Münster. Eine neue Ameisenforschung aus Münster liefert Hinweise darauf, warum sich Ameisen nach dem Aussterben der Dinosaurier so stark ausbreiten konnten. Ein internationales Team um den Biologen Dr. Lukas Schrader von der Universität Münster untersuchte dafür das Erbgut zahlreicher Ameisenarten. Dabei stießen die Forschenden auf auffällige Veränderungen sogenannter springender Gene.
Im Mittelpunkt der Untersuchung stehen sogenannte transponierbare Elemente. Dabei handelt es sich um DNA-Abschnitte, die ihre Position im Erbgut verändern und sich teilweise vervielfältigen können. Früher galten solche mobilen Elemente vor allem als genomische Parasiten. Heute untersucht die Evolutionsforschung jedoch zunehmend, welche Rolle sie bei genetischen Veränderungen spielen können. Das Team verglich die Genome von 163 Ameisenarten. Sie gehören zu zwölf der insgesamt 16 heute bekannten Ameisen-Unterfamilien. Dadurch konnten die Wissenschaftler die Entwicklung der mobilen DNA-Elemente über einen Zeitraum von rund 100 Millionen Jahren nachvollziehen.
Dabei zeigte sich ein auffälliger Zusammenhang. Besonders artenreiche Gruppen weisen vergleichsweise viele solcher Elemente in ihrem Erbgut auf. Zudem rekonstruierten die Forschenden mehrere Phasen mit verstärkter Aktivität. Diese traten bei Vorfahren großer heutiger Ameisengruppen auf, bevor sich daraus besonders viele verschiedene Arten entwickelten. Zeitlich fällt ein wichtiger Teil dieser Entwicklung in das frühe Paläogen. Vor rund 66 Millionen Jahren veränderte der Einschlag eines Asteroiden die Ökosysteme der Erde grundlegend. Zahlreiche Tiergruppen verschwanden, darunter die nicht-vogelartigen Dinosaurier. Gleichzeitig entstanden neue ökologische Möglichkeiten für überlebende Tiergruppen.
Nach Angaben der Universität Münster sprechen die Ergebnisse dafür, dass mobile DNA-Elemente die genetische Grundlage für eine stärkere Diversifizierung der Ameisen mitgeschaffen haben könnten. Einen einfachen Ursache-Wirkungs-Beweis liefert die Untersuchung jedoch nicht. Vielmehr beschreibt sie einen Zusammenhang zwischen Phasen hoher Aktivität dieser Elemente und späterer Artenvielfalt.
Die Studie liefert außerdem Hinweise darauf, wie sich die Veränderungen des Erbguts auf wichtige Eigenschaften der Ameisen ausgewirkt haben könnten. Die Forschenden fanden Zusammenhänge zwischen transponierbaren Elementen und der Vergrößerung bestimmter Genfamilien. Besonders interessant sind dabei Gene für Geruchsrezeptoren. Für Ameisen ist die Wahrnehmung chemischer Signale entscheidend. Sie nutzen Gerüche unter anderem zur Orientierung und zur Erkennung anderer Mitglieder ihrer Kolonie. Außerdem können chemische Signale dabei helfen, das Zusammenleben großer Ameisengemeinschaften zu koordinieren.
Die Forscher bringen die Aktivität mobiler DNA-Elemente deshalb mit Veränderungen dieser genetischen Systeme in Verbindung. Dadurch könnten im Verlauf der Evolution zusätzliche Möglichkeiten für die Verarbeitung chemischer Informationen entstanden sein. Die Studie zeigt allerdings nicht, dass springende Gene allein für die Entwicklung des komplexen Soziallebens verantwortlich waren. Die Ergebnisse passen laut Universität Münster zu Beobachtungen aus anderen Tiergruppen. Auch bei Primaten und Fledermäusen wurden Phasen erhöhter Aktivität transponierbarer Elemente mit Zeiten verstärkter evolutionärer Diversifizierung in Verbindung gebracht.
Heute sind weltweit mehr als 15.000 Ameisenarten bekannt. Damit gehören Ameisen zu den erfolgreichsten Gruppen sozial lebender Insekten. Die neue Untersuchung liefert nun einen möglichen genetischen Baustein für die Erklärung dieser Vielfalt. Die Forschungsarbeit wurde in der Fachzeitschrift Science Advances veröffentlicht. Beteiligt waren Wissenschaftler mehrerer Forschungseinrichtungen. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft unterstützte das Projekt finanziell.
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