Menü
Göttinger Tageblatt / Eichsfelder Tageblatt | Ihre Zeitung aus Göttingen
Anmelden
Göttingen Göttinger Forscherteam untersucht Evolution anhand von Facettenaugen
Campus Göttingen

Göttinger Forscherteam untersucht Evolution anhand von Facettenaugen

Partner im Redaktionsnetzwerk Deutschland
10:00 14.01.2021
Facettenaugen bestehen aus hunderten Einzelaugen, den Facetten.
Facettenaugen bestehen aus hunderten Einzelaugen, den Facetten. Quelle: Candy Welz/dpa-Zentralbild/dpa
Anzeige
Göttingen

Ein Auge aus sehr vielen: Wer einem Insekt sehr nahe kommt oder Detailaufnahmen studiert, ist oft fasziniert von den schillernden Augen der fliegenden Tiere. Diese Augen bestehen meist aus hunderten Einzelaugen, den Facetten. Im Verlauf der Evolution ist eine enorme Vielfalt an Augengrößen und -formen entstanden, die eine Anpassung an unterschiedliche Lebensbedingungen darstellen. Unter der Leitung einer Emmy-Noether-Forschergruppe der Universität Göttingen haben nun Wissenschaftler mit Beteiligung der Universität Pablo de Olavide in Sevilla gezeigt, dass diese Unterschiede durch sehr verschiedene Veränderungen im Genom von Essigfliegen hervorgerufen werden können. Die Studie ist in der Fachzeitschrift Molecular Biology and Evolution erschienen.

Nico Posnien, Leiter der Studie. Quelle: Uni Göttingen

Blitzartiger Richtungswechsel

Wer schon Schwebfliegen beim blitzartigen Richtungswechsel in der Luft gesehen hat, hat wahrscheinlich einen Paarungsversuch miterlebt, bei dem das Männchen ein schnell fliegendes Weibchen zielgenau verfolgt. Die riesigen Facettenaugen von Schwebfliegen bestehen aus bis zu 6000 einzelnen Facetten, um diesen speziellen visuellen Anforderungen für Richtungswechsel gerecht werden zu können. Spezielle zum Himmel gerichtete Einzelaugen davon sind besonders hochauflösend. Die Augen der Borkenkäfer sind einfacher aufgebaut: Die meist im Holz lebenden Käfer nutzen kaum visuelle Informationen und haben entsprechend sehr kleine Augen mit höchstens 300 Facetten.

„Diese enorme Vielfalt ist besonders beeindruckend, weil bisherige vergleichende Studien gezeigt haben, dass die Entwicklung von Insektenaugen, und übrigens auch unseren eigenen Augen, durch sehr ähnliche Prozesse und Gene gesteuert wird“, sagt Nico Posnien, Leiter der Studie von der Universität Göttingen. „Es ist demnach spannend zu verstehen, wie angesichts sehr ähnlicher Gene die Vielfalt in der Augengröße und -form entstehen kann.“

Die Facettenaugen der Insekten bestehen oft aus hunderten Einzelaugen. Quelle: Georg Bullinger

Da viele Genprodukte in regulatorischen Netzwerken zusammenarbeiten, um die Entwicklung komplexer Organe zu steuern, stellte sich die Frage, ob ähnliche Unterschiede in der Augengröße durch Veränderungen an vergleichbaren Stellen innerhalb der Netzwerke hervorgerufen werden. Als Modell für ihre Studie nutzten die Forscher verschiedene Arten der Gattung Drosophila, von denen manche als Frucht- oder Obstfliege in der heimischen Küche bekannt sind.

Eine auf Mauritius heimische Drosophila-Art weist bis zu 250 Facetten mehr auf als deren Schwesternart. Obwohl die grundlegenden Entwicklungsvorgänge in beiden untersuchten Arten sehr ähnlich seien, fanden die Forscher in deren Genom zahlreiche Unterschiede, die den beobachteten Unterschieden in der Augengröße zugrunde liegen könnten.

Neues vom Campus in Göttingen

Was ist Campus-Gespräch? Was umtreibt die Forscher? Und was gibt es Neues in der Uni-Stadt Göttingen? Abonnieren Sie den wöchentlichen Campus-Newsletter – und erhalten Sie die Nachrichten direkt ins E-Mail-Postfach.

Mit meiner Anmeldung zum Newsletter stimme ich der Werbevereinbarung zu.

Veränderungen in unterschiedlichen Knoten

Die detaillierte Analyse der Augenentwicklung in beiden Arten deute darauf hin, so die Forscher, dass Veränderungen in einem wichtigen zentralen Knoten des Gennetzwerkes zur Ausbildung deutlich größerer Augen bei der auf Mauritius heimischen Art führen. „Interessanterweise sind in ähnlichen Arbeiten an anderen Drosophila-Arten Veränderungen in ganz anderen Knoten beobachtet worden. Demnach zeigen unsere Daten, dass Unterschiede in der Anzahl der Facetten durch sehr unterschiedliche Mechanismen hervorgerufen werden können“, fasst die Erstautorin der Studie, Elisa Buchberger, die Erkenntnisse zusammen.

Forschung geht weiter

Schon 2020 veröffentlichte die Göttinger Forschergruppe eine Studie. „Diese neuen Daten deuten darauf hin, dass Unterschiede in der Anzahl der Einzelaugen in verschiedenen Drosophila-Arten mehrmals unabhängig in der Evolution entstanden sind“, sagt der damalige Erstautor Micael Reis zu den neuen Ergebnissen. Insgesamt sollen die beiden Studien zu einem besseren Verständnis der Evolution komplexer Organe beitragen. Einige der in der Arbeit etablierten Methoden könnten auch für Studien in der Tier- und Pflanzenzucht angewandt werden, bei denen gezielt nach Veränderungen im Genom gesucht wird, die komplexe Charaktermerkmale – wie Milchproduktion oder Fruchtgrößen – beeinflussen. „In einem nächsten Schritt möchten wir verstehen, ob die unterschiedlich großen Augen einen Einfluss auf das Sehvermögen haben, also im Zusammenhang mit der Lebensweise der verschiedenen Fliegenarten stehen“, sagt Posnien.

Von Lea Lang / r