Sind die Hexapoden monophyletisch?

Die intensiven Bemühungen der letzten Jahre die Verwandtschaftsverhältnisse der Großgruppen der Gliedertiere oder Arthropoden aufzuklären, haben zu einer Reihe widersprüchlicher Hypothesen geführt. Ein besonders heiß diskutiertes Thema ist dabei die phylogenetische Stellung der Insekten oder Hexapoden. In diesem Kontext verdienen die sogenannten "Ur-Insekten" besonderes Interesse. Aktuelle Analysen mitochondrialer Gene kamen zu dem Schluss, dass einige dieser Gruppen gar nicht zu den Insekten gehören. Demnach wären die Insekten nicht monophyletisch, d.h. sie würden nicht auf einen gemeinsamen Vorfahren zurückgehen. Ihre charakteristische Organisation des Körpers in Kopf, Brust und Hinterleib, sowie die Ausstattung mit sechs Beinen wären dann ein Produkt konvergenter Evolution. Die weitere Aufklärung dieser wichtigen phylogenetischen Fragen benötigt einen integrativen Forschungsansatz, der auf einem umfassenden Satz molekularer und morphologischer Daten basiert. Zu diesem Zweck hat unsere Arbeitsgruppe ein Netzwerk mit mehreren internationalen Kooperationspartnern organisiert. Der entscheidende Fortschritt an dieser Initiative ist, dass ein großer Satz von unterschiedlichen Daten an denselben Tierarten erhoben wird und durch die bessere Vergleichbarkeit die Gründe für die Konflikte zwischen verschiedenen Verwandtschaftshypothesen erkannt werden können. Im vorliegenden Projekt sollen Vertreter von Insekten, Krebsen sowie Tausendfüßern analysiert werden. Für die molekularen Untersuchungen verwenden wir einige klassische Gene, die sich für den Zeithorizont der wahrscheinlichen Aufspaltung dieser Gruppen als informativ erwiesen haben; darüber hinaus sollen neue genetische Marker und ein umfassender genomischer Ansatz (EST- Analysen) zur Anwendung kommen. Die morphologischen Untersuchungen fokussieren auf den Thorax, der als wichtigstes gemeinsames Merkmal der Insekten angesehen wird, sowie auf die Architektur des Gehirns. Die Untersuchungen sollen einen wesentlichen Beitrag zur Aufklärung der Verwandtschaftsbeziehungen der Gliedertiere und neue Einblicke in Anfänge der Evolution der erfolgreichsten Tiergruppe liefern. Die Aufklärung dieser Fragen ist von größter Bedeutung für alle Forschungsarbeiten an Insekten, die zur Erklärung ihrer Ergebnisse einen breiteren evolutiven Hintergrund benötigen.

Die intensiven Bemühungen der letzten Dekaden die Verwandtschaftsverhältnisse der Großgruppen der Gliedertiere oder Arthropoden aufzuklären haben zu einer Reihe widersprüchlicher Hypothesen geführt. Ein besonders heiß diskutiertes Thema ist dabei die stammesgeschichtliche Stellung der Insekten oder Hexapoden. Wer sind die nächsten Verwandten innerhalb der Gliedertiere und wie sind Verwandtschaftsverhältnisse der heute noch lebenden Ur-Insekten? Analysen mitochondrialer Gene kamen sogar zum Schluss, dass einige dieser ursprünglichen Gruppen gar nicht zu den Insekten gehören. Demnach wären die Insekten nicht monophyletisch, d.h. sie würden nicht auf einen gemeinsamen Vorfahren zurückgehen.Die Aufklärung dieser basalen Fragen der Stammesgeschichte der Tiere benötigt einen integrativen Forschungsansatz mit umfangreichen molekularen und morphologischen Datensätzen, der nur in Zusammenarbeit mit zahlreichen Experten bewältigbar ist. In der Laufzeit des Projekts liegt die Gründung des internationalen Forschungsprogramms 1KITE zur Erforschung des Stammbaums der Insekten, in dem wir mit mehr als 50 WissenschaftlerInnen aus 8 Nationen zusammenarbeiten (http://www.1kite.org/). An der Konzeption und Organisation dieser Forschungsinitiative war unser Projektteam ganz wesentlich beteiligt. Die Hexapoden erwiesen sich in unseren beiden phylogenomischen Analysen, bei der die Daten von etwa 1000 Genen verwendet wurden, als monophyletische Gruppe. Darüber hinaus hat die neue Hypothese, dass die Insekten mit Krebsen und nicht mit den Tausendfüßlern verwandt sind, durch unsere Arbeiten weitere Unterstützung gefunden. Bezüglich der frühen Stammbaumaufzweigungen der Insekten ergaben die beiden phylogenomischen Analysen überraschenderweise widersprüchliche Ergebnisse. Durch die vertiefte Analyse dieser Konflikte wurde unser Projekt ein Fallbeispiel für die Untersuchung besonders alter Stammbaumknoten. Die morphologischen Untersuchungen fokussierten auf die phylogenetische Analyse von Merkmalen des Kopfes, des Gehirns und verschiedener Extremitäten.Die Untersuchungen konnten einen wesentlichen Beitrag zur Aufklärung der Verwandtschaftsbeziehungen der Gliedertiere und neue Einblicke in Anfänge der Evolution der erfolgreichsten Tiergruppe liefern. Die Aufklärung dieser Fragen ist von größter Bedeutung für alle Forschungsarbeiten an Insekten, die zur Interpretation ihrer Ergebnisse einen breiteren evolutiven Hintergrund benötigen.