In Deutschland leben weit über 35.000 Insektenarten, weltweit sind sogar mehr als eine Million Arten dieser Gliederfüßer bekannt. Zum Vergleich: Es gibt nur rund 5500 Säugetier-Arten weltweit. Was ist das Erfolgsgeheimnis der Insekten? Ein deutsches Forscherteam geht dieser Frage nun nach. Dafür finanziert die Leibniz-Gemeinschaft mit einer Million Euro für drei Jahre eine neue Graduiertenschule.
Die Wissenschaftler wollen die genetische Ausstattung – die Genome – der Insekten untersuchen. Auf diese Weise hoffen sie, den Schlüssel zum biologischen Erfolg der Insekten zu finden. Geleitet wird die "Leibniz Graduate School on Genomic Biodiversity Research" von Prof. Dr. Bernhard Misof am Zoologischen Forschungsmuseum Koenig in Bonn. Darüber hinaus sind weitere Arbeitsgruppen der Universität Bonn und der Universität Münster beteiligt.
Im Zentrum der Forschung der Graduiertenschule steht die Evolution der holometabolen Insekten. Zu dieser Gruppe gehören alle Arten, die sich während der Entwicklung zum erwachsenen Insekt vollkommen umwandeln und dabei ein Puppenstadium durchlaufen. Sie stellen insgesamt über 80 Prozent aller Insektenarten, unter anderem Schmetterlinge, Käfer, Zweiflügler (Fliegen und Mücken) und Hautflügler (Bienen, Wespen und Ameisen).
"Die Formenvielfalt der Insekten, ihre Anpassung an extrem unterschiedliche Umgebungen und ihr vielfältiges Verhalten faszinieren Forscher seit Jahrhunderten", erklärt Prof. Dr. Erich Bornberg-Bauer vom Institut für Evolution und Biodiversität der Universität Münster. "Die holometabolen Insekten sind dabei das absolute Erfolgsmodell der Evolution. Wenn wir verstehen, was auf genomischer Ebene während und nach der Entstehung der Holometabolie passiert ist, sind wir in unserem Verständnis der Evolution der Arten auf unserem Planeten ein ganzes Stück weiter."
Bis jetzt haben Forscher die Genomsequenz von rund 40 Insektenarten entschlüsselt. Diese Arten sind jedoch meist sogenannte Modellorganismen (etwa die Taufliege Drosophila oder der Reismehlkäfer) und solche Arten, die für den Menschen von medizinischer (Stechmücken, Körperlaus) oder wirtschaftlicher Bedeutung sind (Seidenspinner, Honigbiene). Im Rahmen der Graduiertenschule sollen sich nun sieben Doktoranden den Genomen von Arten aus jenen Gruppen zuwenden, die bisher vernachlässigt wurden. Diese zu untersuchen sei jedoch unbedingt notwendig, so die Auffassung der Forscher, um Antworten auf wichtige Fragen geben zu können.
"Wie sah das Genom des Vorfahren der holometabolen Insekten aus und wie wurde es in den Teilgruppen abgewandelt? Warum sind einige Genome mancher Insekten sehr viel größer als die anderer Insekten? Was kann uns der Aufbau der Genome über den Stammbaum der Insekten sagen?" fasst Prof. Dr. Bernhard Misof die Kernfragen der Graduiertenschule zusammen. Prof. Dr. Jes Rust, Paläontologe der Universität Bonn, ergänzt: "Die Bearbeitung der Genome wird uns helfen, unser Verständnis der evolutionären Vergangenheit der Insekten zu verbessern. Wir kombinieren die genomischen Daten mit unserer Kenntnis der Insektenfossilien und werden so ein sehr viel präziseres Bild der Insektenevolution geben können, als das bisher der Fall war."
Die an der Graduiertenschule beteiligten Forscher waren bereits an der Sequenzierung und Analyse der Genome einer Erzwespe, verschiedener Ameisen und zuletzt eines Fächerflüglers beteiligt. Unter ihrer Leitung wird die "Leibniz Graduate School on Genomic Biodiversity Research" eine neue Generation von Biologen ausbilden, die sowohl in klassischen als auch in modernen Methoden der Biologie fundierte Kenntnisse besitzt und die diese sinnvoll zu verbinden weiß.
