Springende Gene halfen Ameisen bei ihrem Siegeszug nach Dinosaurier-Aussterben

Vor etwa 66 Millionen Jahren markierte der Impakt eines Asteroiden das Ende des Mesozoikums und initiierte tiefgreifende ökologische Umwälzungen. Dieser Einschnitt ebnete den Weg für die adaptive Radiation zahlloser Taxa, darunter die Ameisen. Mit heute mehr als 15.000 beschriebenen Spezies stellen sie die dominanteste Familie eusozialer Insekten dar. Eine genomische Analyse eines internationalen Konsortiums unter der Leitung von Dr. Lukas Schrader zeigt nun, dass mobile genetische Elemente als molekulare Treiber dieser phylogenetischen Diversifizierung fungierten.

Transposons als Treibstoff evolutionärer Innovationen

Mobile genetische Elemente oder Transposons sind DNA-Sequenzen, die zur Mobilisation und Duplikation innerhalb des Genoms befähigt sind. Während diese Sequenzen historisch als „genomische Parasiten“ beziehungsweise Junk-DNA eingestuft wurden, die potenziell schädliche Mutationen induzieren können, gilt ihre Rolle heute als essenzieller Mechanismus für genomische Plastizität.

Die Studie belegt, dass ameisenbasierte Kladen mit hoher Transposon-Aktivität die höchste Speziesdivergenz aufweisen. Insbesondere in den Stamm-Linien der artenreichsten Ameisengruppen lassen sich für das frühe Paläogen (vor ca. 66 Millionen Jahren) – zeitlich unmittelbar vor den massiven Diversifizierungsschüben – voneinander unabhängige Bursts (Aktivitätsspitzen) mobiler Elemente nachweisen.

„Der Einschlag des Asteroiden hatte dramatische Folgen für die Umwelt. Wir haben jetzt den genomischen Mechanismus in Ameisen gefunden, der diese Umwälzungen der Ökosysteme mit anschließenden Artbildungsprozessen verknüpft: springende Gene“, betont Lukas Schrader. Dies korreliert mit Befunden bei anderen Taxa wie Primaten oder Chiroptera, bei denen analoge Transposon-Bursts mit Phasen intensiver Speziation assoziiert sind.

Genexpansionen in der chemischen Kommunikation

Darüber hinaus koppelte das Forschungsteam die Aktivität mobiler Elemente mit der quantitativen Expansion spezifischer Genfamilien, die für die chemosensorische Signaltransduktion codieren. Eine Schlüsselrolle nehmen hierbei Olfaktionsrezeptoren ein, welche die molekulare Grundlage für die Eusozialität der Formicidae bilden: Navigation, Nestgenossen-Erkennung sowie Kolonie-Koordination erfolgen nahezu ausschließlich über Olfaktion. Die evolutionäre Schärfung und Diversifizierung dieses chemischen Kommunikationssystems könnte somit direkt durch die genomische Dynamik der Transposons getrieben worden sein.

Methodik und bioinformatische Genomrekonstruktion

Das Forschungsteam unterzog die Genome von 163 Ameisenarten aus zwölf der 16 rezenten Unterfamilien vergleichenden bioinformatischen Analysen. Über die Rekonstruktion phylogenetischer Stammbäume hinweg wurde die Transposon-Aktivität über einen Zeitraum von 100 Millionen Jahren quantifiziert und zurückverfolgt.

Quelle

Universität Münster (09/2026)