昆虫翅或由腿进化而来

    在世界各地的河流和小溪中，蜉蝣仿佛是一种春天的仪式。这种蚊子大小的昆虫有两种生活方式，幼虫在水中茁壮成长，成虫则在6月前后大量繁殖。通过对一种不同寻常的、雄性有第二双向上的眼睛的蜉蝣物种进行基因组测序，研究人员现在搞清了水生蜉蝣幼虫是如何变为飞虫的，并发现了昆虫最初是如何进化出飞行本领的新线索。

    由于数量众多，蜉蝣是鸟类、鱼类和哺乳动物的重要食物。它们一生中的大部分时间都在水下食用枯叶和其他物质。当春末气温回升时，那些肌肉发达、看起来像微型六足虾的幼虫就会浮出水面，蜕皮成为娇弱的、两翅或四翅的成虫。进化生物学家对蜉蝣很感兴趣，因为它和远亲蜻蜓属于昆虫族谱早期进化的一个分支，事实上，它们看起来仍然很像最早的空中昆虫。

    然而，从一只小昆虫身上获得高质量的基因组是很难的。科学家需要将几只昆虫的DNA进行组合，而每只昆虫的基因组略有不同。所以，在对这种蜉蝣物种进行测序之前，安达卢西亚发育生物学中心生物学家们必须先明确如何在实验室里繁殖这个物种，之后，他们才能够对蜉蝣基因组进行测序，测量所有生命阶段和各种组织中的基因活性。

    研究最大的惊喜来自蜉蝣幼虫鳃的基因活动。蜉蝣的鳃一度被认为只用于吸氧，但它似乎也是鼻子。这个组织中有异常多的与嗅觉和味觉有关的蛋白质。有生物学家认为，这些额外的蛋白质也可以帮助蜉蝣幼虫向成虫大规模进化。

    研究人员在梳理发育过程中活跃的基因时，发现蜉蝣幼虫鳃中有几个基因在成年蜉蝣翅膀的发育过程中也起作用。

    昆虫翅膀的起源一直是争论的焦点。一些生物学家认为，翅膀最初作为体壁的延伸而进化，而另一些人则认为它们由腿进化而来。蜉蝣的鳃被认为是从上肢中长出来的。因此，研究人员认为，翅膀和鳃具有相似基因活动的发现，为翅膀和鳃至少部分是由腿进化而来的观点“提供了第一个基因组支持”。

    （《中国科学报》6.9 文乐乐）