Первые достоверные палеонтологические находки жуков относятся к началу пермского периода (290–295 миллионов лет), но проведенное исследование сдвигает время появления этой группы насекомых в каменноугольный период (299–359 миллионов лет). Также ученые нашли вероятную причину лавинообразного роста разнообразия жуков в меловом периоде (145–66 миллилонов лет).

Отряд жуков (Coleoptera) включает более 400 000 описанных современных видов и еще предположительно такое же число неописанных, а также множество вымерших форм. Для выяснения родственных связей внутри настолько разнообразного отряда были привлечены данные геномики – раздела молекулярной биологии, изучающей геном. Впервые использовался массив такого объема: 4818 генов 146 видов – для выяснения связей между подотрядами; 89 генов 521 вида – для определения времени появления и скорости видообразования; 154 генома – для анализа генов, отвечающих за переваривание древесины.

Результаты исследования, проведенного международной группой ученых, установили каменноугольный возраст возникновения отряда Coleoptera, пока, однако, без палеонтологического подтверждения. Единственный среди авторов работы палеонтолог – старший научный сотрудник Палеонтологического института им. А. А. Борисяка РАН Евгений Ян – провел экспертизу теории каменноугольного происхождения и проанализировал работы, посвященные находкам древнейших жуков. В результате анализа установлено, что более 95% существующих семейств жуков возникло в меловом периоде. Причиной лавинообразного роста разнообразия, вероятно, стал горизонтальный перенос генов от растений и грибов. Полученные таким образом энзимы, необходимые для переваривания оболочки растительных клеток, стали ключевым приобретением для возможности мезозойского бума разнообразия растительноядных жуков, составляющих около половины от числа современных видов. Эти гены привели к ускоренному видообразованию и распространению представителей Coleoptera.

Огромное разнообразие жуков возникло благодаря долгой эволюционной истории, низкой скорости вымирания и переносу генов, позволяющих переваривать целлюлозу. Все это стало факторами эволюционной успешности группы.

Photinus pyralis (светлячок)

Публикация:

McKenna D.D., Shin S., Ahrens D., Balke M., Beza-Beza C., Clarke D. J., Donath A., Escalona H. E., Friedrich F., Letsch H., Liu S., Maddison D., Mayer C., Misof B., Murin P. J., Niehuis O., Peters R. S., Podsiadlowski L., Pohl H., Scully E. D., Yan E., Zhou X., Ślipiński A., Beutel R. The evolution and genomic basis of beetle diversity // PNAS, December 3, 2019, vol. 116, no. 49. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1909655116