Insekten entstanden vor mehr als 479 Millionen Jahren und machten über 50 % aller beschriebenen lebenden Tiere auf der Erde aus. Diese alte Linie zeigt eine bemerkenswerte Vielfalt in Bezug auf Entwicklung, Verhalten, soziale Organisation und Ökologie, ist aber nicht darauf beschränkt. Einige Studien haben argumentiert, dass die Symbionten von Wirtsinsekten wesentlich zur Diversifizierung von Insekten beitragen.
Eine neue Studie legt nahe, dass Mikroben und Pflanzen Insekten einen evolutionären Vorteil verschafft haben könnten, indem sie Gene horizontal an sie weitergegeben haben Gentransfer. Der horizontale Gentransfer (HGT) ist eine wichtige evolutionäre Kraft, die prokaryotische und eukaryotische Genome formt.
Die Studie berichtet, dass mehr als 1,400 Gene von 218 Insektenarten, darunter Schmetterlinge und Motten, von Bakterien, Viren, Pilzen und Pflanzen stammen. Indem Insekten in die Lage versetzt werden, vorteilhafte Gene zu erwerben Paarungsverhalten, Ernährung, Entwicklung und Anpassung an die Umwelt, für die diese Gene möglicherweise entscheidend waren Evolution der Insekten.
Der leitende Autor Xing-Xing Shen, ein Evolutionsbiologe an der Zhejiang-Universität in Hangzhou, China, sagte: „Frühere Studien haben gezeigt, dass HGT dazu beigetragen haben könnte Artenvielfalt der Insekten, aber niemand wusste, welche große Rolle es in diesem Prozess spielt. Da für unsere Analyse viele hochwertige Insektengenome zur Verfügung stehen, dachte ich, dass jetzt ein guter Zeitpunkt ist, um systematisch zu untersuchen, wie verbreitet HGT bei Insekten ist.“
Für diese Studie sammelten die Wissenschaftler 218 hochwertige Insektengenomproben, die 11 von 19 artenreichen Insektenordnungen repräsentieren. Anhand der Daten erstellten sie einen Evolutionsbaum und identifizierten deplatzierte Gene, die häufiger in nicht-tierischen Genomen zu finden sind. Sie untersuchten auch die Faktoren, die zum Schicksal von HGT in Insekten beitragen.
Shen sagte, „Überall, wo wir hinsahen, gab es HGT-Events. Wir wissen jedoch nicht, ob diese Genübertragungen für die Insekten von Vorteil sind, oder sogar die Funktionen für die meisten dieser Gene.“
Jianhua Huang, der an der Zhejiang-Universität Insektengenfunktionen untersucht, sagte: „Shen kam mit einer Liste von mehr als 1,400 Genen in mein Büro, und wir mussten uns entscheiden, wo wir anfangen sollten.“
Wissenschaftler validierten die Funktion des am weitesten verbreiteten fremden Gens ohne bekannte Funktionen bei Insekten: LOC105383139. Dieses Gen wurde von einem Spender der Bakteriengattung Listeria horizontal in fast alle Motten und Schmetterlinge eingeführt. Dies bedeutet, dass dieses Gen seit der Zeit von im Genom verbleibt Motten' und der gemeinsame Vorfahre der Schmetterlinge vor mehr als 300 Millionen Jahren.
Als sie dieses alte Gen aus Kohlmotten löschten, stellten sie fest, dass Motten, denen dieses Gen fehlte, nicht viele lebensfähige Eier produzieren konnten.
Huang sagt, „Dann fanden wir heraus, dass das Gen das männliche Balzverhalten beeinflusst.“
Wissenschaftler planen außerdem, weiter zu erforschen, wie dieses Gen Insekten hilft, sich effektiver zu paaren, und ob es als Werkzeug zur Schädlingsbekämpfung genutzt werden kann.
Journal Referenz:
- Yang Li, Zhiguo Liu et al. HGT ist bei Insekten weit verbreitet und trägt zur männlichen Balz bei Schmetterlingen bei. Zelle, 2022; DOI: 10.1016 / j.cell.2022.06.014
