От кого произошли насекомые?
Насекомые – это класс беспозвоночных членистоногих животных, к которому часто ошибочно относят других наземных членистоногих, таких как: многоножки, скорпионы, пауки, мокрицы, клещи и др., так как строение их тела на первый взгляд кажется схожим из-за наличия у них суставчатого экзоскелета (как и у всех членистоногих). Однако, при более подробном рассмотрении становится ясно, что они значительно различаются: наиболее наглядно, что у перечисленных членистоногих нет шестиногости, характерной для насекомых.
Большинство современных насекомых находится на инстинктивном этапе психики, хотя часть из них вполне может обладать нерасчленённым и даже расчленённым (!) сознаниями, так как наблюдалось много примеров игрового поведения [1], социальной передачи опыта [2], культурных традиций [3] и даже самосознания (!) [4] у насекомых.
На данный момент в науке принято, что насекомые произошли от группы ракообразных около 480 миллионов лет назад, примерно в то же время, что и наземные растения [5][6]. Однако при определении ближайших родственников насекомых среди ракообразных данные морфологических и молекулярных исследований несколько различаются: морфология указывает на связь насекомых с высшими ракообразными, а молекулярный анализ - либо с жаброногими, либо с ремипедиями, либо с цефалокаридами.
Проследить эволюцию насекомых достаточно сложно, так как они из-за своих небольших размеров и легкого веса не оставляют много окаменелостей: кроме экземпляров, сохранившихся в янтаре, большинство находок происходят из наземных и околоземных водных источников (например, на окраинах пресноводных озёр) и сохраняются лишь в очень специфичных и редких условиях.
Однако, в отличие от ископаемых свидетельств поведения позвоночных, которые обычно ограничиваются наземными следами и окаменевшими фекалиями, сохранилось сравнительно много памятников активности вымерших насекомых, например: гнезда в ископаемой почве, поврежденные питанием насекомых растения и древесина и т.д.
Эволюции растений и насекомых тесно взаимосвязаны: насекомые стали самыми ранними наземных травоядными и действуют как одни из основных факторов, влияющих на эволюцию растений. Растения начинали вырабатывать яды от насекомых, а они, в свою очередь, - формировать механизмы защиты от растительных токсинов.
Однако, многие особенности насекомых и цветковых растений направлены и на их взаимное «сотрудничество»: около 20% насекомых зависят главным образом от цветов, нектара или пыльцы в качестве источника пищи, а более 2/3 цветковых растений опыляются преимущественно насекомыми. Важным примером коэволюции (совместной, параллельной, взаимозависимой) является то, что ряд самых успешных групп насекомых: осы, пчелы, муравьи, бабочки, мухи и жуки, - эволюционировали совместно с цветковыми растениями в течение 145-66 миллионов лет назад.
Эволюционная история насекомых связана не только с историей растений, но и с историей других животных, вместе с которыми они были пионерами освоения наземной среды обитания и новых экологических ниш: например, насекомые являются добычей множества других животных, включая наземных позвоночных, а также они (особенно комары и мухи) являются переносчиками многих инфекций, которые были ответственны за уничтожение некоторых видов млекопитающих.
Во время своего развития насекомые образовывали множество новых эволюционных линий, многие из которых вымирали после длительного существования из-за нескольких глобальных изменений климатических условий Земли. Одним из примеров может послужить самое большое насекомое, когда-либо существовавшее, - это Меганевра (жила около 300 млн. лет назад), имевшая размах крыльев до 71 см (!).
Эволюция насекомых характеризуется быстрой адаптацией к изменяющимся условиям, которой способствует высокая плодовитость. Похоже, что процессы скоростной адаптации и образования новых видов продолжаются по сей день, приводя к заполнению всех доступных экологических ниш представителями насекомых.
Первые насекомые летать не умели, но до 400 миллионов лет назад у одной из линий насекомых развилась способность к полёту: таким образом, насекомые стали первыми животными, которые могут передвигаться по воздуху. [5]
Происхождение полёта у насекомых на настоящее время остаётся неясным, так как самые ранние известные крылатые насекомые уже были способными летунами с достаточно развитыми крыльями. Также нет никаких свидетельств тому, что насекомые были успешной линией животных до того, как у них появились крылья.
Большинство существующих сейчас отрядов насекомых развились в период 300-47 млн. лет назад. Многие из ранних групп вымерли во время крупнейшего в истории пермско-триасового вымирания около 252 миллионов лет назад (вымерло 30% всех видов насекомых). Выжившие после этого события букашки продолжали эволюционировать, к 201 млн. лет назад образовав все современные отряды насекомых, которые сохраняются и по сей день. Большинство семейств современных насекомых появились от 201 до 145 миллионов лет назад, а многие роды - с 66 миллионов лет назад.
Насекомые, начиная с этого периода, наиболее часто находятся сохранёнными в янтаре, причем зачастую в идеальном состоянии: такие экземпляры легко сравнить с современными видами, и большинство из них являются представителями родов, существующих и сейчас.
Источники:
[1] Hiruni Samadi, Galpayage Dona, Cwyn Solvi, Amelia Kowalewska, Kaarle Mäkelä, HaDi MaBouDi, Lars Chittka. Do bumble bees play? // Animal Behaviour, 194 (6), (October 2022);
[2] S. Alem, C.J. Perry, X. Zhu, O.J. Loukola, T. Ingraham, E. Søvik, L. Chittka. Associative Mechanisms Allow for Social Learning and Cultural Transmission of String Pulling in an Insect // PLoS Biology, 2016;
[3] Etienne Danchin, Sabine Nöbel, Arnaud Pocheville, Anne-Cecile Dagaeff, Léa Demay, Mathilde Alphand, Sarah Ranty-Roby, Lara van Renssen, Magdalena Monier, Eva Gazagne, Mélanie Allain, Guillaume Isabel. Cultural flies: Conformist social learning in fruitflies predicts long-lasting mate-choice traditions // Science, 2018;
[4] Marie-Claire Cammaerts and Roger Cammaerts. Are ants (hymenoptera, formicidae) capable of self recognition? // Journal of Science, 2015;
[5] California Academy of Sciences. Landmark study on the evolution of insects // ScienceDaily, (6 November 2014);
[6] Oxford Academic. Linking Insects with Crustacea: Physiology of the Pancrustacea: An Introduction to the Symposium // Oxford Academic, (August 5, 2015).