Эволюционная реконструкция крыльчатых насекомых указывает на то, что крылья появились у общего предка клады Pterygota всего один раз за историю насекомых. Исследование экспертов под руководством Шиюй Ду из Нанкинского педагогического университета опирается на секвенирование геномов поденок, стрекоз и новокрылых и ставит под сомнение более ранние версии о параллельной эволюции крыльев в разных группах. По итогам работы опубликованы выводы о монофилетичности инфракласса новокрылых и сестринских отношениях стрекоз и поденок внутри древнекрылых, а также о том, что общий предок клады, вероятно, обладал крыльями, которые не складывались вдоль брюшка на ранних этапах эволюции. Эти результаты освещены в Proceedings of the National Academy of Sciences.

У двух крупных линий насекомых — древнекрылых (стрекозы и поденки) и новокрылых — крылья развивались независимо после расхождения этих групп. Современная клада Pterygota объединяет всех летающих насекомых и включает как стрекоз и поденок, так и новокрылых. Важно, что у древнекрылых основания крыльев стали жесткими, что повысило качество полета, в то время как новокрылые научились складывать крылья вдоль брюшка, что обеспечило им большую экологическую гибкость и новые способы маскировки. Эти различия заложили фундамент для дальнейшей радиации новокрылых после каменноугольного периода.

Разбор филогенетических связей внутри клады крылатых остаётся предметом дискуссий. Большинство энтомологов соглашается, что инфракласс новокрылых монофилетичен, однако отношения стрекоз и поденок как между собой, так и по отношению к новокрылыми продолжаются обсуждать. По одной из популярных гипотез, стрекозы и поденки входят в инфракласс древнекрылых (Palaeoptera) и образуют сестринские отношения с новокрылыми. Альтернативные версии выделяют кладу Chiastomyaria или Metapterygota, где союзы между группами изменяются. Эти вопросы остаются открытыми.

Методы исследования включали секвенирование геномов 16 видов поденок и доступ к дополнительным данным о геномах или транскриптомах еще 10 видов поденок, 25 видов стрекоз и 44 видов новокрылых. В анализ внесены также геномы шести представителей первичнобескрылых насекомых — трёх древнечелюстных Archaeognatha и трёх щетинохвосток Zygentoma — чтобы получить диапазон филогенетических связей. Авторы обозначили 1367 ортологичных генов, присутствующих в одной копии у каждого вида, на основе которых проведён основной филогенетический расчёт.

По временным оценкам, крона Insecta зародилась в начале ордовика (начало девона), а крона крылатых насекомых — в конце силура — начале девона. Древнекрылые возникли в конце девона — начале карбона, новокрылые — в начале-середине девона. Времена появления стрекоз и поденок также уточняются: стрекозы — середина перми — конец триаса, поденки — конец карбона — середина триаса. Эти хронологические рамки поддерживают идею одного первокрыльного источника для всей группы и позволяют реконструировать путь эволюции, параллельно развившуюся у древнекрылых и новокрылых.

Полученные данные свидетельствуют, что крылья возникли у насекомых единожды — у предка клады Pterygota. По всей видимости, ранние древнекрылые держали крылья открыто и в постоянном полёте, что помогло им охотиться и общаться во время брачных ритуалов. Со временем у древнекрылых они стали крепче у основания, но это не привело к умению складывать крылья. В то же время у новокрылых сформировалась способность складывать крылья, что обеспечило механическую защиту, маскировку и большую экологическую гибкость. Эти различия заложили предпосылки к бурной эволюционной радиации новокрылых после каменноугольного периода.