據外媒報導,通過在甲蟲腹部培育翅膀,科學家們已經接近解開昆蟲翅膀起源的奧秘了。昆蟲翅膀的起源仍然是一個謎團,很大程度上是因為沒有任何化石可以告訴科學家關於今天生物的祖先(不像許多哺乳動物留下骨頭殘骸)。
邁阿密大學的生物學家Yoshinori Tomoyasu表示:「進化發展的領域基本上是古生物學的一個替代方法。」 他也是上周在《美國國家科學院學報》 上發表的這項昆蟲翅膀研究的作者之一。「我們在化石記錄上有巨大的差距,所以我們的想法是通過研究現代昆蟲的發展來試圖了解祖先的狀態。」
對於這項研究,Tomoyasu和他的同事編輯了赤擬谷盜甲蟲的基因,以便它的腹部會部分地長出翅膀 - 甲蟲的腹部通常不會有翅膀。隨後他們看到了從腿部組織和體壁生長出來的翅膀,這有助於證明為什麼昆蟲翅膀發育的三個相互競爭的解釋之一。
一種理論認為,昆蟲後腿成為其身體的一部分,然後向上移動,成為一個昆蟲翅膀。另一個理論則表明,翅膀只是從昆蟲身體的背側(或背部)側面發展而來。第三個被稱為「雙重來源假說」的研究表明,它既是腿部也是體壁的結合,是PNAS論文結果支持的假說。Tomoyasu表示:「我們實際上可以追蹤哪些組織實際上轉化為翅膀,而令我們驚訝的是我們能夠看到兩個組織合併,因此從那裡我們得出結論,至少在甲蟲中,翅膀是由兩個不同的組織轉化。
但是,「只從一個物種中得出結論是非常危險的」,Tomoyasu表示。長期以來,這些類型的實驗只在黑腹果蠅上進行。科學家們仍然不確定甲蟲或蒼蠅是否更接近祖先昆蟲,所以對不同的昆蟲進行試驗,看看它們是否適用是很重要的。(有趣的是,最新的一篇《 當代生物學》論文認為,來自蒼蠅兩部分的組織成為翅膀,為雙源假說增加了更多的支持。)接著,Tomoyasu的實驗室繼續研究蟑螂和蜉蝣,並撰寫了一份關於蝦的論文。蝦當然沒有翅膀,但它們與昆蟲有關,因此實驗室正在對不同的生物嘗試這種方法。他們發現了類似於昆蟲翅膀的組織,然後使用基因編輯技術CRISPR-Cas9將其去除。