DFG-Schwerpunktprogramm: "Stammesgeschichte der Tiere – Deep Metazoan Phylogeny"

Es ist schon paradox: Da kennt man das gesamte Genom der Fruchtfliege, weiß aber nicht, wer ihre nächsten Verwandten sind. Auch über die evolutionäre Herkunft von Insekten im Allgemeinen ist wenig bekannt. Ist die Ordnung, in die wir Menschen die Natur einsortiert haben, womöglich willkürlich und unzutreffend? Diese Fragen werden Spezialisten aus ganz Deutschland ab Anfang 2005 mit vereinten Kräften zu klären versuchen: im Schwerpunktprogramm „Stammesgeschichte der Tiere – Deep Metazoan Phylogeny“ der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG), das von Prof. Dr. J. Wolfgang Wägele (Fakultät für Biologie der RUB) koordiniert wird. Ziel ist es, Evolutionsprozesse, die die heutige Vielfalt der Tiere hervor gebracht haben, aufzudecken und den Stammbaum für die früheste Phase der Evolution heutiger Tiere zu rekonstruieren. Die Forscher blicken dafür mehr als 400 Mio. Jahre zurück.

Die meisten lebenden Arten sind noch nicht erfasst

Auf der Erde leben wahrscheinlich 30 Millionen Arten von Tieren, Pflanzen und Einzellern. Die meisten dieser Arten sind Tiere, und unter diesen überwiegen die Insekten. „Diese ungeheure Vielfalt kann kein Wissenschaftler überblicken, zumal der größte Teil der Arten noch gar nicht wissenschaftlich erfasst ist und es keine vollständigen elektronische Datenbanken gibt, die einen schnellen Zugriff auf Informationen zu ermöglichen“, erläutert Prof. Wägele. Damit sich Lebenswissenschaftler, Ökologen und Lehrer über Lebewesen verständigen können, werden Arten in Gruppen zusammengefasst, die systematisch geordnet sind, z. B. „Insekten“ mit der Teilgruppe „Käfer“ und darin der Teilgruppe „Marienkäfer“. „Mit dieser Ordnung wird auch der Verlauf der Evolution beschrieben“, so Prof. Wägele: „Aus dem Urinsekt entstand ein Urkäfer, und aus diesem der erste Marienkäfer, von dem alle anderen Marienkäfer abstammen.“

Ordnungssystem von Experten umstritten

Dieses System von Verwandtschaftsverhältnissen ist aber für die großen Tiergruppen nicht erforscht oder in Fachkreisen heftig umstritten. „Millionen von Dollars und Euros sind in den vergangenen 15 Jahren investiert worden, um die Geheimnisse der Genetik von Insekten, besonders der Fruchtfliegen der Gattung Drosophila, zu erforschen, aber die Fachleute sind sich immer noch nicht einig, welches die nächsten Verwandten der Insekten sind: Krebse? Tausendfüßler?“, umreißt Prof. Wägele das Problem. Damit ist auch unklar, ob die Ergebnisse der speziellen Untersuchungen auf andere Organismen übertragbar sind. Diese Unsicherheit wirkt sich auch auf den Unterricht in Schulen und Hochschulen aus, da es sich um grundlegende Fragen der Biologie handelt: Dürfen wir von „Gliedertieren“ sprechen und damit die Gruppe der Krebse, Spinnentiere, Insekten und Tausendfüßler zusammenfassen, oder gibt es diese Gruppe in der Natur gar nicht?

Kenntnisse über die Evolution nutzen allen Fachgebieten

Die Biologen möchten außerdem noch mehr wissen: Wie sahen die ersten Tiere aus, woher stammen Schnecken und Tintenfische, wie verlief die Evolution der ersten Wirbeltiere? „Es gibt Tiere, über deren Herkunft bisher trotz intensiver Forschung nichts zu erfahren war, wie die ’Pfeilwürmer’: Tiere, die im Meer schwimmen und wie winzige Fische aussehen, aber keine Fische sind“, so Prof. Wägele. Dieses Wissen ist für alle Fachgebiete der Biologie relevant, z.B. für die Analyse der genetischen Prozesse, die die Embryonalentwicklung steuern, für die medizinische Genomforschung, für die Suche nach neuen pharmazeutischen Produkten, für die Identifikation von bisher unbekannten Organismen, und für die Auswahl von intensiv untersuchten Modellorganismen.

Weltweit einmaliges Forschungsprojekt

Um diese Fragen zu klären, hat sich ein interdisziplinäres Team zusammengefunden, das aus Molekularbiologen, Anatomen, Evolutionsforschern und Informatikern besteht, die zum ersten Mal koordiniert überregional mit modernsten Methoden der Molekulargenetik, der Anatomie und der Informationstechnologie Daten bisher unerreichter Qualität über den Bau und die genetische Verwandtschaft der Tiere zusammenbringen will. In das Vorhaben fließt das Wissen zahlreicher Experten ein, die jeder für sich eine bestimmte Tiergruppe sehr genau kennen. Ähnliche koordinierte Projekte hat es bisher auch im Ausland noch nie gegeben. An der Vorbereitung haben sich über 30 deutsche Forschungsinstitute beteiligt.

Natur-Experten sterben aus

In den vergangenen 30 Jahren hat die Zahl der Experten, die Tiere aus der Natur kennen und mit der Vielfalt der Tiere umgehen können, immer weiter abgenommen. „Der Trend zur Spezialisierung hat dazu geführt, dass sehr viele Biologen nur noch mit einzelnen Molekülen oder gezüchteten Zellen arbeiten“, so Prof. Wägele. Das Schwerpunktprogramm der DFG hilft, neue Experten auszubilden, die in der Lage sind, die angesichts der Vernichtung von Wäldern und Riffen dringende Beobachtung der Tierwelt außerhalb der Labore zu betreiben.

Weitere Informationen

Prof. Dr. J. Wolfgang Wägele, Lehrstuhl Spezielle Zoologie der Ruhr-Universität Bochum, 44780 Bochum, Tel. 0234/32-24563, Fax: 0234/32-14114, E-Mail: wolfgang.waegele@ruhr-uni-bochum.de