Die Evolutionsgeschichte der Wespen, Bienen und Ameisen erstmals entschlüsselt

Honigbiene Apis mellifera Oliver Niehuis

Mit über 150.000 bekannten Arten stellen Wespen, Bienen und Ameisen, die sogenannten Hautflügler (Hymenoptera), eine der artenreichsten und bekanntesten Insektengruppen dar. Viele Hautflügler haben eine große wirtschaftliche Bedeutung als Bestäuber von Nutzpflanzen oder als Gegenspieler von Schadinsekten.

Nun ist es einem internationalen Team von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern unter Leitung von Forschern aus Bonn, Freiburg und Stuttgart gelungen, in einer Studie die Entstehungsgeschichte der Hautflügler zu klären und die wichtigsten Evolutionsschritte in der Gruppe zeitlich präzise einzuordnen. Die Arbeit der Biologen wurde in der renommierten Fachzeitschrift Current Biology veröffentlicht und entstand im Rahmen der internationalen Forschungsinitiative 1KITE (1K Insect Transcriptome Evolution; http://www.1kite.org).

Die Ergebnisse der Wissenschaftler liefern grundlegend wichtige Erkenntnisse zur Entwicklung der Artenvielfalt und zur Entstehung von ökologischen Wechselbeziehungen zwischen Hautflüglern und anderen Tieren sowie Pflanzen.

Der aufwändig rekonstruierte neue Stammbaum der Hautflügler erlaubte insbesondere den Ursprung der parasitoiden Lebensweise – eine Form von Parasitismus, bei der sich die Larven der Hautflügler von einem Wirtstier ernähren, das dadurch stirbt – zu klären. Parasitoide Hautflügler tragen in erheblichem Maße zum Erhalt des ökologischen Gleichgewichts auf der Erde bei.

Die geschieht z. B. durch die Regulation der Bestände pflanzenfressender Insektengruppen, die sich ohne gegensteuernde parasitoide Wespen unter Umständen explosionsartig vermehren würden. Die Ergebnisse der Forscher legen nahe, dass sich das Heer der heute existierenden parasitoiden Hymenopteren von einem Vorfahren ableitet, der vermutlich bereits vor 247 Millionen Jahren als Holzschädling die Erde bewohnt hat. Wichtig ist hierbei für die Forscher der Übergang von Pflanzen- oder Holzfressern zu parasitoiden Wespen, die sich von anderen Insekten ernähren.

„Ohne Hautflügler sähe unsere Welt völlig anders aus“, erklärt Ralph S. Peters, Leiter der Sektion Hautflügler am Zoologischen Forschungsmuseum Alexander Koenig – Leibniz-Institut für Biodiversität der Tiere in Bonn. „Auch der Mensch hätte, wenn – hypothetisch gesprochen – die Hautflügler von der Erde verschwänden, sehr große Schwierigkeiten bei der Nahrungssicherung und wahrscheinlich auch beim Überleben.“

Das neue Wissen um den Ablauf der Evolutionsgeschichte der Bienen, Wespen und Ameisen leistet einen wesentlichen Beitrag zur biologischen Grundlagenforschung und beantwortet, warum einige Hautflüglergruppen evolutionäre Erfolgsmodelle wurden und andere nicht.

„Wir wollen ganz generell verstehen, wie die Evolution dieser artenreichen Gruppen abgelaufen ist und benötigen zudem die Ergebnisse, um den direkten Nutzen der Hautflügler für die Menschen richtig einordnen, würdigen und eventuell optimieren zu können“, erläutert Oliver Niehuis, Professor für Ökologie, Evolutionsbiologie und Biodiversität an der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg.

Die Gruppe der parasitoiden Wespen dominiert in ihrer Artenanzahl die Hautflügler, doch hat eine andere Gruppe den größten Bekanntheitsgrad erlangt: die einen Stachel tragenden Stechimmen. Dazu gehören u. a. die sozialen Faltenwespen, die Bienen und Ameisen. Die Arbeit der Forscher wirft auch Licht auf die Entstehungsgeschichte dieser Gruppe, deren unmittelbare Vorfahren nach den nun vorliegenden Daten vermutlich bereits vor über 190 Millionen Jahren wussten, sich mit Stichen zu wehren.

„Die Entstehung der großen Vielfalt an Formen, Farben, Lebensweisen und genetischen Variationen, die die Hautflügler hervorgebracht haben, ist etwas, das wir seit Jahrhunderten versuchen zu verstehen“, sagt Lars Krogmann, Experte für Hautflügler am Naturkundemuseum Stuttgart. „Mit dieser Arbeit, in der wir die neuesten Techniken und Methoden im Labor und aufwändige Analysen nutzen, sind wir jetzt bei dieser Insektengruppe ein großes Stück vorangekommen.“

Um zu den veröffentlichten Ergebnissen zu gelangen, haben die Wissenschaftler die Information von über 3.000 Genen in mehr als 150 unterschiedlichen Arten von Hautflüglern verglichen und ausgewertet. Zudem wurden Fossilbelege in die Analysen einbezogen, die eine Datierung der Stammbäume erlauben. Damit konnten auch Aussagen über das Alter der verschiedenen Hautflüglergruppen gemacht werden. Für alles, was die Forscher bisher noch nicht wissen, stellt die Arbeit ebenfalls einen wichtigen Rahmen dar, beispielsweise um zukünftige Erkenntnisse aus der vergleichenden Erbgutforschung (Genomik und Genetik) richtig zu interpretieren.

Quelle:

Peters RS, Krogmann L, Mayer C, Donath A, Gunkel S, Meusemann K, Kozlov A, Podsiadlowski L, Petersen M, Lanfear R, Diez PA, Heraty J, Kjer KM, Klopfstein S, Meier R, Polidori C, Schmitt T, Liu S, Zhou X, Wappler T, Rust J, Misof B, Niehuis O. 2017. Evolutionary history of the Hymenoptera.
Current Biology 27, 1–6
http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2017.01.027

Gemeinsame Pressemitteilung
Zoologisches Forschungsmuseum Alexander Koenig
Naturkundemuseum Stuttgart
Universität Freiburg

Kontakt:

Dr. Ralph S. Peters
Leiter Sektion Hymenoptera
Zoologisches Forschungsmuseum Alexander Koenig – Leibniz-Institut für Biodiversität der Tiere
Adenauerallee 160, 53113 Bonn
Tel: 0228 / 9122-290
Email: r.peters@leibniz-zfmk.de

Prof. Dr. Oliver Niehuis
Leiter des Lehrstuhls Ökologie, Evolutionsbiologie und Biodiversität
Abteilung Evolutionsbiologie und Ökologie
Institut für Biologie I (Zoologie)
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Hauptstraße 1, 79104 Freiburg
Tel.: 0761 / 203-2506
Email: oliver.niehuis@biologie.uni-freiburg.de

Dr. Lars Krogmann
Entomologe, Experte und Kurator für Hautflügler
Naturkundemuseum Stuttgart
Rosenstein 1
70191 Stuttgart
Tel: 0711 / 8936-219
Email: lars.krogmann@smns-bw.de

Das Zoologische Forschungsmuseum Alexander Koenig — Leibniz-Institut für Biodiversität der Tiere hat einen Forschungsanteil von mehr als 75 %. Das ZFMK betreibt sammlungsbasierte Biodiversitätsforschung zur Systematik und Phylogenie, Biogeographie und Taxonomie der terrestrischen Fauna. Die Ausstellung „Unser blauer Planet“ trägt zum Verständnis von Biodiversität unter globalen Aspekten bei.

Zur Leibniz-Gemeinschaft gehören zurzeit 91 Forschungsinstitute und wissenschaftliche Infrastruktureinrichtungen für die Forschung sowie drei assoziierte Mitglieder. Die Ausrichtung der Leibniz-Institute reicht von den Natur-, Ingenieur- und Umweltwissenschaften über die Wirtschafts-, Sozial- und Raumwissenschaften bis hin zu den Geisteswissenschaften. Leibniz-Institute arbeiten strategisch und themenorientiert an Fragestellungen von gesamtgesellschaftlicher Bedeutung Bund und Länder fördern die Institute der Leibniz-Gemeinschaft daher gemeinsam.

Näheres unter www.leibniz-gemeinschaft.de

Die Albert-Ludwigs-Universität Freiburg wurde 1457 gegründet und genießt in Lehre, Forschung und Weiterbildung einen exzellenten Ruf. In bundesweiten Wettbewerben ist sie vielfach ausgezeichnet worden. Zehn Nobelpreisträger haben an ihr geforscht und gelehrt. Heute kennzeichnet eine Mischung aus traditionellen Fächern und moderner Technologie die Universität. 170 Millionen Euro Drittmittel jährlich dokumentieren ihre Forschungsstärke. Das Studienangebot der Volluniversität reicht von der Informationstechnologie über Medizin und Naturwissenschaften bis hin zu Geistes- und Sozialwissenschaften. Mehr als 25.000 Studierende sind an ihr eingeschrieben.

Näheres unter http://www.uni-freiburg.de

Das Naturkundemuseum Stuttgart ist eines der größten naturkundlichen Forschungsmuseen in Deutschland mit einer international bedeutenden Sammlung. Diese wertvollen Archive des Lebens und der Artenvielfalt bilden die Basis für biosystematische Forschungsarbeit. Die Verbindung von naturkundlicher Forschung und breit gefächerter Wissensvermittlung ist das Kennzeichen des Museums. Das Naturkundemuseum Stuttgart ist in einer Vielzahl von internationalen Forschungsprojekten tätig und hat eine große Expertise im Bereich der Artenerfassung, Artenbestimmung und der Erforschung von Ökosystemen.

Näheres unter www.naturkundemuseum-bw.de

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