Wageningen: Forscher schließen Wissenslücken über Mehrfachflügler

Von Heuschrecken über Kakerlaken bis hin zu Steinfliegen: Polyneopteren waren die einzige große Linie von geflügelten Insekten mit einer ungeklärten Evolutionsgeschichte bezüglich wichtiger phänotypischer Merkmale wie äußere Form, Sozialverhalten und Lebensstil. Diese Unklarheiten haben weitreichende Konsequenzen für das Verständnis der frühen Evolution von geflügelten Insekten im Allgemeinen. Forscher der Wageningen University & Research haben diese Wissenslücken geschlossen.

Polyneopteren stellen eine der Hauptlinien von geflügelten Insekten (Pterygota) dar, die rund 40.000 lebende Arten in zehn traditionellen Ordnungen umfassen. "Die Entstehung von Insektenflügeln ist ein wichtiges evolutionäres Ereignis. Flügel sind ein wesentlicher Grund, warum Insekten so erfolgreich sind. Aber viele wichtige Aspekte der polyneopterischen Evolution, wie ihre stammesgeschichtlichen Beziehungen, Veränderungen in ihrem äußeren Erscheinungsbild, ihren Lebensraumpräferenzen und ihrem Sozialverhalten, waren ungelöst und ein großes Rätsel in der wissenschaftlichen Erforschung von Insekten", sagt Assistenzprofessorin Sabrina Simon.

Entstehung von geflügelten Insekten

Diese Unklarheiten hatten auch direkte Auswirkungen auf das Verständnis der Evolution von geflügelten Insekten im Allgemeinen, zum Beispiel in Bezug auf die angestammten Lebensräume von Erwachsenen und Jungtieren. Forscher der Wageningen University & Research haben diese Fragen mit einer groß angelegten phylogenomischen Analyse, einer genomischen Studie über die Evolutionsgeschichte und dem Wissen über die Beziehungen zwischen Organismen beantwortet. Sie nutzten die rekonstruierten phylogenetischen Verwandtschaften, um die Entwicklung von 112 Individuen zu verfolgen, die mit dem äußeren Erscheinungsbild und dem Lebensstil von geflügelten Insekten in Verbindung stehen.

Beißende Mundwerkzeuge und gehärtete Vorderflügel

Sabrina Simon: "Unsere Schlussfolgerungen deuten darauf hin, dass die letzten gemeinsamen Vorfahren von Polyneoptera und den geflügelten Insekten ihr ganzes Leben lang terrestrisch waren, was bedeutet, dass sich die Flügel in einer aquatischen Umgebung nicht entwickelt haben. Wir konnten nachvollziehen, wie es vielleicht aussah. Das Aussehen des ersten Polyneopteran-Insekts war hauptsächlich durch angestammte Merkmale gekennzeichnet, wie lange segmentierte Abdominalanhänge und beißende Mundwerkzeuge." Dieser Vorfahre lebte auf dem Boden, was zu verschiedenen Spezialisierungen führte, darunter gehärtete Vorderflügel und einzigartig strukturierte Gelenke.

Leben auf Pflanzen

Jedoch haben sich innerhalb von Polyneoptera mehrere Gruppen getrennt voneinander auf das Leben auf Pflanzen umgestellt. Im Gegensatz zu einer früheren Hypothese fanden die Forscher heraus, dass soziales Verhalten nicht Teil ihrer Erbanlagen ist. In anderen Merkmalen, wie z.B. den beißenden Mundwerkzeugen, zeigt Polyneoptera einen hohen Grad an evolutionärem Konservativismus.

"Es ist wichtig zu wissen, wie sich Polyneoptera entwickelt hat, und mit dieser Forschung kommen wir der Lösung der Geheimnisse der Evolution der Insekten näher", sagt Breen. "Nur mit einer zuverlässigen phylogenetischen Rekonstruktion können wir untersuchen, wie Insektenarten die Ökosysteme beeinflussen und unsere natürlichen Ressourcen erhalten oder gefährden. Dies wird umso wichtiger und dringender, wenn man bedenkt, dass die Zahl der so genannten "Schädlingsarten" zunimmt, gleichzeitig aber die Zahl an nützlicher Insekten durch den Einfluss des Menschen dramatisch zurückgeht."