Kopoltyúkból alakulhattak ki a rovarszárnyak

A Cseh Tudományos Akadémia Biológiai Központja számolt be a Communications Biology folyóiratban arról a kutatásról, amelyben a rovarszárnyak eredetét, és az előd-testrészek feladatait vizsgálták meg. A vizsgálatokban a cseh szakemberek is részt vettek német kollégáikkal, s többek közt azt igyekeztek feltárni, milyen feladata lehetett a kialakulóban lévő, de repülésre még alkalmatlan szárnynak.

A rovarszárnyak eredetéről kétféle elmélet is létezik: amennyiben a szárnyas rovarok őse szárazföldi volt, úgy a szárny is szárazföldi eredetű; ha viszont vízi rovar volt az ős, akkor a szárny is vízben jöhetett létre. Jelenleg kicsit több szakember áll a szárazföldi eredet elmélete mellé, azonban számos kutatás utal arra is, hogy egyes vízi rovarok kopoltyúja lehetett az előd. A szárazföldi elmélethez a jelenlegi és a közeli múlt rovarainak felmérése ad alapot, a vízi eredethez viszont a régmúlt, több mint 300 millió évre visszanyúló kövületeket is szem előtt tartó vizsgálatok.

Az új vizsgálatok során németországi kövületeket mértek fel a szakemberek és nyújtottak ezek segítségével friss bizonyítékokat a kopoltyú-eredet elméletéhez.

A karbon időszakból fennmaradt, kissé talán a szitakötőre emlékeztető, rég kihalt rovar különböző életkorú lárváinak levedlett és megkövült bőrei a bizonyítékot nyújtó leletek. Ezek a lárvák a testalkatukban egy feltételezett szárnyas rovarősre emlékeztetnek, így járulnak hozzá az evolúciós rejtély megoldásához. A Katosaxoniapteron brauneri nevű ősi rovar kb. 323-299 millió éve élt, a maradványai Alsó-Szászországban kerültek elő (erre utal a neve, ami Alsó-Szászország ógörög megfelelőjét rejti magában).

A lárvák vízi életmódjukról árulkodó testrészekkel rendelkeztek, így például a potroh oldalán több párba rendezett lapított függelékekkel, amelyek feltehetően kopoltyúk voltak. A lárvákon 3 pár, a későbbi szárnyakhoz köthető függelék is volt a tor oldalából nőttek ki, ám a részleteik rendkívüli módon emlékeztettek a potrohon látott kopoltyúkéra, ezért a kutatók úgy vélik, ezek a szárnyszerű szervek szintén részt vállaltak az állat légzésében.

„Habár a mi kövületeink biztosan nem a szárnyas rovarok őseit képviselik, mivel lárvák, és a felnőtt egyedeknek már teljességgel működőképes szárnyaik voltak, azért eléggé ősi rovartípusba tartoznak. Mivel számos más ősi rovar, például a kérészek vagy a szitakötők lárvái is vízi életmódúak, ezek a leletek azt támogatják, hogy a vízi környezetnek fontos szerepe volt a szárnyas rovarok korai evolúciójában” – magyarázta Pavel Sroka, a kutatás egyik résztvevője.

Gyakran elég nehéz eldönteni egy kövület esetében, hogy az vízi vagy szárazföldi életmódot tükröz-e. A rovarlárváknál segítséget nyújthat, ha sikerül kopoltyúkat találni, vagyis olyan, légzőcsövecskékkel sűrűn átszőtt testfüggelékeket, amelyek az evolúció során számos alkalommal és számos testtájon létrejöttek. A Katosaxoniapteron brauneri esetében ezek a kopoltyúk nem ugyanolyanok, mint pl. a kérészeknél, azonban az erezettségük már néhány közelebbi múltban élt kérész kopoltyújára emlékeztet. A kövület számos más szervecskéje a mai szitakötőlárvákéra emlékeztető, sőt, még arra is következtetni lehet egyes testrészek elrendeződéséből, hogy az ősi rovarlárva állóvízben élhetett. A ma élő szitakötők lárvái is használhatják szárnykezdeményeiket légzéshez, ha oxigénszegényebb környezetben élnek, s ezek hasonló állásban vannak ilyenkor, mint a karbon időszaki lárváknál találtak.

A szárnykezdemények a felnőtt állatokban eleinte talán segítették az állat mozgását azzal, hogy vitorlázni tudott velük. Egyes jelenkori álkérészek esetében evezőként működnek e szárnykezdemények, de egy szintén ma élő szitakötőfajnál a szárnyak erezetében található légzőcsövecskéket is azonosítottak.

A kutatók szerint ahogy az ősi rovarokban a légzőszerv potrohi része egyre hatékonyabbá vált, úgy veszítette el légzőfunkcióját a szárnykezdemények kopoltyúja. Ennek hatására ezek a kezdemények fokozatosan áthelyeződtek, majd apránként egyre inkább a helyváltoztatás feladata hárult rájuk, feladva eredeti légző funkciójukat.