Рога эволюционировали независимо несколько раз у жуков-скарабеев, но отдаленно родственные виды использовали один и тот же генетический инструментарий для выращивания этих выдающихся структур, согласно исследованию, опубликованному 4 октября 2018 года в журнале открытого доступа PLOS Genetics. Теруюки Ниими из Национального института фундаментальной биологии в Окадзаки, Япония, и его коллеги.
Существует более 35 000 видов жуков-скарабеев (Scarabaeidae), и у многих жуков-скарабеев на голове и/или верхней части тела растут рога. Рога считаются самостоятельным излучением у жуков-носорогов и их дальних родственников навозных жуков. К жукам-носорогам относятся некоторые из самых крупных видов насекомых на Земле, такие как знаменитые жуки Атлас и Геркулес. Чтобы исследовать генетические механизмы, которые контролируют развитие рогов в этих отдаленных группах, команда исследовала экспрессию и функцию генов в ранних клетках рогов у развивающихся личинок японского жука-носорога (Trypoxylus dichotomus) и сравнила это с опубликованными данными для навозных жуков.
В результате высокопроизводительного анализа последовательности они идентифицировали 49 генов, которые указывали на возможное участие в развитии рогов жука-носорога, и использовали РНК-интерференцию для деактивации каждого гена, чтобы измерить влияние на размер и форму рогов взрослых особей. Одиннадцать генов, экспрессируемых во время личиночного развития, продемонстрировали заметное влияние на формирование рогов у жука-носорога. Они обнаружили, что эти одиннадцать генов включают гены формирования паттерна головы и придатков, и та же категория генов также связана с развитием рогов у навозных жуков. Результаты показывают, что (1) рога в процессе развития происходят из сходных областей головы и что (2) один и тот же набор предковых генов неоднократно кооптировался в рогах различного происхождения между носорогами и навозными жуками. Это исследование выявляет глубокие параллели в развитии между независимо развившимися рогами, но также возможно, что у предка семейства Scarabaeidae были рога, которые впоследствии были утрачены в ходе эволюции большинства современных жуков-скарабеев. Требуется более широкая выборка таксонов, чтобы выяснить, возникают ли рога один раз или несколько раз, и это исследование обеспечивает многообещающий способ обнаружения генов формирования рогов у вида.