Můžeme se bít v hruď a připomínat, jak náš druh s hrdým názvem Člověk moudrý (Homo sapiens) určuje běh planety. Na současné Zemi však neexistuje evolučně úspěšnější skupina než hmyz.

Se svými patrně až deseti miliony druhů jde o nejpočetnější a nejrůznorodější skupinu živočichů, která kdy spatřila světlo světa. Jen mravenců na jednoho „sapienta“ připadá 2,5 milionu.

Hmyz obývá většinu suchozemských i sladkovodních ekosystémů v počtu druhů, s nímž se ostatní živočišné skupiny nemohou ani vzdáleně srovnávat. Tito šestinozí tvorové s tělem rozděleným do tří článků (hlava, hruď a zadeček) jsou jedinými zástupci třídy členovců, kteří dokážou aktivně létat. Jak k tomu přišli?

To je otázka, která představuje dosud nevyřešenou záhadu evoluce hmyzu. Přes dlouholetý výzkum dosud není zcela jasné, z jaké tělní struktury se hmyzí křídla vlastně vyvinula.

Nevíme přesně, jaká byla jejich původní funkce, když křídla ještě nebyla dost dokonalá na to, aby zvládla aktivní let, upozorňuje web Biologického centra Akademie věd v Českých Budějovicích.

Vědci z této instituce teď dokázali zasadit další kamínek do mozaiky poznatků o úchvatné proměně hmyzu.

Ze života křídlatého hmyzu

Existují dvě základní teorie vzniku hmyzích křídel a do jisté míry závisí na tom, zda žil společný předek křídlatého hmyzu ve vodním, nebo v suchozemském prostředí. V současnosti převládají teorie zastánců suchozemského původu křídlatého hmyzu. Ti se většinou přiklánějí k verzi, podle níž se křídla vyvinula z výrůstků na hrudních štítcích hmyzu, které zpočátku mohly sloužit k plachtění.

Laloky a hrudní polštářky larev K. brauneri z nalezišť v dolnosaském Piesbergu. | zdroj: kredit-Jakub Prokop/Univerzita Karlova

Nová studie, publikovaná v časopise Communications Biology, dává vznik křídel do souvislosti s žábrami některých zástupců vodního hmyzu. Pracoval na ní mezinárodní tým vědců, ve kterém byli zastoupeni entomologové z Biologického centra Akademie věd a Univerzity Karlovy.

Základem studie se stal nález německých badatelů v dolnosaském lomu. Vědci tam objevili prvohorní zkameněliny larev starobylé skupiny hmyzu s krkolomným názvem Palaeodictyoptera z období karbonu (před 354 až 298 miliony), která vyhynula na konci prvohor, zhruba před 260 miliony let.

„Tyto larvy svou stavbou těla připomínají hypotetického předka křídlatého hmyzu a poskytují tak nová vodítka k rozkrývání této záhady evoluce,“ píše se v analýze fosilií.

Popis vzniku hmyzích křídel na základě nalezených fosilií. | zdroj: kredit-Biologické centrum AV

U zkamenělin entomologové objevili několik přizpůsobení pro život ve vodním prostředí, především několik párů zploštělých výběžků zadečku, které fungovaly jako žábry.

U larev zároveň pozorovali také základy tří párů budoucích křídel na hrudi, jejichž detailní struktura je velmi podobná žaberním plátkům na zadečku. Dá se tedy předpokládat, že i tyto „křídelní pochvy“ se podílely na příjmu kyslíku z vodního prostředí.

Na křídlech evoluce

„I když naše zkameněliny zcela jistě nepředstavují předka křídlatého hmyzu – jsou to larvy a dospělí jedinci z této skupiny už měli plně funkční křídla, je to poměrně starobylá skupinu hmyzu. Vzhledem k tomu, že i u dalších původem prvohorních skupin, jako jsou jepice a vážky, žijí larvy ve vodě, nabízí se myšlenka, že vodní prostředí hrálo důležitou roli v samých počátcích vývoje křídlatého hmyzu,“ cituje web Biologického centra spoluautora studie Pavla Sroku.

„První formy zploštělých výběžků na hrudi, které daly vznik pozdějším křídlům, tak mohly vzniknout jako orgány určené k dýchání, podobně jako to vidíme u křídelních pochev na našich zkamenělinách,“ vysvětluje vědec.

Vynález aktivního letu každopádně otevřel dávným hmyzím zástupcům cestu k ovládnutí světa. Okřídlení členovci už v prvohorách obsadili pustá prostředí a významně se podíleli na vývoji suchozemských ekosystémů.