Mirmecophile Käfer - ein neues Beispiel für vorhersagbare Evolution • Alexander Khramov • Science News zu den "Elementen" • Evolution, Entomologie

Murmekophile Käfer – ein neues Beispiel für vorhersagbare Evolution

Abb. 1. A – freilebende Stafilinida Käfer Aleocharinae, B – Stafilinida-Myrmekophile AleocharinaeParasiten auf Nomadenameisen, C – Stafilinida Ecitophya und sein Besitzer ist eine Nomadenameise Eciton (Peru) D – Stafilinida Rosciszewskia und sein Besitzer ist eine Nomadenameise Aenictus (Malaysia), E – Stafilinida Beyeria und sein Besitzer ist eine Nomadenameise Neivamyrmex (Ecuador). Abbildung aus dem besprochenen Artikel inAktuelle Biologie

Molekulare phylogenetische Analyse von Wissenschaftlern aus Japan und den Vereinigten Staaten zeigten, dass ähnliche Veränderungen in der Morphologie von Stafiliniden Aleocharinaemit nomadischen Ameisen verbunden sind, sind mindestens 12 Mal unabhängig voneinander entstanden. Folglich handelte die Evolution in diesem Fall auf eine vorhersehbare Weise: Um mit nomadischen Ameisen zusammenzuleben, mussten sich nicht verwandte Taxa auf den gleichen Standard erheben.

Als Mitte des 20. Jahrhunderts klar wurde, dass neben der natürlichen Selektion zufällige genetische Variabilität eine wichtige Rolle im Evolutionsprozess spielt, begannen theoretische Biologen über die fundamentale Unvorhersehbarkeit des Evolutionsverlaufs zu sprechen. So schrieb der französische Biochemiker und Nobelpreisträger Jacques Monod in seinem Buch "Accident and necessity" (1971): "Reiner Zufall, absolut frei, aber blind,Auf dem Fundament des großen Gebäudes der Evolution: Dies ist die zentrale Position der modernen Biologie – nicht mehr eine der möglichen oder vorstellbaren Hypothesen. Heute ist dies die einzig mögliche Hypothese. "Oder, wie die berühmte Aussage des amerikanischen Paläontologen Stephen Jay Gould sagt, wenn wir die Evolution zurück" spulen "und wieder starten, werden wir eine organische Welt bekommen, die dem, was wir jetzt sehen, nicht sehr ähnlich ist. (Siehe SJ Gould 1989. Wundervolles Leben: Der Burgschiefer und das Wesen der Geschichte).

In den letzten Jahren haben jedoch verschiedene Beispiele für Konvergenz gezeigt, dass sich die Evolution nicht so unvorhersehbar verhält, wie es die Fans des Falles Seiner Majestät gerne hätten. Zum Beispiel erschienen elektrische Organe unabhängig voneinander in sechs verschiedenen Fischgruppen – und bei allen veränderte sich die Expression der gleichen Gene in ähnlicher Weise (siehe: Elektrische Organe in verschiedenen Fischgruppen werden durch ähnliche Gene reguliert, Elementy, 01.07.2014). Es stellt sich heraus, dass die Evolution nicht wie gewünscht verlaufen kann – die anfängliche Organisation des Ahnentyps erlaubt es, vorherzusagen, welche Änderungen in seinen Nachkommen unter bestimmten Bedingungen auftreten werden. Die Autoren einer Studie über die myrmekophilen Käfer Stafilinidae kamen zu einem ähnlichen Schluss.Mirmecophiles sind Organismen, die eng mit Ameisen verwandt sind und in der Regel auf ihre Kosten leben.

Stafilinida (Staphylinidae) ist eine der größten Familien des Tierreichs und zählt mehr als 60 Tausend Arten in 32 Unterfamilien, und es gibt mehr Myrmecophiles unter ihnen als unter allen anderen Insekten zusammen. Besonders viele myrmekophile Käfer gehören dazu Aleocharinae, die größte Unterfamilie Stafilinid (etwa 16 Tausend Arten). Unter ihnen ist das berühmte Lomekhaus, das ahnungslose Ameisen füttern und für ihre Nachkommenschaft halten. Im Aussehen von Lomehuz und den meisten anderen Stafiliniden-Myrmekophilen dieser Unterfamilie gibt es jedoch nichts mit Ameisen zu tun – sie sehen ungefähr so ​​aus wie die typischen freilebenden Stafiliniden.

Aber da ist in der Aleocharinae drei Dutzend Gattungen, von denen erwachsene Käfer ihren Wirten sehr ähnlich sind, aufgrund eines verengten Abdomens, das einem Ameisenstiel ähnelt, länglichen Gliedmaßen und von Formantennen mit einem länglichen ersten Segment (Abb. 1). Diese Käfer parasitieren auf Nomadenameisen der Alten und Neuen Welt.Einige Forscher haben alle diese Gattungen im Stamm vereint Dorylomimini, angenommen, dass sie alle von einem einzigen Vorfahren abstammten, der den Vorfahren der Nomadenameisen parasitisierte Dorylinae. Da alle neuen Generationen nomadischer Ameisen gebildet wurden, nahm die Diversität der mit ihnen assoziierten Staphiliniden zu (siehe C. H. Seevers 1965). Systematik, Evolution und Zoogeographie staphylinischer Käfer, die mit Armeeameisen (Coleoptera, Staphylinidae)).

Jüngste Forschungen von Wissenschaftlern aus Japan und den Vereinigten Staaten zeigten jedoch, dass dies nicht der Fall war. Stafilinidae, die nicht durch enge Verwandtschaft verwandt sind, haben sich unabhängig von den Nomadischen Ameisen angesiedelt, während sie das gleiche Ameisenähnliche Aussehen erhalten haben. Um dies zu beweisen, haben Wissenschaftler Staphiliniden, die mit 5 von 7 Gattungen nomadischer Ameisen assoziiert sind, gesammelt Dorylinae. Es war nicht so einfach, dies zu tun – manchmal gibt es einen mirmekofil für 5.000 Ameisen, und um ihn in einer Ameisensäule auf dem Marsch zu erkennen, braucht man ein scharfes Auge. Durch den Vergleich der gesammelten Staphilinide an mehreren nukleären und mitochondrialen Genen mit anderen Gattungen der Unterfamilie fanden die Autoren des Artikels heraus, dass die Ameisenform Staphyliniden ist. Aleocharinae unabhängig erworben mindestens 12 mal (Abb. 2)!

Abb. 2 Molekulares Kladogramm der Unterfamilie der Stafilinidenkäfer Aleocharinae. Nummeriert und markiert in orange Taxa, die Ameisenform erworben haben, orange Pfeile zeigen Sie auf ihre Wirtsameisen. Abbildung aus dem besprochenen Artikel in Aktuelle Biologie

Gemäss den Daten der molekular-phylogenetischen Analyse lebte der letzte gemeinsame Vorfahr des Staphylinid-Mirmecophilus vor nomadischen Ameisen vor 105 Millionen Jahren – ungefähr in der Mitte der Kreidezeit (Abb. 3). Zum Vergleich existierte der letzte Vorfahre der Maus und des Menschen vor 75 Millionen Jahren (siehe A. T. Chinwalla et al., 2002).). Stellen Sie sich jetzt vor, dass einige Ratten, Makaken, Lemuren und Hamster 12 mal hintereinander miteinander sprachen und nicht wie zwei Wassertropfen ähnlich einer Schildkröte wurden. Aber genau das ist mit Stafilinidami passiert Aleocharinae – jedes Mal von der Kollision von Vertretern dieser Unterfamilie mit die Nomadenameisen erreichten das gleiche Ergebnis. Nun, wie soll man nicht über die Vorhersagbarkeit der Evolution reden?

Abb. 3. Geschätzte Zeit der Abweichung der Taxa von Stafiliniden Aleocharinae. Nummeriert und markiert in orange Taxa, die Ameisenform erworben haben. Ma ist vor einer Million Jahren. Abbildung aus dem besprochenen Artikel in Aktuelle Biologie

Vielleicht ist der springende Punkt, dass das Leben in den Familien der nomadischen Ameisen einen sehr großen Grad der Integration in ihr "Leben" bedeutet.Stafiliniden müssen ständig ihren Herren hinterhergehen, sie lecken und säubern die Ameisen, so wie die Ameisen miteinander tun, schließlich essen die Staphyliniden, auf Augenhöhe mit dem Rest der Familie, die Beute, die die Jäger mitbringen. Manchmal, wenn sie an einen neuen Ort reisen, zwingen sie die Ameisen, sich selbst zu tragen. Damit die Ameisen bei all diesen Manipulationen die Betrüger nicht durch Berührung erkennen, müssen sie die Umrisse des Körpers so weit wie möglich unter ihren Herren nachahmen.

Gemessen an molekularen Daten, die Entstehung von modernen Gattungen Stafillinid Aleocharinaemit nomadischen Ameisen verbunden, im Paläozän und Eozän aufgetreten. Laut den Fossilienbeständen ist zu dieser Zeit die Zahl der Ameisen in den Ökosystemen stark angestiegen. Dies kann zum Beispiel durch Einschluss in Bernstein verfolgt werden. Selbst im birmanischen Bernstein, dessen Alter etwa 100 Millionen Jahre beträgt (Mittelkreide), sind die Funde von Ameisen selten. Im Baltischen Bernstein (Spätes Eozän) nimmt deren Anzahl dramatisch zu. Nun, im miozänen mexikanischen und dominikanischen Bernstein übersteigt die Anzahl der Ameisen bereits die Grenze.

Viele Invertebraten verloren bei dieser Ameisenentwicklung, nicht aber die Stafiliniden. Aleocharinae – dank der Anwesenheit einer speziellen Tergaldrüse am Ende des Bauches lernten sie, das Verhalten der Ameisen zu manipulieren, was ihnen die verlockenden Möglichkeiten der Myrmecophilia eröffnete – das Leben auf alles bereit.

Quelle: Munetoshi Maruyama, Joseph Parker. Tief-Zeit Konvergenz in Rove Beetle Symbionts der Armee Ameisen // Aktuelle Biologie. 2017. V. 27. S. 920-926.

Siehe auch über andere myrmekophile Käfer, die auf Nomaden Ameisen parasitieren:
1) Käferkäfer, "Elements", 15.02.2017.

Über vorhersehbare Evolution:
1) Die Methoden der Anpassung von Bakterien an unterschiedliche Temperaturen haben sich als vorhersehbar erwiesen, "Elements", 16.03.2017.

Alexander Khramow


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