Le ali degli insetti potrebbero essersi evolute dalle branchie

Tutt'ora non si conosce l'origine delle ali negli insetti in quanto, attraverso i fossili, non sono mai state trovate specie di transizione tali da testimoniare l'evoluzione di questo straordinario adattamento, che caratterizza tantissime specie di insetti odierni. Quindi, non sappiamo che ruolo svolgessero queste proto-ali, se fossero già efficienti per eseguire il volo. I ricercatori, fino a qualche tempo fa, ipotizzavano che l'antenato comune degli insetti alati fosse adattato a un contesto acquatico, anche perché tutti gli animali (come i vertebrati) hanno avuto origine in acqua. Altri, invece, optano per un'origine terrestre o semi-acquatica, ritenendo comunque che le ali possano aver avuto origine dalle branchie.

I fossili in questione provengono da una grotta della Bassa Sassonia (Germania) e si tratta di larve di Palaeodictyoptera, un gruppo di insetti originatosi nel Carbonifero ed estintosi alla fine del Paleozoico. La struttura corporea delle larve sembra somigliare a quella di un ipotetico antenato degli insetti alati, anche perché mostrano un adattamento all'ambiente acquatico. Ciò è stato possibile constatarlo grazie a coppie di strutture appiattite che si trovano ai lati dell'addome e che svolgevano un ruolo paragonabile a quello delle branchie. Inoltre, sono state osservate tre paia di quelle che parrebbero essere future ali sul torace, le quali presentano una struttura simile alle piastre branchiali presenti sull'addome. Si può supporre che queste ali potessero partecipare anche all'assunzione dell'ossigeno dall'ambiente acquatico.

Questo gruppo di insetti non è detto che rappresenti l'antenato degli insetti alati, anche perché le larve e gli adulti di questo gruppo presentavano ali già funzionali. Come testimoniato dalle odierne larve di libellule, l'ambiente acquatico è preponderante per queste ultime, supportando l'idea che l'ambiente acquatico abbia svolto un ruolo importante agli albori degli insetti alati. Queste protuberanze appiattite sul torace, che potrebbero aver dato origine alle ali in tempi successivi, come detto prima, potevano svolgere un ruolo nella respirazione. Quindi, in sostanza, le larve erano acquatiche o semi-acquatiche, e ciò si basa sulla presenza di superfici respiratorie cuticolari sotto forma di escrescenze laterali addominali pronunciate, relativamente appiattite, che presentano marginalmente dei lembi, una coppia di lobi protoracici e due paia di cuscinetti alari, probabilmente tutti utilizzati per l'assorbimento di ossigeno.

I precursori delle ali, posizionati lateralmente e appiattiti dorsoventralmente, potrebbero aver svolto originariamente un ruolo nella respirazione nello stadio larvale, venendo mantenuti solo in seguito nello stadio adulto. Non è eccezionale che varie strutture simili a branchie delle larve acquatiche siano mantenute anche negli adulti terrestri. Per esempio, la persistenza dei paraterga toracici delle larve negli adulti potrebbe aver portato al loro utilizzo per il volo planato e all'inizio dell'evoluzione del volo vero e proprio. Inoltre, l'aumento della superficie respiratoria nello stadio larvale potrebbe essere stata una sorta di pressione selettiva, favorendo così anche un supporto durante il nuoto. Queste protuberanze potevano fungere da "remi" che, sfiorando la superficie, estraevano in primis acqua e permettevano alla larva il movimento in acqua grazie alle branchie.

Quindi, lo sviluppo di strutture respiratorie più efficienti, come le branchie tracheali addominali (completamente articolate), può essere considerato il precursore sia delle ali che dell'odierna respirazione. Infatti, la funzione di questi precursori delle ali poteva essere quella di strutture di volo (planato) negli adulti, sopprimendo la funzione respiratoria originaria.

Fonte: Prokop, J., Rosová, K., Leipner, A. et al. Thoracic and abdominal outgrowths in early pterygotes: a clue to the common ancestor of winged insects?. Commun Biol 6, 1262 (2023).