Ciemne chrząszcze przeszły szybkie zmiany ewolucyjne na przestrzeni 150 milionów lat, co pozwoliło im przystosować się do różnorodnych środowisk i zyskać dominację ekologiczną.
Zakrojone na szeroką skalę badania genomiczne ciemnoskórych chrząszczy – niezwykle zróżnicowanej grupy liczącej ponad 30 000 osobników gatunek na całym świecie, ujawniło 150-milionową historię ewolucji jednego z najważniejszych ekologicznie, a jednocześnie pomijanych stworzeń na Ziemi, wynika z nowych badań przeprowadzonych przez The Australijski Uniwersytet Narodowy (ANU) i CSIRO.
Naukowców od dawna fascynuje „niezwykła” różnorodność ciemnych chrząszczy – maleńkich stworzeń żyjących od czasów dinozaurów – oraz ich zdolność do skutecznego dostosowywania się i rozwoju w różnorodnych i trudnych środowiskach na przestrzeni setek milionów lat .
Jednak aż do teraz nie było w pełni zrozumiałe, w jaki sposób chrząszcze były w stanie wyewoluować pewne cechy i zdolności, które pozwoliły im „podbić świat”.
„Wielki Wybuch„Wydarzenia ewolucyjne
Według głównego autora, dr Yun (Living) Li z ANU i CSIRO, ciemne chrząszcze od samego początku przeszły wiele wydarzeń ewolucyjnych „wielkiego wybuchu”, co pozwoliło im na ekspansję i kolonizację szerokiego zakresu środowisk lądowych na Ziemi oraz szybką ewolucję w „spektakularny wachlarz” różnych form ciała, które widzimy dzisiaj.
„Ciemne chrząszcze, to przede wszystkim padlinożercy, odgrywają kluczową rolę ekologiczną jako rozkładacze. Ale ich zwyczaje są szczególnie zróżnicowane” – stwierdziła dr Li.
„Ciemne chrząszcze są mistrzami zmiany kształtu, wykazując szeroką gamę kształtów ciała, od nudnej w drewnie, cylindrycznej formy przypominającej świecznik po półkuliste formy przypominające piłeczkę do ping-ponga, dotykające powierzchni”.
DNA Analiza i spostrzeżenia ewolucyjne
Analizując DNA chrząszcza ciemnego pobrane z okazów muzealnych, naukowcy zrekonstruowali drzewo ewolucyjne, uwzględniając 150 milionów lat ewolucji ponad 300 gatunków.
Aby zrozumieć czynniki wpływające na różnorodność ciemnych chrząszczy, naukowcy zebrali informacje ekologiczne i określili ilościowo różnice w kształcie ciała, digitalizując ponad 900 okazów zdeponowanych w Australijskiej Narodowej Kolekcji Owadów (ANIC) w CSIRO.
Ewolucja kwantowa: klucz do adaptacji
W drzewie genealogicznym chrząszczy ciemnych naukowcy odkryli znaczne różnice w szybkości ewolucji kształtu ciała chrząszczy ciemnych, przy czym niektóre linie wykazują szczególnie szybką ewolucję – co badacze nazywają „ewolucją kwantową”.
To właśnie umożliwiło ciemnoskórym chrząszczom szybką zmianę kształtu ciała w miarę upływu czasu, aby dostosować się do nowego, wymagającego środowiska.
Dr Li powiedział, że ewolucja kwantowa jest kluczem do wyjątkowych zdolności ciemnoskórych chrząszczy do „zmiany kształtu”.
„W ten sposób ciemne chrząszcze były w stanie podbić różnorodne środowiska, które zmieniły się na przestrzeni setek milionów lat, od tropikalnych sawann i jałowych pustyń po przybrzeżne wydmy i szczyty gór, a nawet nasze podwórka” – stwierdził dr Li.
„Nasze wyniki pokazują, że ewolucja kwantowa często zachodziła w drzewie ewolucyjnym ciemnoskórych chrząszczy. Odkryliśmy ponad 60 szybkich skoków ewolucyjnych powiązanych ze zmianami ekologicznymi w wysoce wyspecjalizowanych środowiskach, w których żyły te chrząszcze.
„Patrząc wstecz, chrząszcze te przeszły okresy gwałtownych wybuchów ewolucji, szczególnie pod koniec masowego wymierania w okresie kredy i paleogenu, które miało miejsce około 66 milionów lat temu i wyginęło ponad 70 procent wszystkich gatunków na planecie. ”
Chrząszcze: dominują w życiu zwierząt na Ziemi
Spośród ponad 400 000 znanych gatunków chrząszcze stanowią prawie jedną czwartą całego życia zwierząt na Ziemi. Dr Li stwierdziła, że chrząszcze „naprawdę dominują na świecie”, zarówno pod względem różnorodności, jak i znaczenia ekologicznego.
„Przyglądając się historii ewolucji tych małych, ale niezwykle różnorodnych owadów, możemy narysować szczegółowy obraz ewolucji różnorodnych form życia na Ziemi” – powiedział dr Li.
„Szybka ewolucja ciemnych chrząszczy pomogła im zdobyć globalną dominację ekologiczną”.
Odniesienie: „Ewolucja w krajobrazie adaptacyjnym w hiperróżnorodnym promieniowaniu chrząszczy” Yun Li, Craig Moritz, Ian G. Brennan, Andreas Zwick, James Nicholls, Alicia Grealy i Adam Slipinski, 26 lipca 2024 r., Aktualna biologia.
DOI: 10.1016/j.cub.2024.06.080
