Это произошло примерно в начале девонского периода
Энтомологи реконструировали происхождение и родственные связи крылатых насекомых. Оказалось, что их общий предок жил примерно в начале девонского периода. Затем клада разделилась на два инфракласса: древнекрылых (к нему относятся стрекозы и поденки) и новокрылых (он включает всех остальных крылатых насекомых). Эволюция крыльев в двух эволюционных линиях шла независимо. У древнекрылых основания крыльев стали жесткими, что повысило качество полета. Новокрылые же научились складывать крылья вдоль брюшка, это обеспечило представителям группы большую экологическую гибкость. Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Все летающие насекомые (а также те из них, кто утратил способность летать вторично, например, блохи), объединяются в кладу крылатых (Pterygota). В нее входят отряды стрекоз (Odonata) и поденок (Ephemeroptera) и инфракласс новокрылых (Neoptera). У двух первых групп взрослые особи в покое держат крылья разведенными в стороны или поднятыми вверх. В то же время имаго новокрылых насекомых научились складывать крылья вдоль брюшка.
Эволюционные связи внутри клады крылатых насекомых пока точно не установлены. Большинство энтомологов согласны, что инфракласс новокрылых является монофилетическим. Это означает, что все его представители происходят от одного предка. С другой стороны, родственные связи стрекоз и поденок друг с другом и с новокрылыми насекомыми остаются предметом дискуссий. Наиболее популярная гипотеза утверждает, что стрекозы и поденки относятся к инфраклассу древнекрылых (Palaeoptera), который состоит в сестринских отношениях с новокрылыми. Согласно альтернативным версиям, поденок и новокрылых следует объединить в кладу Chiastomyaria, сестринскую по отношению к стрекозам, либо стрекоз и новокрылых — в кладу Metapterygota, сестринскую по отношению к поденкам.
Разобраться в этой теме решили Шиюй Ду (Shiyu Du) из Нанкинского педагогического университета вместе с коллегами. Исследователи секвенировали геномы 16 видов поденок и получили из базы данных Национального центра биотехнологической информации в США сведения о геномах или транскриптомах еще 10 видов поденок, 25 видов стрекоз и 44 видов новокрылых насекомых. В выборку также были включены геномы шести видов первичнобескрылых насекомых: трех видов древнечелюстных (Archaeognatha) и трех видов щетинохвосток (Zygentoma).
Ду с соавторами выбрали 1367 ортологичных гена, представленных одной копией и присутствующих у каждого вида из выборки. На их основе ученые провели филогенетический анализ. Он подтвердил, что отряды стрекоз и поденок и инфракласс новокрылых являются монофилетическими — а также что стрекозы и поденки относятся к одной кладе (то есть инфраотряду древнекрылых) и состоят в сестринских отношениях с новокрылыми насекомыми. Существование клад Chiastomyaria и Metapterygota получило значительно меньшую поддержку.
Исследователям также удалось уточнить время происхождения насекомых и разных групп внутри этого класса. Согласно их оценкам, кроновая группа Insecta сформировалась в начале ордовика — начале девона (471,59–414,41 миллиона лет назад). Кроновая группа крылатых насекомых появилась в конце силурийского — начале девонского периода (423,78–398,58 миллиона лет назад), медианная оценка — начало девона. Кроновая группа древнекрылых возникла в конце девона — начале карбона (398,02–338,99 миллиона лет назад), медианная оценка — конец девона, а новокрылых — в начале-середине девона (411,49–385,05 миллиона лет назад). Наконец, кроновая группа стрекоз появилась в середине перми — конце триаса (267,17–222,4 миллиона лет назад), а поденок — в конце карбона — середине триаса (315,67–246,82 миллиона лет назад).
Полученные результаты указывают, что крылья появились у насекомых всего один раз за всю историю: у общего предка клады Pterygota. Судя по всему, изначально они не складывались вдоль брюшка. После расхождения древнекрылых и новокрылых насекомых эволюция их крыльев шла параллельными путями. У ранних древнекрылых взрослые особи, вероятно, проводили большую часть времени в воздухе, охотясь и взаимодействуя с сородичами во время брачных ритуалов. В качестве адаптации к такому образу жизни крылья этих насекомых стали жесткими у основания. Это повысило качество полета древнекрылых, но не дало им научиться складывать крылья вдоль брюшка. Напротив, у новокрылых данная способность развилась. Она обеспечила их крыльям механическую защиту, а также позволила этим насекомым освоить маскировку и стать более экологически гибкими. Все это заложило основу для бурной эволюционной радиации новокрылых после каменноугольного периода.
Ранее мы рассказывали, как палеонтологи описали новый вид адских муравьев. Ископаемое насекомое, которое получило название Vulcanidris cratensis, жило на территории современной Бразилии в раннем мелу, около 113 миллионов лет назад. V. cratensis стал древнейшим адским муравьем и по совместительству древнейшим муравьем вообще.