Många kräftdjur, inklusive hummer, krabbor och havstulpaner, har ett uddliknande skal som sticker ut från huvudet som kan tjäna olika roller, till exempel en liten grotta för förvaring av ägg eller en skyddande sköld för att hålla gälarna fuktiga.

Detta skal (sköld), som det har föreslagits, har inte utvecklats från någon liknande struktur i kräftdjurets förfader, utan dök upp de novo (eller ur det blå) genom något slumpmässigt samarbetande av generna som också specificerar insektsvingar.

Men i en ny studie från Marine Biological Laboratory (MBL), ger forskningsassistent Heather Bruce och direktör Nipam Patel bevis för en alternativ syn:ryggskölden, tillsammans med andra plattliknande strukturer hos leddjur (kräftdjur, insekter, spindeldjur och myriapods) alla utvecklats från en lateral benlob i en gemensam förfader.

Dessa bevis stödjer deras förslag till ett nytt koncept för hur nya strukturer utvecklas – ett som tyder på att de inte är så nya trots allt. Studien, på skölden på kräftdjuret Daphnia, visas online i Current Biology .

"Hur nya strukturer uppstår är en central fråga i evolutionen," säger Bruce. "Den rådande idén, kallad genco-option, är att gener som fungerar i ett sammanhang, t.ex. att göra insektsvingar, hamnar i ett orelaterade sammanhang, där de gör, säg, ett ryggsköld", säger Bruce. "Men här visar vi att Daphnia-skölden inte bara dök upp från ingenstans."

Snarare föreslår de att den förfäders, plattliknande benloben som utvecklades till både vingen och ryggskölden sannolikt fanns hos alla levande leddjurs förfader. Men eftersom vingen och ryggskölden ser så olika ut från denna släktplatta och från andra plattor i angränsande leddjurslinjer, insåg ingen att de alla var samma sak.

"Vi börjar inse att strukturer som inte ser likadana ut - vingar, sköldar, tergalplattor - faktiskt är homologa", säger Bruce. "Det tyder på att de har ett enda ursprung som är mycket äldre än någon skulle ha trott, långt tillbaka under den kambriska perioden för [500 miljoner] år sedan."

Det fanns där hela tiden (kryptisk uthållighet)

Bruce kallar sin modell för hur nya strukturer uppstår "kryptisk uthållighet av seriehomologer."

"Serial homologer är saker som händer och fötter, eller ryggkotorna i vår ryggrad, eller de många benen som upprepar sig längs en tusenfotings kropp", säger hon. "De [upprepningar] kan se väldigt olika ut, men du kan se likheter, och de är alla byggda med samma initiala genetiska vägar. I vissa fall växer inte hela strukturen ut - du kan få ett stympat tusenfotingsben, eller det är verkligen subtilt och litet. Även om cellerna har programmerats för att bilda benet, växer de faktiskt inte ut benet."

Enligt Bruces uppfattning kan dessa slumrande rudiment – ​​ben, plattor etc. – bestå under miljontals år, så länge som ytterligare en upprepning av strukturen fortfarande finns någon annanstans i djuret. Och när tiden är mogen, kan strukturen växa ut igen och ta olika former hos olika arter – en vinge i en insekt, säg, eller en sköld i ett kräftdjur.

"Om en släktstruktur inte längre behövs, trunkerar eller reducerar naturen förmodligen bara den vävnaden snarare än att ta bort den helt. Men vävnaden finns fortfarande kvar och kan utvecklas igen i senare linjer och framstår för oss som ny", säger Bruce .

"Den här typen av trunkering är förmodligen vanlig i evolutionen eftersom genetiska nätverk är så beroende av varandra," förklarar Bruce. "Om en genetisk väg eller vävnad skulle raderas, skulle någon annan väg eller vävnad påverkas."

"Jag tror att kryptisk uthållighet kan vara en förklaring till många "nya" strukturer, säger Bruce.

Författarna drog sina slutsatser genom att analysera genuttrycksmönster hos flera artropodarter och genom att eliminera andra hypoteser om hur ryggskölden kan ha utvecklats.

"Det gamla, gemensamma ursprunget för alla dessa plattliknande strukturer [i leddjur] antyder att gennätverken som mönstret dessa strukturer är mycket evolverbara och plastiska. De kan generera en fantastisk mängd mångfald," säger Bruce.