pootsegmenten die zich het verst van het lichaam af bevinden. Maar Parhyale had nog een zevende pootsegment, vlak naast zijn lijf. En dat ontbrak bij de fruitvlieg. Waar was dat naartoe gegaan?

Insectenvleugel ontstond uit kreeftenpoot
Bij insecten werden twee pootsegmenten van een voorouderlijke kreeft in de buitenkant van het lichaam opgenomen (met labels 7 in rood en 8 in roze). Het uitsteeksel op segment 8 vormde later de vleugel bij insecten. Beeld: Heather Bruce.

Een literatuurstudie die terugging naar 1893, bracht de onderzoekers op het idee dat dat stukje poot kon zijn ‘samengesmolten’ met de buitenkant van het vliegenlijf. Kleine uitgroeisels op het pootje zouden later naar boven zijn opgeschoven, tot op de rug, waar het vleugels werden. Hun genetische onderzoek onderschrijft die conclusie. Een kreeftenpootje is volgens hen dus geëvolueerd tot insectenvleugel.

Geen verrassing

Voor entomoloog Erik van Nieukerken van Naturalis is het geen verrassing meer dat insecten begonnen als kreeften. Hij vindt dit wel een mooie verklaring voor het ontstaan van vleugels, schrijft hij. “Tot nu toe dacht men aan uitgroeien van flappen van het borststuk, die bij sommige fossiele insecten inderdaad voorkomen. Maar die flappen moeten ook ergens begonnen zijn en bovendien scharnieren ze niet met het lijf zoals een vleugel.”

Als bezwaar voert Nieukerken aan dat de onderzochte kreeftengroep (Amphipoda) niet bepaald dicht bij de insecten staat en de onderzochte insecten juist tamelijk geavanceerd zijn. “De vraag is hoe het dan zit met de primitieve ongevleugelde insecten. Het lijkt me een gedegen stuk en ik hoop dat de auteurs ook andere groepen onderzoeken op deze genen.”

Bronnen: Nature Ecology & Evolution, Marine Biological Laboratory, Wikipedia

Beeld: Museum national d’histoire naturelle via Wikimedia, Heather Bruce Marine Biological Laboratory

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK! 



Podcast KIJK en luister via JUKE







Meer Nieuws

KIJK Zomernummer

Haal deze extra dikke editie nu in huis!