Kreeftachtige geeft de vlieg vleugels

Kreeftachtige geeft

de vlieg vleugels

In de evolutie waren de insecten de eerste dieren die konden vliegen, hoewel men niet kon verklaren hoe ze aan hun vleugels kwamen. Dit raadsel zou opgelost zijn, na een onderzoek dat startte in de zee.

Insecten behoren, net zoals de spinnen en kreeftachtigen, tot de stam van de geleedpotigen. De vliegen vormen een onderorde van de tweevleugeligen.

De vleugels bevatten geen botten, omdat insecten die niet hebben, maar worden verstevigd met aders. De vleugels ontwikkelen zich pas in het laatste nimfstadium of op het moment dat de insecten uit de pop kruipen.

Tot op heden is het nog onduidelijk hoe de vleugels zich precies hebben ontwikkeld, omdat er nog geen fossiele tussenvormen van vleugels zijn gevonden. Maar dankzij een recente onderzoekstechniek is men ondertussen bijna zeker waar die vleugels tijdens de evolutie ontstonden.

Foto: Thomas Hörnschemeyer.

Fossiel gevleugeld insect

Het oudste fossiel van een gevleugeld insect Delitzschala bitterfeldensis is 325 miljoen jaar oud, maar een Belgisch fossiel van het insect Strudiella devonica (zie foto), geeft aan dat gevleugelde insecten wellicht eerder voorkwamen. Strudiella devonica leefde zo'n 365 miljoen jaar geleden in de buurt van een riviertje in het huidige dorpje Strud bij Namen. Er is duidelijk een borststuk met zes poten te zien, een gesegmenteerd achterlijf, antennes en driehoekige kaken. Het fossiel betreft een jong dier, dat als volwassen insect vleugels zou hebben gekregen. Dat zou het verschijnen van gevleugelde insecten een stuk achteruit in de tijd katapulteren en minder mysterieus maken.

Foto: A. Bockoven. Foto: Wiley Online Library.

Parhyale hawaiensis (vlokreeft) is een amfipode schaaldiersoort die wordt gebruikt in ontwikkelings- en genetische analyses.

CRISPR-Cas9-techniek

De CRISPR-Cas9-techniek ('Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats' met een geassocieerd proteïne 9) maakt het mogelijk om DNA van cellen of organismen zeer gericht te veranderen. Met deze techniek wordt een streng DNA doorgeknipt en kan er op die plek donor-DNA worden ingebracht. Bij insecten (c) werden twee pootsegmenten van een voorouderlijke kreeft (a) in de buitenkant van het lichaam opgenomen (met labels 7 in het rood en 8 in het paars). Het uitsteeksel op segment 8 vormde later de vleugel bij insecten.

inzichten

Wetenschappers volgen al lange tijd twee verschillende inzichten. De ene theorie gaat ervan uit dat vleugels zijn ontstaan door een op zichzelf staande nieuwe evolutionaire ontwikkeling. Ze zouden namelijk ontstaan als uitgroeisels van de buitenkant van het lichaam. De andere theorie houdt vast aan het idee dat de oorsprong van vleugels al aanwezig moest zijn bij voorgaande levensvormen. Door onderzoek uit de vorige eeuw te koppelen aan de laatste theorie en nieuwe genetische gegevens is nu de oorsprong van insectenvleugels achterhaald volgens de wetenschappers in 'Nature Ecology and Evolution'. Zij ontdekten dit in het 'Amerikaans Marien Biologisch Laboratorium'.

onderzoek

Vroeger werd er vooral morfologisch onderzoek gedaan, waarbij naar het uiterlijk werd gekeken. Nu wordt er gedetailleerd naar het genetische patroon van lichaamsdelen gekeken met de CRISPR-Cas9-techniek. Met deze techniek heeft het 'Mariene Biologisch Laboratorium' de poten van kreeftachtigen met die van insecten vergeleken.

Vijf genen die verantwoordelijk zijn voor de aanleg van de pootjes bij het garnaalachtige vlokreeftje (Parhyale sp.) en de grote kroontjeskruidwants (Oncopeltus fasciatus) zijn met deze techniek bestudeerd en vergeleken.

poot kwijt

De genen blijken overeen te komen met de zes pootsegmenten. Alleen heeft het vlokreeftje nog een zevende pootsegment, een kreeftenpootje, dat bij de Oncopeltus fasciatus ontbreekt. Waar is dat segment naartoe gegaan?

Een studie die dateert uit 1893 suggereert dat een stuk poot naar de buitenkant van de vlieg kan samengesmolten zijn. Uitgroeisels op het pootje zouden naar de rug zijn opgeschoven, waar het vleugels werden. Het genetisch onderzoek onderschrijft die conclusie. Het kreeftenpootje is volgens de onderzoekers dus geëvolueerd tot insectenvleugel. 

CHRISJE DEMUYNCK

Advertentie