Zapomenutá křídla a ostny ostnohřbetek

Nápadné evoluční novinky, které stály na počátku rozrůznění velkých skupin živočichů, jsou tradičně středem zájmu biologů mnoha zaměření. Mezi stálicemi, jakými jsou například čelisti obratlovců a křídla ptáků, se nedávno blýskl vynález jedné skupiny křísků, drobných příbuzných cikád. Zatímco většina křísků je svým velkým, hlučným příbuzným opravdu podobná, zástupci čeledi Membracidae (ostnohřbetkovití) se vydali vlastní cestou a pořídili si nápadné výrůstky, často shora kryjící celé křehké tělíčko. S některými z nich se můžeme setkat i na našem území, a jak název napovídá, poznáme je podle ostnů, jež nesou na hřbetě. V tropech jsou ještě nápaditější a na zádech nosí falešné listy, ptačí trus a dokonce i makety agresivních mravenců. Pestrost tělesných tvarů ostnohřbetek je obdivuhodná.

Mohutná přilba, z níž veškeré tvarové variace povstávají, byla dlouho považována za obdobu hrudního štítu brouků a rovnokřídlých. Ten vzniká modifikací hřbetní strany prvního hrudního článku (předohrudi) a často nese právě všemožné trny a rohy. Nicméně nedávná studie ukázala, že je vše mnohem zajímavější, než se zdálo. Autoři článku, publikovaného v časopise Nature, si totiž při podrobném zkoumání nenápadné ostnohřbetky Pubilia modesta povšimli elastických spojů mezi přilbou a hrudí, které vykazovaly značnou podobnost s kloubními spoji na bázi křídel. Tím celá věc začala být velmi podezřelá. Hmyz se křídel na předohrudi definitivně vzdal zhruba před 250 miliony let a veškeré obměny se propříště omezily pouze na modifikace a redukce v rámci zbylých dvou párů. Je možné, že ostnohřbetky v touze po výstředních ozdobách sáhly po dávno opuštěném modelu? Pravděpodobně ano.

Ve shodě s křídly se přilba zakládá jako párové výrůstky na bocích, které až následně přerůstají přes hruď, v jejímž středu se spojují švem, patrným i u dospělců. Další nápadnou podobnost představuje výrazná síť žilek a způsob, jakým se přilba „nafukuje“ do finální podoby po posledním svlékání kutikuly. Vše nasvědčuje tomu, že se jedná o homologické
struktury. Jejich vznik by tedy měl být řízen stejnými geny. I na tento problém se autoři zaměřili a výsledek podle očekávání koresponduje s morfologickými znaky. Nenápadní křísci zřejmě dokázali obejít miliony let starou blokádu vývoje křídel na prvním hrudním článku. Otázkou je jak.

Gen, který je zodpovědný za absenci předohrudních křídel, se nazývá Scr a působí jako inhibitor genové kaskády, která řídí jejich morfogenezi. A nejinak tomu je u ostnohřbetek. Scr je zcela funkční a působí tam, kde má. Změna tedy nutně musela nastat na některém z následných genů, které přestaly na inhibici reagovat. Přesný mechanismus však prozatím zůstává neobjasněn. Důležité je, že znovuobjevení dávno zapomenutých hrudních přívěsků umožnilo ostnohřbetkám nevídanou diverzifikaci, díky níž se vyjímají nejen ve sbírkách amatérských entomologů, ale také na stránkách prestižních vědeckých periodik. Na rozdíl od křídel je přilba vyvázána ze selekčních tlaků, spojených s adaptací k letu. Je tak ideálním substrátem pro experimentování s velikostmi a tvary a dělá z ostnohřbetek stvoření, která ve většině jiných skupin hmyzu nemají obdoby. Jak se ale ukázalo, i takto zásadní evoluční novinka mohla vzniknout reaktivací osvědčeného vývojového programu. Hmyz má zřejmě stále potenciál vytvořit na prvním hrudním článku výrůstky podobné křídlům, a jak vidno, křísci jej dokázali plně využít. (Nature, doi: 10.1038/nature09977)