A rovarok új idővonala szerint a rovarok 479 millió évvel ezelőtt fejlődtek ki először – korábban, mint korábban feltételezték -, és megjelenésük egybeesett a Föld első szárazföldi növényeivel.
A rovarok felülvizsgált életfája, amelyet filogeniának is neveznek, segít a tudósoknak megválaszolni néhány régóta fennálló kérdést e rendkívül változatos és óriási jelentőségű ízeltlábúak eredetével kapcsolatban. A filogenezis megalkotása azonban nem volt könnyű feladat. A rovarok messze a legfajgazdagabb állatcsoport a bolygón, és az érintett kutatóknak több szuperszámítógépet kellett használniuk az összes genetikai adat feldolgozásához.
Bernard Misof a bonni Museum Koenigből (Németország), Xin Zhou a BGI-ből (Kína, Shenzen) és Karl Kjer a New Brunswick-i (New Jersey) Rutgers Egyetemről, valamint a világ minden tájáról származó kollégák létrehozták az 1KITE nevű projektet, hogy ezt elvégezzék. A csoport eredményei a Science november 7-i számában jelennek meg.
“Nagyon kevés szoftver tudta betölteni az adatainkat anélkül, hogy összeomlott volna” – mondta Kjer. “A rovarok olyan nagy számban fordulnak elő, hogy a szárazföldi ökoszisztémákban a biomasszát tekintve többet fogyasztanak, mint a gerincesek.”
“Valójában a rovarok annyira dominánsak, hogy nehéz elképzelni bármilyen szárazföldi életet a Földön, amelyet nem ők alakítottak ki” – mondta. “Próbálok egyet kitalálni… Talán a pingvinek? Lehet, hogy nekik nincs szükségük rovarokra az Antarktiszon, de szerintem minden másnak igen.”
A kutatóknak friss DNS-mintákat kellett gyűjteniük a ma létező összes nagyobb rovarrendből. Az 1KITE csapata azonban körülbelül egy év alatt teljesítette ezt a bravúrt, így a kutatók 1478 különböző fehérjekódoló gént elemezhettek a rovaroktól – valamint néhány gént a közeli ízeltlábú rokonaiktól -, és összehasonlíthatták adataikat a rovarok fosszíliáival.
“Ez csak azért sikerült, mert amatőrök és szakemberek hálózatára támaszkodhattunk, hogy a projektben minden filogenetikailag fontos fajt összegyűjtsünk” – mondta Misof.
“A rovarok szinte mindent először csináltak. Ők voltak az elsők, akik szociális társadalmakat alkottak, gazdálkodtak és énekeltek – szinte mindent, amit csak el lehet képzelni.”
Karl Kjer
“Az újgenerációs szekvenálási technológia és az informatika gyors megjelenése azt is lehetővé tette, hogy hatalmas mennyiségű, a filogenetikai felépítéshez informatív szekvenciaadatot állítsunk elő” – magyarázta Zhou. “Ez a múltban nem volt lehetséges, amikor a géneket egyenként kellett felszaporítani és szekvenálni.”
Az új idővonalból kiderül, hogy a rovarok valószínűleg a korai ordovícium idején keletkeztek, és megjelenésük egybeesett a Föld első szárazföldi növényeivel. Így a kutatók szerint a rovarok diverzifikációja jelentős szerepet játszott a bolygó első szárazföldi ökoszisztémáinak kialakulásában – és fordítva.
A 1KITE csapata azt is javasolja, hogy a rovarok repülése körülbelül 406 millió évvel ezelőtt jelent meg, amikor a szárazföldi ökoszisztémák egyre összetettebbé váltak. Azt mondják, hogy a virágos növények sugárzását a repülő rovarok, például a méhek, darazsak és pillangók változatosságának robbanásszerű növekedése kísérte.
“A szárnyak voltak a rovarok sikerének kulcsa” – mondta Kjer. “Egy kétdimenziós környezetet háromdimenziós környezetté alakítottak.”
A kutatók idővonala szerint a legtöbb modern rovarfaj körülbelül 345 millió évvel ezelőtt alakult ki. E modern fajok közül az élősködő tetvek csak azután diverzifikálódtak, hogy madár- és emlősgazdák álltak rendelkezésre, ami ellentmond annak az elméletnek, miszerint tollas, nem őslényes dinoszauruszokon keletkeztek.
A ma ismert csótányok és termeszek sokfélesége valószínűleg a permi tömeges kihalás – a rovarok egyetlen ismert tömeges kihalása – nyomán alakult ki, amely körülbelül 252 millió évvel ezelőtt következett be.
“A rovarok valódi sokfélesége azonban csak a holometabola idején jött létre” – mondta Kjer, utalva a rovarok azon alosztályára, amelyek teljes metamorfózison mennek keresztül, beleértve a pillangókat és bogarakat. “A holometabola rovaroknak nagyon jól elkülönülő életszakaszaik vannak, a lárvák táplálkozásra és rejtőzködésre, a kifejlett egyedek pedig párzásra és szétszóródásra specializálódtak, ami azt jelenti, hogy testformájukat testre szabottan tudják kialakítani ahhoz, amire szükségük van, amikor szükségük van rá.”
“A rovarok szinte mindent először csináltak” – mondja Kjer. “Ők voltak az elsők, akik társas közösségeket alkottak, gazdálkodtak és énekeltek – szinte mindent, amit csak el tudsz képzelni.”