Der Phasmatodea Tree of Life: Aufdeckung evolutionärer Muster von artlicher und morphologischer Diversität in einer mesodiversen Insektenlinie

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Sven Bradler
• Fachliche Zuordnung: Systematik und Morphologie der Tiere
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 337291343

Stab- und Gespenstschrecken, oder Phasmatodea, sind eine mesodiverse Gruppe großer herbivorer Insekten mit großenteils tropischer und subtropischer Verbreitung. Sie sind gewöhnlich nachtaktiv und in bemerkenswerter Weise zur Mimese befähigt und imitieren zur Täuschung visueller Prädatoren Pflanzenteile wie Zweige, Rinde und Blätter. Die Phasmatodea umfassen etwa 3100 rezente Arten und galten lange Zeit als eine der letzten Insektenordnungen, für die eine phylogenetische Hypothese weitgehend fehlt. Unsere jüngsten molekularen Studien basierend auf umfangreichen Transkriptom- und Sanger-Sequenzdaten konnten nun die frühe Evolution dieser Insekten aufklären und die Annahme bestätigen, dass deren heutige Diversität das Ergebnis einer erstaunlich jungen Radiation ist. Des Weiteren spiegelt ganz offensichtlich die geographische Verbreitung stärker als die traditionelle Systematik und morphologische Ähnlichkeit die evolutiven Beziehungen innerhalb der Stab- und Gespenstschrecken wider, und dies offenbar über sämtliche taxonomische Ebenen hinweg. Unsere umfangreiche zeitlich kalibrierte phylogenetische Analyse basiert auf einer Auswahl von über 1200 Taxa – mehr als einem Drittel der beschriebenen Arten. Der erhaltene Stammbaum liefert den evolutiven Rahmen für (i) die Rekonstruktion der globalen Phylobiogeographie der Stab- und Gespenstschrecken, (ii) der Bestimmung von Speziations- und Extinktionsraten sowie (iii) der Ermittlung anzestraler Zustände und Transformationen von Merkmalen, die für adaptive Radiationen bedeutsam sind und einen wesentlichen Effekt auf Diversifikationsraten haben. Hierzu gehören die Flugfähigkeit, der Besitz assoziierter Strukturen wie Flügel und Ocelli, sowie Körpergröße und Körperform, tarsale Haftstrukturen und die Fähigkeit zur asexuellen Fortpflanzung (Parthenogenese). Jedoch erhalten wir für einige evolutive Schlüssellinien, für deren Vertreter wir über keine Transkriptome verfügen, weiterhin widersprüchliche Ergebnisse. Belastbare evolutive Szenarien können aber nur auf der Basis einer verlässlichen Phylogenie erstellt werden. Um dies schlussendlich zu erreichen, erweitern wir unser Projekt um einen weiteren phylogenomischen Ansatz: Die Target Enrichment-Methode, für die wir 200 Stabschrecken-Arten sorgsam ausgesucht haben. Das geplante Vorhaben verspricht, unser Verständnis adaptiver Diversifizierung evolutiver Linien in Raum und Zeit für diese zuvor weitgehend unerforschte Insektengruppe in bedeutsamer Weise voranzubringen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen