Erste vollständige Genomsequenzierung einer Kamelhalsfliege

Die erste vollständige Entschlüsselung des Erbguts der Schwarzhalsigen Kamelhalsfliege (Venustoraphidia nigricollis) ermöglicht neue Einblicke in die Evolution dieser „lebenden Fossilien“.
(c) Harald Bruckner

Sie haben eine auffällige Gestalt, sind tagaktive, räuberische Insekten und kommen auch in unseren Breitengraden vor. Zu weiterer Bekanntheit hat den Kamelhalsfliegen (Raphidioptera) die Kür der Schwarzhalsigen Kamelhalsfliege zum „Insekt des Jahres 2022“ verholfen. Dennoch werden diese zierlichen Vertreter der Netzflüglerartigen häufig übersehen. Wissenschaftler*innen aus Frankfurt, Müncheberg und Wien haben nun erstmals das Erbgut einer Kamelhalsfliege vollständig analysiert. Die Daten geben Einblick in die evolutionäre Entwicklung dieser Insektenordnung und ermöglichen genomische Vergleiche.

Sie haben eine auffällige Gestalt, sind tagaktive, räuberische Insekten und kommen auch in unseren Breitengraden vor. Zu weiterer Bekanntheit hat den Kamelhalsfliegen (Raphidioptera) die Kür der Schwarzhalsigen Kamelhalsfliege zum „Insekt des Jahres 2022“ verholfen. Dennoch werden diese zierlichen Vertreter der Netzflüglerartigen häufig übersehen. Wissenschaftler*innen aus Frankfurt, Müncheberg und Wien haben nun erstmals das Erbgut einer Kamelhalsfliege vollständig analysiert. Die Daten geben Einblick in die evolutionäre Entwicklung dieser Insektenordnung und ermöglichen genomische Vergleiche.

Ihren Namen verdanken die meist weniger als zwei Zentimeter großen Kamelhalsfliegen ihrem besonderen Aussehen: Das erste Brustsegment ist stark verlängert, der Kopf ebenfalls lang, beide sind auffallend beweglich und in die Höhe gerichtet. Sehr ähnlich sahen auch schon die Vertreter dieser Insektengruppe aus, die zu Zeiten der Dinosaurier lebten. „Das können wir aus Fossilien schließen, und entsprechend lassen sich die Kamelhalsfliegen auch als ‚lebende Fossilien‘ bezeichnen“, berichtet Prof. Dr. Thomas Schmitt, Direktor des Senckenberg Deutschen Entomologischen Instituts in Müncheberg. „Damals – also vor rund 66 Millionen Jahren – waren diese Insekten viel weiter verbreitet als heute, und es gab auch deutlich mehr Arten. Nach dem folgenreichen Einschlag des riesigen Asteroiden zum Ende der Kreidezeit und den anschließenden klimatischen Veränderungen überlebten jedoch nur diejenigen Arten, die sich an die dann kälteren Temperaturen anpassen konnten“, so Schmitt weiter. Alle der etwa 250 heute bekannten Arten kommen ausschließlich auf der Nordhalbkugel vor, davon zehn in Deutschland.

Die Larven der Schwarzhalsigen Kamelhalsfliege (Venustoraphidia nigricollis), hier im mittleren Stadium von etwa einem Jahr, ernähren sich unter anderem von den Eiern und Larven von Schadinsekten wie dem Borkenkäfer.
Die Larven der Schwarzhalsigen Kamelhalsfliege (Venustoraphidia nigricollis), hier im mittleren Stadium von etwa einem Jahr, ernähren sich unter anderem von den Eiern und Larven von Schadinsekten wie dem Borkenkäfer. (c) Harald Bruckner

Für die aktuelle Studie, die in der Fachzeitschrift „Journal of Heredity“ erschien, untersuchten die Wissenschaftler*innen die Schwarzhalsige Kamelhalsfliege (Venustoraphidia nigricollis), die in Europa weit verbreitet ist. „Die Analyse ihres Genoms ist die erste vollständige Sequenzierung des Erbguts einer Kamelhalsfliege. Damit steht nun eines der wenigen Referenzgenome für die Gruppe der Netzflüglerartigen zur Verfügung“, betont Dr. Magnus Wolf, Erstautor der Studie und seit seiner Promotion am Senckenberg Biodiversität und Klima Forschungszentrum nun wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Evolution und Biodiversität der Universität Münster. „Mit den 669 Millionen Basenpaaren haben wir einen riesigen Datensatz, an dem wir versuchen werden zu verstehen, welche genetischen Anpassungen es diesen ‚lebenden Fossilien‘ ermöglichten, den Einschlag des Asteroiden zu überleben.“ Die Daten des filigranen Insekts wurden im Laborzentrum des hessischen LOEWE-Zentrums für Translationale Biodiversitätsgenomik erhoben, das bei der Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung in Frankfurt am Main angesiedelt ist.

„Die Ergebnisse erlauben nun, die stammesgeschichtliche Analyse der Kamelhalsfliegen unter deutlich verbesserten Rahmenbedingungen weiter zu erforschen“, berichtet Prof. Dr. Ulrike Aspöck, Entomologin an der Universität Wien sowie am Naturhistorischen Museum Wien und Expertin unter anderem für Kamelhalsfliegen. „Sie zeigen auch, dass es zwischen unterschiedlichen Kamelhalsfliegenarten nach dem Asteroiden-Einschlag vermutlich noch zu genetischem Austausch gekommen ist, denn die Genome der einzelnen Arten sind nicht komplett nach ihrer eigentlichen Verwandtschaft ‚sortiert‘. Unsere Ergebnisse sind ein großer Fortschritt für die Erforschung der Kamelhalsfliegen, sie zeigen aber auch, dass wir noch viel Forschungsarbeit vor uns haben, bis wir die Abstammung in dieser uralten Insektengruppe wirklich verstanden haben werden“, erläutert Aspöck.

Den größten Teil ihres Lebens, meist zwei oder mehr Jahre, verbringen Kamelhalsfliegen als Larven. Sie ernähren sich in dieser Zeit vor allem von Eiern und Larven anderer Insekten, darunter auch Schadinsekten wie zum Beispiel Apfelwickler und Borkenkäfer. Wenn sie schließlich im Frühsommer schlüpfen, stehen ebenfalls andere kleine, weichhäutige Insekten, besonders Blattläuse und Schildläuse, auf ihrem Speiseplan. Sie selbst werden von Vögeln, zum Beispiel dem Specht, Spinnen und weiteren Insektenfressern erbeutet. Während Kamelhalsfliegen ihre Eier in Borken von Bäumen und in Totholz ablegen, halten sich die ausgewachsenen tagaktiven Tiere überwiegend in den Kronen von Bäumen auf, besonders in lichten Mischwäldern und auch in Obstgärten. Da sie trotz ihrer gut entwickelten Flügel eher schwirren und flattern, bleiben sie ihrem Standort meist treu.

Die Schwarzhalsige Kamelhalsfliege wurde zum „Insekt des Jahres 2022“ gewählt und erhielt damit die Rolle der Botschafterin für die Insektenwelt in Deutschland, Österreich und der Schweiz. Die Schirmherrschaft übernahm Österreichs Umweltministerin Leonore Gewessler. Das „Insekt des Jahres“ wird seit 1999 gekürt. Die Idee hierzu stammt von Prof. Dr. Holger Dathe, damaliger Leiter des Senckenberg Deutschen Entomologischen Instituts in Müncheberg. Ein Kuratorium, dem namhafte Insektenkundler*innen und Vertreter*innen wissenschaftlicher Gesellschaften und Einrichtungen angehören, wählt jedes Jahr aus verschiedenen Vorschlägen aus. Das aktuelle „Insekt des Jahres 2024“ ist der unter Naturschutz stehende Stierkäfer (Typhaeus typhoeus).

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Prof. Dr. Thomas Schmitt
Direktor Senckenberg Deutsches Entomologisches Institut Müncheberg (SDEI)
Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung
Tel. +49 (0)33432 73698-3700
thomas.schmitt@senckenberg.de

Originalpublikation:

Publikation in Journal of Heredity:
Magnus Wolf, Carola Greve, Tilman Schell, Axel Janke, Thomas Schmitt, Steffen U. Pauls, Horst Aspöck, Ulrike Aspöck
“The de novo genome of the Black-necked Snakefly (Venustoraphidia nigricollis Albarda, 1891): A resource to study the evolution of living fossils”
https://doi.org/10.1093/jhered/esad074

www.senckenberg.de

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Stephanie Mayer-Bömoser LOEWE-Zentrum Translationale Biodiversitätsgenomik
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