Forschung

Unsere Arbeitsgruppe beschäftigt sich mit der Rekonstruktion der Evolution ökologischer Merkmale anhand molekularsystematischer Methoden. Wir interessieren uns insbesondere für die Evolution der Wirtsnutzung bei phytophagen Insekten, für Regeln, die Wirtswechseln zugrunde liegen, und für die Rolle, die sekundäre Pflanzenstoffe in diesem Zusammenhang spielen.

Ein Forschungsschwerpunkt befasst sich mit der Evolution der Wirtsnutzung und der Sequestration sekundärer Pflanzenstoffe bei Flohkäfern der Gattung Longitarsus (Alticinae, Chrysomelidae). Diese Gattung ist mit einer Vielfalt verschiedener Wirtspflanzen assoziiert, die häufig zwei Klassen von Sekundärstoffen beinhalten, Pyrrolizidinalkaloide oder Iridoidglykoside. Die Gattung Longitarsus ist daher besonders gut geeignet zu untersuchen, ob Wirtswechsel der Käfer zwischen nicht näher verwandten Pflanzenfamilien durch ihnen gemeinsame Pflanzensekundärstoffe begünstigt werden. Bisher konnten wir zeigen, dass verschiedene Longitarsus-Arten beide Sekundärstoffgruppen aufnehmen und speichern, wahrscheinlich zur Verteidigung gegen eigene Raubfeinde. Zur Zeit untersuchen wir die physiologischen Mechanismen der Aufnahme und Metabolisierung, die es den Käfern ermöglichen, die potentiell toxischen Substanzen zu speichern. Langfristiges Ziel ist es, die Gene zu identifizieren, die diesen Anpassungen zugrunde liegen und zu klären, von welcher ursprünglichen Funktion ausgehend sie in der Evolution der Gruppe für die neue Aufgabe rekrutiert wurden (Prof. Susanne Dobler, Doktorarbeit Ingo Narberhaus, Diplomarbeiten Angela Faller, John Hesselschwerdt; Zusammenarbeit mit Prof. Thomas Hartmann und Dr. Dietrich Ober, TU Braunschweig; Prof. Deane Bowers, Colorado, USA).

In einer weitereren Studie untersuchen wir auf phylogenetischer, biochemischer und genetischer Ebene die Evolution der Cardenolid-Sequestration bei Blattkäfern der Gattung Chrysochus (Postdoc-Projekt Estelle Labyerie, Zusammenarbeit mit Prof. E. Petzinger, Uni Giessen). Hier lässt sich bereits aufzeigen, dass eine simple Mutation im Gen der Na+/K+ ATPase die Käfer vor der giftigen Wirkung der Cardenolide schützt.

Molekulare Phylogenien bilden die Basis für einige Reihe weiterer Projekte: Die Evolution des Brut-Parasitismus bei Tenebrioniden (Schwarzkäfern) der Tribus Stizopina wird durch einen Vergleich der Wirts- und Parasitenphylogenien aufgeklärt (Doktorarbeit Sven Geiselhardt, Zusammenarbeit mit Prof. Klaus Peschke, Uni Freiburg); die Phylogenie von Silphiden (Aaskäfern) wird untersucht, um das Entstehen von Phytophagie innerhalb eines ursprünglich aasfressenden Taxons zu verstehen (Prof. Susanne Dobler und Prof. Josef Müller, Uni Freiburg); eine molekulare Rekonstruktion des Stammbaums der Galerucinae (Chrysomelidae) soll zeigen, ob larvale Wehrdrüsen nur einmal oder mehrfach unabhängig entstanden sind (Doktorarbeit Martina Bünnige, Zusammenarbeit mit Prof. Monika Hilker, FU Berlin); die Flohkäfergattung Psylliodes (Chrysomelidae) wurde herangezogen, um die Evolutionsraten verschiedener nuklearer und mitochondrialer Gene sowie deren Nutzen in molekularsystematischen Arbeiten auf dieser taxonomischen Ebene zu überprüfen und die Phylogenie der Kurzflüglergattung Aleochara (Staphylinidae) wird rekonstruiert, um systematische Fragestellungen sowie die Evolution von Geschlechts- und chemoökologischen Merkmalen in dieser Gattung aufzuklären (Zusammenarbeit mit Prof. Klaus Peschke, Uni Freiburg).