Flua er søstra til reka

Ei rar reke finner veien fra vann til land, og blir begynnelsen på insektenes historie. Slektskapsforholdene blant leddyrene er ikke helt som vi har trodd, og reka på loffen blir aldri den samme igjen.
4.3 2010 05:00


“Flue.”

Arvestoffet til en liten gjeng merkelige krepsdyr snur om på forståelsen av hvordan hummeren er i slekt med tusenbeinet, eller kakerlakken med den sorte enka.

En ny genetisk undersøkelse flytter nemlig om på greinene til leddyrenes evolusjonære tre.

Forskerne har for eksempel oppdaget at de merkelige, små krepsdyrene er nærmere i slekt med insekter enn de er med andre krepsdyr.

Dette innebærer blant annet at vi kan more oss med å si at flua er et overraskende krepsdyr.

Det innebærer også at krepsdyrene, slik vi kjenner dem fra systematikken, fremstår som ei rimelig forvirra gruppe.

Studien får også slektskapsforholdet mellom insekter og edderkopper til å vise seg som fjernere enn antatt.

Mange og varierte

Leddyrene (Arthropoda) er en stor forsamling dyrearter. De utgjør rundt 80 prosent av alle artene som er beskrevet så langt. Dermed er leddyrene de mest tallrike og varierte skapningene på kloden.

Den siste felles stamarten for alle dagens leddyr levde i havet en gang i begynnelsen av jordens oldtid (i kambrium, for mer enn 500 millioner år siden).

Kroppen var delt inn i en rekke ledd som hvert hadde et par bein, og dyra var dekket med et fast lag utenpå overhuden, slik at de måtte gjennom hudskifter etter hvert som de vokste.

Vanskelig variasjon

Dette er egenskaper vi finner igjen i dagens leddyr i mer eller mindre forandret form.

Innen biologien er leddyrene en dyrerekke som inkluderer alle insektene, krepsdyrene, tusenbeinene, skolopenderne og edderkoppene, pluss mange flere dyr.

Til felles har de harde ytre skall og bein med ledd.

Nettopp på grunn av antallet arter og den store variasjonen, har det vært en stor utfordring for biologene å skjønne hvordan de ulike leddyrene har utviklet seg i forhold til hverandre.

Vi skal bli kjent med en liten krabat som er med på å oppklare relasjonene.

Remipedia og Cephalocarida

Møt Speleonectes tulumensis. Dette eksemplaret ble hentet fra kalksteinshuler delvis under vann på halvøya Yucatán i Mellom-Amerika. Arten hører til en klasse blinde krepsdyr kalt Remipedia.


Dette dyret, Speleonectes tulumensis, er fra en gruppe krepsdyr kalt Remipedia. Den nye studien i tidsskriftet Nature viser at Remipedia er de krepsdyrene som er nærmest beslektet med insektene. Studien viser også at Remipedia og insekter (Hexapoda) sammen utgjør en søstergruppe til alle de andre krepsdyrene. Kan insektenes stamart dermed ha lignet på dette dyret? (Foto: Simon Richards)

Denne klassen er en liten og obskur forsamling skapninger som først ble oppdaget seint på 1970-tallet, i vannhuler på Bahamas.

Med en kropp på opp til tre centimeter (men satt sammen av opp til 36 segmenter), ser Speleonectes tulumensis kanskje ikke ut som noe spesielt ved første øyekast.

Men skallet kan bedra. I den omfattende genetiske studien stikker Remipedia seg nemlig ut sammen med en annen klasse kalt Cephalocarida.

Disse krepsdyrene er nemlig insektenes nærmeste sletninger, og faktisk nærmere i slekt med insekter enn de er med andre krepsdyr.


Cephalocarida. (Foto: Stefan Richter, University of Rostock)

Dermed blir det vanskelig å se krepsdyrene (Crustacea) og reka på smørbrødet helt på samme måte som før.

Xenocardia

Forskerne bak den nye undersøkelsen plasserer klassene Remipedia og Cephalocarida i en ny gruppe som de kaller Xenocarida, et navn som kan oversettes til “rar reke”.

- Gruppa har veldig få arter, og dermed er det overraskende at den utgjør insektenes nærmeste slektninger. Insektene utgjør jo flere arter enn alle andre dyr til sammen, forklarer Clifford Cunningham fra Duke University i USA.

- Begge klassene ble tatt for å være “primitive” da de først ble oppdaget, siden de ser ut omtrent slik vi tenker oss at de første leddyrene må ha sett ut. Det gjelder spesielt Remipedia, hvor kroppssegmentene er identiske, ulikt alle andre krepsdyr.

Biologene har altså sett for seg at Remipedia hører til nederst på stamtreet til krepsdyrene. Den nye undersøkelsen viser derimot at Remipedia er nærmere beslektet med insekter enn med dagens reker.

- Jeg tror insektenes stamart så ut som Remipedia, sier Cunningham til forskning.no.

Sammen er de rare rekene og insektene faktisk en søstergruppe (det vil si nærmeste slektninger) til alle de andre krepsdyrene - inkludert krabber, reker og hummere.

Forskerne har gitt gruppen rare reker pluss insekter navnet Miracrustacea, som kan oversettes til “overraskende krepsdyr”.

Tusenbeinet gikk sin egen vei

For biologene har det vært kjent en stund at insektene (seksfotingene eller Hexopoda) ikke er nært i slekt med tusenbeinene og skolopenderne (mangefotingene eller Myriapoda),.

Dette på tross av at vi gjerne tenker på disse dyrene som insekter. Faktum er at mangefotingene gikk sin egen vei lenge før insektene dukket opp.

- Dette ble oppdaget gjennom molekylære data tidlig på 1990-tallet, og kom som en stor overraskelse, sier Cunningham i en e-post til forskning.no.

De samme molekylære studiene fant ut at insektene egentlig danner en gruppe inn under krepsdyrene.

En annen måte å si det på: Fluer, bier, maur og gresshopper kommer fra samme utviklingslinje som dagens krabber, reker og hummere.

Pancrustacea

Man slo seg dermed til ro med at Crustacea ikke er en ekte, sammenhengende gruppe, siden den utelater insektene.

Det ble foreslått en ny, overordnet gruppe kalt Pancrustacea, som kunne inkludere insektene. Relasjonene innad i denne gruppen har det vært mye uenighet om.

- Taksonomene har kranglet om disse tingene i flere tiår, sier Cunningham.

For å løse opp i flokene har forskerne bak den nye studien kommet opp med flere nye merkelapper; navn på grupper som beskriver slektskapsforholdene innen Pancrustacea.

(Klikk på de to illustrasjonene til høyre i artikkelen for å se skjematiske fremstillinger av leddyrenes slektstre. I den nederste illustrasjonen er de nye navnene markert med fet skrift.)

Pancrustacea omfatter både insektene, de rare rekene som forskerne altså kaller Xenocarida, og de “ekte” krepsdyrene som forskerne har døpt Vericrustacea.

Hypotesen om Pancrustacea står i motsetning til hypotesen om Atelocerata, hvor mangefotingene (for eksempel tusenbeinene) og seksfotingene er søstergrupper, mens krepsdyrene er mer fjernt beslektet.

Edderkoppdyr gikk enda tidligere

Vi kan se for oss leddyrene som ei diger grein på dyrenes stamtre. Vi har allerede etablert at dagens insekter har forgreinet seg fra samme utviklingslinje som ga opprinnelsen til dagens krabber, reker og hummere.

Et annet viktig funn i den nye undersøkelsen er at klosaksdyrene (Chelicerata) - som edderkopper, midd, skorpioner, heteskokrabber og sjøedderkopper – forgreinet seg veldig tidlig – tidligere enn tusenbeinene, skolopenderne, krepsdyrene og insektene.

Det betyr i tilfelle at edderkoppene ikke er så nært i slekt med insektene som mange forskere tidligere har trodd.

Den nye undersøkelsen har tatt for seg gensekvenser fra 75 nøye utvalgte arter, plukket ut for å representere variasjonen blant leddyrene best mulig.

Forskerne brukte DNA fra til sammen 62 proteinkodende gener, og mener de dermed har en velbegrunnet analyse.

- Ganske stort

- Mange tidligere molekylære studier har på grunnlag av ymse gener funnet ett eller annet urealistisk krepsdyr som insektenes nærmeste slektning, kommenterer Hanno Sandvik, forsker ved Institutt for biologi ved NTNU.

- Men denne artikkelen ser ut til å ha endt opp med et nokså robust resultat. I så fall er dette ganske stort – men ikke helt uventet, sier han i en e-post til forskning.no.

Sandvik forteller at han er vokst opp med et morfologisk begrunnet stamtre av leddyrene.

Morfologisk betyr i denne sammenhengen at biologene ser på dyrenes form, eller kroppsbygning, for å bestemme hvem som utviklet seg når, og hvem som er i slekt med hvem.

Det er altså noe annet enn å studere arvestoffet for å sortere dyreriket.

- Insektene ble antatt for å være nærmest beslektet med mangefotinger, man antok at krepsdyr var søstergruppen til gruppen insekter og tusenbein, og at edderkoppdyr til slutt var søstergruppen til hele resten.

- Den nye studien bekrefter likevel forbausende mange av de opprinnelige morfologiske hypotesene. Slektskapsforholdene innenfor insekter og innenfor edderkoppdyr er nøyaktig de jeg vokste opp med, sier Sandvik.

Opp av vannet minst fire ganger

Petter Bøckman er universitetslektor ved Naturhistorisk museum ved Universitetet i Oslo. Han mener den nye undersøkelsen har implikasjoner for hvordan man ser for seg overgangen fra vann til land.

- Den tradisjonelle oppfatningen har vært at mangefotingene har vært søstergruppa til seksfotingene. Under den gamle teorien har leddyr gått fra havlevende til fullt landlevende bare to ganger – nemlig med edderkoppdyr og mangefotinger/seksfotinger.

- Med de nye funnene betyr det at mangefotingene må ha kommet seg på land på egen hånd, ettersom seksfotingene har oppstått fra krepsdyr, som jo er vannlevende, sier Bøckman i en e-post til forskning.no.


Dyphavsreke. (Foto: Thierry Gosselini)

Han forteller at man har trodd det har vært evolusjonært lettere å ta steget fra landjorda til lufta, enn fra vann til land.

- Per i dag kjenner vi utviklingen av fire eller fem flygende grupper, og nesten dobbelt så mange om vi tar med seilere. Overgangen fra vann til land har bare skjedd tre ganger med den gamle teorien.

Fiskene gikk også på land, og ble firfotinger – våre forfedre.

- Nå er det åpenbart at overgangen fra vann til land må ha skjedd minst fire ganger.

- Spørsmålet er om den gamle oppfatningen om en vanskeligere overgang fra vann til land rett og slett er gal, og bare gjelder for virveldyr, sier Bøckman.

Virveldyr er dyr som oss selv, med et indre skjelett og ryggvirvler.

- For leddyrenes del ser det ut til å være motsatt. Flyving ser ut til å bare ha utviklet seg én gang, sier han.

Siste ord ikke sagt

Det er lite som tyder på at den nye studien gir det endelige svaret når det gjelder leddyrenes utvikling, så flere overraskelser kan dukke opp etter hvert.

- Mye av det som foregår er at nye metoder har sendt systematikken tilbake i støpeskjea. Vi vet ikke hvordan leddyrenes familietre ser ut, men den nye forskningen har gitt oss en ganske klar pekepinn om i alle fall grunnformen på treet.

- Det eneste som er helt sikkert, er at siste ord ikke er sagt i denne saken, sier Bøckman.

Referanse:

Jerome C. Regier, Jeffrey W. Shultz, Andreas Zwick, April Hussey, Bernard Ball, Regina Wetzer, Joel W. Martin & Clifford W. Cunningham. Arthropod relationships revealed by phylogenomic analysis of nuclear protein-coding sequences. Nature, 2010; DOI: 10.1038/nature08742.

Lenker:

Natural History Museum of Los Angeles County: Pressemelding

Duke University: Surprising New Branches on Arthropod Family Tree
 

forskning.no ønsker en åpen og saklig debatt. Vi forbeholder oss retten til å fjerne innlegg. Du må bruke ditt fulle navn. Vis regler

Regler for leserkommentarer på forskning.no:

  1. Diskuter sak, ikke person. Det er ikke tillatt å trakassere navngitte personer eller andre debattanter.
  2. Rasistiske og andre diskriminerende innlegg vil bli fjernet.
  3. Vi anbefaler at du skriver kort.
  4. forskning.no har redaktøraransvar for alt som publiseres, men den enkelte kommentator er også personlig ansvarlig for innholdet i innlegget.
  5. Publisering av opphavsrettsbeskyttet materiale er ikke tillatt. Du kan sitere korte utdrag av andre tekster eller artikler, men husk kildehenvisning.
  6. Alle innlegg blir kontrollert etter at de er lagt inn.
  7. Du kan selv melde inn innlegg som du mener er upassende.
  8. Du må bruke fullt navn. Anonyme innlegg vil bli slettet.