Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Genetische Ursache für Artenvielfalt der Insekten

08.06.2012
TiHo-Wissenschaftler zeigen Zusammenhang zwischen evolutionären genetischen Veränderungen und Artenvielfalt

Weltweit machen Insekten mehr als 70 Prozent aller Tierarten aus, auf dem Lande sind sogar mehr als 80 Prozent aller Tiere Insekten - ein einmaliger Evolutionserfolg. Die „Kerbtiere”, wie Insekten auch heißen, haben fast jeden Lebensraum auf der Erde erobert.


Drei von vier Tieren sind Insekten. Die mit Abstand erfolgreichste Tiergruppe auf Erden sind die geflügelten Insekten. Hier gezeigt eine Königslibelle der Gattung Anax, die unter anderem für ihre besonderen Flugleistungen bekannt ist. Einen wesentlichen Anteil an dem Evolutionserfolg der fliegenden Insekten haben vermutlich steuernde Entwicklungsgene aus der Familie der Hox-Gene, die in fliegenden Insekten deutlich schneller evolviert sind als in allen anderen Tiergruppen. Foto: D. Maibaum, TiHo

Privatdozentin Dr. Heike Hadrys und ihre Mitarbeiter aus dem Institut für Tierökologie und Zellbiologie der Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo) haben untersucht, wieso sich so viele unterschiedliche Insektenarten entwickeln konnten. Sie haben herausgefunden, dass der Erfolg der Tiergruppe auf einem vergleichsweise einheitlichen, im Detail jedoch sehr anpassungsfähigen genetischen Bauplan basiert:

Es gibt einen Zusammenhang gibt zwischen der Vielfalt der Insekten und den evolutionären Veränderungen der sogenannten Hox-Gene, die für die Ausbildung der Körperachse verantwortlich sind. In der Fachzeitschrift PLoS ONE berichten die Wissenschaftler über ihre Entdeckung. Die Veröffentlichung wird ab 8. Juni 2012 unter http://dx.plos.org/10.1371/journal.pone.0034682 online abrufbar sein.

Die Hox-Gene legen in höheren Tieren fest, wie die Körperlängsachse (Kopf, Rumpf und Schwanz) aufgebaut ist. Charakteristisch für diese Gene ist, dass sie eine sogenannte Homöobox enthalten - ein DNA-Abschnitt, der die Information für einen speziellen Proteinabschnitt enthält. Die Homöobox ist bei den Hox-Genen aller Tierarten sehr ähnlich. Das bedeutet, dass sie sich in Laufe der Evolution mit großer Wahrscheinlichkeit nicht sehr stark verändert hat. Die Arbeitsgruppe um Heike Hadrys hat eine Korrelation zwischen der Evolutionsgeschwindigkeit der Homöobox und dem Entstehungstempo der Insektenvielfalt entdeckt.

Für ihre Studie hat die Arbeitsgruppe die Evolutionsgeschwindigkeit in der Homöobox errechnet. Die Evolutionsgeschwindigkeit beschreibt das Tempo, mit dem evolutionäre Veränderungen ablaufen. Das können veränderte Sequenzen im Erbgut, das Entstehen neuer Arten oder auch Veränderungen von Form und Größe einzelner Merkmale sein. Die Berechnungen basieren auf dem Vergleich der genetischen Distanzen zwischen verschiedenen Tiergruppen und ihrem Alter, das die Wissenschaftler aus Fossilfunden abgelesen haben.

Insekten haben ihren Siegeszug vor knapp 400 Millionen Jahren angetreten, also 150 Millionen Jahre später als etwa die Mollusken (Weichtiere) und etwa 200 Millionen Jahre früher als die Säugetiere. Gegenüber den Insekten zeigen alle anderen Tiergruppen, von den Weichtieren bis zu den Säugetieren, eine deutliche langsamere Evolutionsgeschwindigkeit in den Hox-Genen und auch eine deutlich geringere Evolutionsgeschwindigkeit von neuen Tierarten. „Eine Beobachtung, die sehr viel Sinn macht“ erklärt Dr. Heike Hadrys „bereits kleine Änderungen in der Regulationsregion der Hox-Gene können sichtbare Veränderungen im Körperbauplan entlang der Kopf-, Rumpf- und Schwanzachse bewirken. Die schnellen Generationsfolgen und die hohen Fortpflanzungsraten bei Insekten sorgen dafür, dass vergleichsweise viele Mutationen in den Hox-Genen in der Auseinandersetzung mit der Umwelt „getestet“ werden können und letztlich in vergleichsweise kurzer Zeit neue überlebensfähige Formen entstehen können.“

Als Fortführung der Studie untersucht die Arbeitsgruppe um Dr. Heike Hadrys jetzt die Entstehung des Insektenflügels und somit des Fliegens. Erste Untersuchungen an Libellen zeigen, dass auch hier ein wichtiger Schlüssel im Studium der Hoxgene zu liegen scheint. Nach den Untersuchungen der Arbeitsgruppe Hadrys stehen die Libellen am Anfang der geflügelten Insekten. Weitere Informationen finden Sie im Internet unter: www.ecolevol.de

Sonja von Brethorst | idw
Weitere Informationen:
http://www.ecolevol.de
http://dx.plos.org/10.1371/journal.pone.0034682

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Sinneswahrnehmung ist keine Einbahnstraße
17.10.2018 | Eberhard Karls Universität Tübingen

nachricht Neuer ALS-Bluttest: Hilfe bei der Differenzialdiagnose und Hinweise auf Krankheitsverlauf
17.10.2018 | Universität Ulm

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Auf Wiedersehen, Silizium? Auf dem Weg zu neuen Materalien für die Elektronik

Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung (MPI-P) in Mainz haben zusammen mit Wissenschaftlern aus Dresden, Leipzig, Sofia (Bulgarien) und Madrid (Spanien) ein neues, metall-organisches Material entwickelt, welches ähnliche Eigenschaften wie kristallines Silizium aufweist. Das mit einfachen Mitteln bei Raumtemperatur herstellbare Material könnte in Zukunft als Ersatz für konventionelle nicht-organische Materialien dienen, die in der Optoelektronik genutzt werden.

Bei der Herstellung von elektronischen Komponenten wie Solarzellen, LEDs oder Computerchips wird heutzutage vorrangig Silizium eingesetzt. Für diese...

Im Focus: Goodbye, silicon? On the way to new electronic materials with metal-organic networks

Scientists at the Max Planck Institute for Polymer Research (MPI-P) in Mainz (Germany) together with scientists from Dresden, Leipzig, Sofia (Bulgaria) and Madrid (Spain) have now developed and characterized a novel, metal-organic material which displays electrical properties mimicking those of highly crystalline silicon. The material which can easily be fabricated at room temperature could serve as a replacement for expensive conventional inorganic materials used in optoelectronics.

Silicon, a so called semiconductor, is currently widely employed for the development of components such as solar cells, LEDs or computer chips. High purity...

Im Focus: Blauer Phosphor – jetzt erstmals vermessen und kartiert

Die Existenz von „Blauem“ Phosphor war bis vor kurzem reine Theorie: Nun konnte ein HZB-Team erstmals Proben aus blauem Phosphor an BESSY II untersuchen und über ihre elektronische Bandstruktur bestätigen, dass es sich dabei tatsächlich um diese exotische Phosphor-Modifikation handelt. Blauer Phosphor ist ein interessanter Kandidat für neue optoelektronische Bauelemente.

Das Element Phosphor tritt in vielerlei Gestalt auf und wechselt mit jeder neuen Modifikation auch den Katalog seiner Eigenschaften. Bisher bekannt waren...

Im Focus: Chemiker der Universitäten Rostock und Yale zeigen erstmals Dreierkette aus gleichgeladenen Ionen

Die Forschungskooperation zwischen der Universität Yale und der Universität Rostock hat neue wissenschaftliche Ergebnisse hervorgebracht. In der renommierten Zeitschrift „Angewandte Chemie“ berichten die Wissenschaftler über eine Dreierkette aus Ionen gleicher Ladung, die durch sogenannte Wasserstoffbrücken zusammengehalten werden. Damit zeigen die Forscher zum ersten Mal eine Dreierkette aus gleichgeladenen Ionen, die sich im Grunde abstoßen.

Die erfolgreiche Zusammenarbeit zwischen den Professoren Mark Johnson, einem weltbekannten Cluster-Forscher, und Ralf Ludwig aus der Physikalischen Chemie der...

Im Focus: Storage & Transport of highly volatile Gases made safer & cheaper by the use of “Kinetic Trapping"

Augsburg chemists present a new technology for compressing, storing and transporting highly volatile gases in porous frameworks/New prospects for gas-powered vehicles

Storage of highly volatile gases has always been a major technological challenge, not least for use in the automotive sector, for, for example, methane or...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

11. Jenaer Lasertagung

16.10.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Dezember 2018

16.10.2018 | Veranstaltungen

Künstliche Intelligenz in der Medizin

16.10.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Sinneswahrnehmung ist keine Einbahnstraße

17.10.2018 | Biowissenschaften Chemie

Space Farming dank Pflanzenhormon Strigolacton

17.10.2018 | Agrar- Forstwissenschaften

Oberflächen mit flexiblen und handlichen Plasmaquellen aktivieren

17.10.2018 | Physik Astronomie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics