Posted in: Biologie, Genetik 8. Juni 2012 13:20 Weiter lesen →

Insekten: Hox-Gene ermöglichen Artenvielfalt

Insekten machen mehr als 70 Prozent aller Tierarten aus. Betrachtet man nur die auf dem Land Lebenden, sind es sogar mehr als 80 Prozent. Ihren Erfolg sollen die Insekten einem vergleichsweise einheitlichen, im Detail jedoch sehr anpassungsfähigen genetischen Bauplan verdanken. Es gebe einen Zusammenhang zwischen der Vielfalt der Insekten und den evolutionären Veränderungen der sogenannten Hox-Gene, sagen Wissenschaftler der Tierärztlichen Hochschule Hannover.

Königslibelle Königslibelle der Gattung Anax, Foto: D. Maibaum, Tierärztliche Hochschule Hannover

Die Hox-Gene legen in höheren Tieren fest, wie die Körperlängsachse aufgebaut ist. Die Gene besitzen eine sogenannte Homöobox, einen 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 nicht sehr stark verändert hat. Die Forscher aus Hannover haben eine Korrelation zwischen der Evolutionsgeschwindigkeit der Homöobox und dem Entstehungstempo der Insektenvielfalt entdeckt.

Für ihre Studie hat eine Arbeitsgruppe um Heike Hadrys vom Institut für Tierökologie und Zellbiologie die Evolutionsgeschwindigkeit in der Homöobox errechnet. 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 – rund 150 Millionen Jahre nach den Weichtieren und etwa 200 Millionen Jahre vor den Säugetieren. Gegenüber den Insekten zeigen diese anderen Tiergruppen eine deutliche langsamere Evolutionsgeschwindigkeit in den Hox-Genen. Die bedeute eine deutlich geringere Evolutionsgeschwindigkeit von neuen Tierarten, schreiben die Forscher in einer Veröffentlichung in PLoS ONE.

„Bereits kleine Änderungen in der Regulationsregion der Hox-Gene können sichtbare Veränderungen im Körperbauplan entlang der Kopf-, Rumpf- und Schwanzachse bewirken“, sagt Heike Hadrys; „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 ihre Arbeitsgruppe jetzt die Entstehung des Insektenflügels und somit des Fliegens. Erste Untersuchungen an Libellen zeigen, dass auch hier ein wichtiger Schlüssel in den Hoxgenen liegen könnte. Demnach stehen die Libellen am Anfang der geflügelten Insekten.

Forschung: Heike Hadrys u.a.,Institut für Tierökologie und Zellbiologie der Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo), veröffentlicht in PLoS ONE, 8.6.2012

WWW:
Veröffentlichung in PLoS ONE
Institut für Tierökologie und Zellbiologie (ITZ)

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