Strepsiptera – najdziwaczniejsze owady?


Matthew Cobb 2015-12-22


Warning: min(): Array must contain at least one element in /shared/www/webnews.textalk.com/20200311142944-903d173/www/pl/include/print_article_content.php on line 297
Strepsiptera (wachlarzoskrzydłe) są jednymi z najdziwaczniejszych owadów świata. Wyglądają dziwacznie, zachowują się dziwacznie i – jak wiele pasożytów – mają bardzo dziwaczny cykl życiowy. Opisano ponad 600 gatunków i wszystkie są parazytoidami, atakującymi owady z siedmiu różnych rzędów – rybiki, muchy, świerszcze, osy… Parazytoid to organizm, który składa jaja wewnątrz innego organizmu, często, choć nie zawsze, z katastrofalnymi skutkami dla gospodarza. Wachlarzoskrzydłe wydają się być wyjątkiem, bo gospodarz na ogół jest w stanie przeżyć, wychowując obce potomstwo w swoim ciele – w tym sensie wachlarzoskrzydłe są bliższe pasożytom niż parazytoidom.

Między płciami jest olbrzymi dymorfizm. Malusieńkie samce (2 mm długości) latają wolno i mają dziwne, zakrzywione do przodu skrzydła (stąd ich nazwa: strepsi znaczy „zakręcony” i pteron znaczy skrzydło). Po wykluciu się z poczwarki (Strepsiptera podlegają przeobrażeniu pełnemu - holometabolii), samce żyją tylko kilka godzin i mają jedno zadanie w życiu: znaleźć partnerkę.


U much, o czym mówiliśmy wiele razy, tylna para skrzydeł jest zredukowana do postaci przezmianek, które pomagają w locie. U wachlarzoskrzydłych miał miejsce ten sam proces, ale dotyczył przedniej pary skrzydeł. Jak wpływa to na lot samców? Czy mają taką samą funkcję jak u much?


Samiec wachlarzoskrzydły, zdjęcie Mike Hraber. Proszę zwrócić uwagę na przezmianki na przedzie skrzydeł.
Samiec wachlarzoskrzydły, zdjęcie Mike Hraber. Proszę zwrócić uwagę na przezmianki na przedzie skrzydeł.

Mają także dziwacznie rozgałęzione czułki, dziwne kuliste oczy i przeraźliwe, podobne do nożyczek żuwaczki. Popatrzcie – czy kiedykolwiek widzieliście coś podobnego? Do czego samce używają tych żuwaczek? Możecie zgadnąć (odpowiedź poniżej)?

Samiec wachlarzoskrzydły, zdjęcie Mike Hrabar.
Samiec wachlarzoskrzydły, zdjęcie Mike Hrabar.

Chociaż te oczy wyglądają dziwacznie, są podobne do oczu niektórych nimf u owadów z przeobrażeniem niezupełnym (hemimetabolią). Intrygująco, męskie larwy Strepsiptera także rozwijają zalążki skrzydeł, podobnie jak niektóre nimfy z przeobrażeniem niezupełnym.


Wyglądają w ten sposób od bardzo długiego czasu, jak pokazuje ten okaz, uwięziony w kawałku bursztynu z Chin, liczącym 50-53 milionów lat:


Skala = 0.5 mm. Wzięte z Wang i in. (2014).
Skala = 0.5 mm. Wzięte z Wang i in. (2014).

Tutaj jest samiec wyłaniający się z nieszczęsnego gospodarza:

 


Robione z bliska wideo pokazuje dokładnie, dlaczego samiec ma te tnące żuwaczki. Proszę przypatrzyć się lewej stronie obrazu – od pierwszych sekund widać te żuwaczki w akcji. To jest zdumiewająca praca filmowa Mike’a Hrabara:



Samice są jeszcze dziwniejsze i rzadko widziane z tego prostego powodu, że dosłownie całe życie spędzają wewnątrz gospodarza. Kiedy przychodzi pora godów, samica przesuwa się w dół do odwłoka owada i wypycha wyspecjalizowany narząd między płytki odwłoka. Biedny gospodarz może mieć ich wiele: 


Osa klecanka z samicami wachlarzoskrzydłych wzywającymi z jej odwłoka. Zdjęcie Sean McCann
Osa klecanka z samicami wachlarzoskrzydłych wzywającymi z jej odwłoka. Zdjęcie Sean McCann

Samica wydziela wtedy feromon, który przywabia samca. Kopulacja, kiedy się zdarza, jest ponura i krótka, jak pokazuje to dość odrażające wideo zrobione przez Mike’a Hrabara:



Kiedy gospodarz składa jaja albo wraca do gniazda w przypadku owadów społecznych, samica wachlarzoskrzydła składa żywe potomstwo, które rozłazi się i w sposób, który jest nadal niejasny, znajduje larwalnego gospodarza i drogę do jego wnętrza; rosną następnie w larwie (lub nimfie, jeśli gospodarzem jest konik polny) przechodząc tam trzy stadia larwalne przed przepoczwarczeniem się. Jeśli gospodarz przechodzi całkowite przepoczwarczenie, wachlarzoskrzydły siedzi w poczwarce, znajdując drogę do właściwego miejsca, kiedy wyłania się dorosły owad. Makabryczne.


(Ponieważ jest to biologia, więc oczywiście są wyjątki; w jednej rodzinie wachlarzoskrzydłych samice żyją samodzielnie i przepoczwarczenie zachodzi poza gospodarzem.)


W zeszłym roku ukazał się znakomity artykuł Mike’a Hrabara w “Canadian Entomologist”, który opisuje szczegółowo cykl życiowy jednego gatunku wachlarzoskrzydłych,  Xenos peckii który pasożytuje na osach (wiele zdjęć i wideo zaczerpnięte jest z tego artykułu oraz z towarzyszącego mu postu z blogu Seana McCanna). Tutaj jest opis cyklu życiowego X. peckii:


Ilustracja cyklu życiowego Xenos peckii: (A) gniazdo os Polistes fuscatus zostaje zainfekowane (B) X. peckii na pierwszym stadium rozwojowym, aktywnie szukającym i wkręcającym się w (C) larwę osy-gospodarza, gdzie linieje w bezkończynowe, drugie stadium i rozwija się przez trzy kolejne linienia wewnątrz larwy osy-gospodarza; (D) dorosła osa z larwą X. peckii ukrytą w jej odwłoku; (E) po czwartym linieniu samce i samice wysuwają się częściowo z odwłoka swojego osiego gospodarza; (E, po lewej) wysunięta struktura samca twardnieje i tworzy tarczkę puparium; (E, po prawej) wysunięta struktura samicy twardnieje i tworzy głowotułów, dając neoteniczną dorosłą samicę; (F–G) po 10 do 15 dni okresu poczwarkowego uskrzydlony samiec (F) wyłania się, znajduje podatną samicę (G) i kopuluje z nią. Uwaga: rysunki nie zachowują skali; rysunek pierwszego stadium larwy zaadaptowany z SEM w Osswald i in. (2010). Z Hrabar i in. (2014)
Ilustracja cyklu życiowego Xenos peckii: (A) gniazdo os Polistes fuscatus zostaje zainfekowane (B) X. peckii na pierwszym stadium rozwojowym, aktywnie szukającym i wkręcającym się w (C) larwę osy-gospodarza, gdzie linieje w bezkończynowe, drugie stadium i rozwija się przez trzy kolejne linienia wewnątrz larwy osy-gospodarza; (D) dorosła osa z larwą X. peckii ukrytą w jej odwłoku; (E) po czwartym linieniu samce i samice wysuwają się częściowo z odwłoka swojego osiego gospodarza; (E, po lewej) wysunięta struktura samca twardnieje i tworzy tarczkę puparium; (E, po prawej) wysunięta struktura samicy twardnieje i tworzy głowotułów, dając neoteniczną dorosłą samicę; (F–G) po 10 do 15 dni okresu poczwarkowego uskrzydlony samiec (F) wyłania się, znajduje podatną samicę (G) i kopuluje z nią. Uwaga: rysunki nie zachowują skali; rysunek pierwszego stadium larwy zaadaptowany z SEM w Osswald i in. (2010). Z Hrabar i in. (2014)

Do niedawna pozycja ewolucyjna Strepsiptera była przedmiotem debaty, chociaż większość ludzi zgadzała się, że są one spokrewnione z Coleoptera czyli chrząszczami. W ciągu ostatnich paru lat jednak wszystko to zostało rozwiązane dzięki dwóm niezależnym badaniom genomów, które porównywały DNA wachlarzoskrzydłych z innymi owadami. Oba badania zgadzają się, że Strepsiptera są najbliżej spokrewnione z Coleoptera, ale kolejne badanie sugeruje, że są one bliskie tajemniczym Neuropterida, wśród których jest wiele dziwadeł, a kilka z nich figurowało tutaj, jak mrówkolwowate, wielkoskrzydłe, sieciarkii dziobak świata owadów, o którym jeszcze nie mówiliśmy (przypomnienie dla samego siebie: musisz temu zaradzić) Mantispoidea.


Znaczy to, że podobieństwa rozwojowe między Strepsiptera a owadami podlegającymi przeobrażeniu niezupełnemu jest wynikiem ewolucji konwergentnej. Jak piszą autorzy dwóch pierwszych badań filogenetycznych:

Uderzające podobieństwo zalążków skrzydeł i złożonych oczu późnego stadium larwalnego Strepsiptera do nimf owadów podlegających przeobrażeniu niepełnemu sugeruje ponowne użycie istniejącego programu rozwojowego (homoiology), być może uruchomionemu przez zwykłe przesunięcie momentu powstawania narządu podczas rozwoju (heterochronia). Nasza analiza pokazuje, że rozwój dysków skrzydeł stadium imago i nieobecność złożonych oczu w stadiach larwalnych są cechami planu podstawowego odnoszących niezmierne sukcesy owadów podlegających pełnemu przeobrażeniu, i że Strepsiptera nie są „brakującym ogniwem” między owadami podlegającymi przeobrażeniu niepełnemu i pełnemu.  

Mimo faktu, że rozmaite aspekty ich stylu życia mogą być odrażające, są to naprawdę zdumiewające owady. Można je nawet mieć na koszulce! Tutaj jest projekt wykonany przez  Ainsley Seago. Kiedyś można je było kupić przez Etsy



h/t Mike Hrabar (@MikeHrabar) i Sean McCann (@Ibycter)


Więcej o Strepsiptera tutaj:

Sean McCann’s blog.

On the Tree of Life.

Odnośniki

Boussau B, Walton Z, Delgado JA, Collantes F, Beani L, Stewart IJ, et al. (2014) Strepsiptera, phylogenomics and the long branch attraction problem. PLoS ONE 9(10): e107709. Here.

Hrabar M, Danci A, McCann S, Schaefer P, Gries G (2014) New findings on life history traits of Xenos peckii (Strepsiptera: Xenidae). The Canadian Entomologist FirstView: 1–14. Here

McMahon DP et al (2011) Strepsiptera. Current Biology 21:R271–R272. Here.

Niehuis O, Hartig G, Grath S, Pohl H, Lehmann J, et al. (2012) Genomic and morphological evidence converge to resolve the enigma of Strepsiptera. Current Biology 22: 1309–1313. Here

Wang, B. et al (2014) A diverse paleobiota in early Eocene Fushun amber from China. Current Biology 24:1606-1610. Here.


Strepsiptera - the-weirdest insects

Why The Eviolution Is True, 2 grudnia 2015

Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska



Matthew Cobb

Biolog i pisarz, mieszka i pracuje w Manchesterze, niedawno w Stanach Zjednoczonych ukazała się jego książka „Generation”, a w Wielkiej Brytanii „The Egg & Sperm Race”. Systematycznie publikuje w "LA Times", "Times Literary Supplement", oraz "Journal of Experimental Biology".