Skip to main content

Developmental genetics and adaptive bases of a major ecological transition - How to walk on water!

Article Category

Article available in the folowing languages:

Ewolucja chodzenia po powierzchni wody

Nartnikowate i wioślakowate to tylko niektóre z rodzin owadów potrafiących poruszać się po powierzchni wody. W ramach badań odkryto kilka genów odpowiedzialnych za tę fascynującą adaptację.

Zmiana klimatu i środowisko
Badania podstawowe

Chodzenie po wodzie jest kwestią fizyki, a w przypadku małych stworzeń, poza innymi adaptacjami, polega na wykorzystywaniu napięcia powierzchniowego wody. Rzeczywiście wiele owadów rozpędza się wykorzystując napięcie powierzchniowe. Jedną z najważniejszych adaptacji strukturalnych, umożliwiających chodzenie po wodzie, jest rozwój włosków hydrofobowych, których konstrukcja i umiejscowienie sprawiają, że w miejscach kontaktu nogi z wodą wytwarzają się pęcherzyki powietrza. Ślizganie się po powierzchni wody oznacza, że owady te poruszają się po ogromnej niszy, w której mogą żywić się łatwo dostępnym zooplanktonem i innymi owadami. W ramach finansowanego ze środków UE projektu wykorzystano najnowocześniejsze rozwiązania z zakresu genomiki, aby zidentyfikować geny związane z tym niezwykle złożonym mechanizmem, który umożliwia przetrwanie w tej trudnej niszy – bieganiem po powierzchni wody. Naukowcy z projektu WATER WALKING przyjrzeli się ewolucji tego wysoce wyszukanego, pływającego wentylatora, znajdującego się na stępie na środku nóg. Pełniąca rolę napędu, znajdująca się na szczycie drugich nóg cecha adaptacyjna obecna jest u gatunku Rhagovelia, odmiany owadów chodzących po wodzie. Naukowcy z projektu WATER WALKING wykorzystali transkryptomikę, ekspresję genów i ekrany funkcyjne, aby zidentyfikować geny odpowiedzialne za rozwój tego niezwykłego wentylatora wodnego. Interferencja RNA (RNAi) zahamowała ekspresję genów, aby umożliwić ekranowanie poprzez neutralizację docelowych molekuł informacyjnych RNA. Wyniki wskazują, że rozwój wentylatora wodnego zależny jest od duplikacji genów, specyficznej dla gatunku Rhagovelia. Odrzucenie tych duplikatów – w przypadku gejszy i matki gejszy – spowodowało wykształcenie zmniejszonego wentylatora lub całkowity jego brak, co doprowadziło do zmniejszonej wydajności poruszania się tych owadów w trakcie silnych prądów. Projekt WATER WALKING z powodzeniem zintegrował ewolucyjną biologię rozwojową z ekologią ewolucyjną za pomocą narzędzi genomicznych, które wypełniły lukę. To wyjątkowe zjawisko, tzn. prosta duplikacja genu, umożliwia zajęcie i życie w niezwykłym siedlisku – powierzchni bieżącej wody.

Słowa kluczowe

Ewolucja, chodzenie po powierzchni wody, WATER WALKING, pływający wentylator, Rhagovelia

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania