트리호퍼의 진화와 곤충날개

곤충에는 다양한 모양의 종이 존재한다. 그 중에서도 트리호퍼는 다양한 투구를 가진다. 그 갑은 어떤 진화를 따라 형성된 것일까.  2억 5000만년 동안 곤충의 진화에서 날개의 획득은 매우 큰 사건이었다. 그 형태의 변화와 상실 일어나고 있지만, 날개의 증가라는 진화는 일어나지 않는 것으로 알려져 있었다. 그러나  트리호퍼의 갑은 사실 세대번째 날개이라는 연구 결과에서이 설이 전복되었다. 트리호퍼Treehopper라고 하는 것은, 세미에 근친 곤충이며, 거의 전신을 덮는 특징적인 모양과 색상을 한 투구를 가지고있는 것으로 알려져있다. 트리호퍼 큰 다양성을 가진 공격 자세의 조류 배설물, 고엽제 식물 미늘, 기타 여러 가지에 의태 하고있다. 

전자 현미경을 이용한 연구를 시작하기 전까지는이 풍뎅이의 유전적 기원은 밝혀지지 않았다. 트리호퍼의 갑은 딱정벌레의 뿔등과 같은 표피로 이루어진 단순한 외피와 달리 흉부 간접 옆의 뒤에났다 돌출부이며, 근육과 피막에 의해 이동성을 가지고 있었다. 이 해부학적인 관찰 결과는 유전으로도 증명되고 트리호퍼의 갑은 날개와 같은 유전자에 의해 형성되어 있었다. 따라서 트리호퍼는 일반적으로 두 쌍의 날개 외에 크게 변화 그것 깨닫지 못하는 한 쌍의 날개를 가지고있는 것으로된다. 이 발견은 곤충이 기본적인 구조에 무언가를 추가 진화 한 최초의 예가되었다. 곤충은 머리, 가슴, 복부 이루어져 있고 한 쌍의 촉각 3 대 다리, 가슴의 두 번째 및 세 번째 체절에서 돋아 난 두 쌍의 날개를 가지고있다. 곤충의 진화는 이러한 기본 구조에 새로운 무언가를 추가하는 것은하지 않고 각 부분을 변화 시키거나 없애거나하는 것으로 진화해 갔다. 

예를 들어 집파리와 모기등은 후방의 날개는 작고 둥글게 변화 균형이 무당 벌레와 딱정벌레류등은 정면의 날개가 크고 단단 변화 후방의 날개를 지키는 역할을 하고있다. 또한 벼룩과 이등의 기생형 곤충은 날개를 잃어 버리고있다. 트리호퍼에서는 어떻게 제3의 날개가 돋아난 것일까. 곤충은 흉부의 모든 체절은 기본적으로 날개가 자라는대로 할 수 있지만, 호메오틱 유전자라는 유전자에 의해 제2, 제3장 절에서만 날개를 기르는 유전자의 발현이 억제되어 있다. 그러나 트리호퍼의 날개(갑)의 제​​1장 절에서 호메오틱 유전자는 억제되지 않고 여전히 날개를 기르는 유전자를 억제하는 단백질을 발현하고 또 그 단백질도 초파리를 이용한 실험을 통해 기능을 유지하고있는 것으로 나타났다.

여기에서 그들은 트리호퍼 흉부 제1장 절에서 호메오틱 유전자가 활성임에도 불구하고 날개의 형성을 방해하지 않는다는 언뜻 모순된 상황을 직면했다 . 그래서 그들은 호메오틱 유전자를 진화시켜 제1장 절에서 불활성하는 것이 아니라 다른 부분을 발전시킴으로써 날개를 형성하는 유전자에 유전자의 영향을 받아 어렵게 한 것이라고 생각하는 것 같다. 이처럼 유전자가 변화하고 있지 않음에도 불구하고 몸 구조가 변화하고있는 것부터, 유전자가 몸 구조 결정의 유일한 역할을하고 있다는 논제 반증이기도했다. 트리호퍼 4000만년 전에 나타난 이후 갑은 날개의 역할에서 완전히 개방되어있다. Prud'homme에 따르면, 날개라는 기능에서 해방된 후,이 제3의 날개 모양이라는 점에서 큰 다양성을 획득했다. 즉 그것은 날개이지만 다른 날개는 없다는 것이다.