Phylogenomics resolves a 200-year-old puzzle: a revised tribal classification of Afro-Eurasian dung beetles (Coleoptera: Scarabaeinae)

Stellen Sie sich eine riesige, chaotische Bibliothek vor, in der Millionen von Büchern auf den Boden geworfen wurden, deren Buchrücken gebrochen und Titel verblasst sind. Jahrhundertelang versuchten Bibliothekare, diese Bücher nach ihrem Aussehen zu sortieren: „Dieses hier ist blau, also gehört es zu den anderen blauen“, oder „Dieses hier hat einen runden Einband, also gehört es zu den runden“. Aber manchmal wurde ein blaues Buch tatsächlich vom selben Autor geschrieben wie ein rotes, und ein rundes Buch erzählte eine völlig andere Geschichte. Dies ist die Welt der Taxonomie, der Wissenschaft der Benennung und Klassifizierung von Lebewesen. Speziell spielt diese Geschichte in der staubigen, mistgefüllten Ecke der Insektenwelt, der Heimat der Mistkäfer. Dies sind nicht einfach nur irgendwelche Käfer; sie sind die ultimativen Recycler der Natur, die Mistkugeln rollen, um ihre Jungen zu ernähren, und sie kommen in Tausenden von Formen und Größen vor. Lange Zeit versuchten Wissenschaftler, sie in „Familien“ (genannt Stämme) einzuteilen, basierend darauf, ob sie Mistkugeln rollten oder sie in Tunneln vergruben. Aber genau wie das Sortieren von Büchern nach Farben, führte diese Methode dazu, dass nicht verwandte Käfer zusammengebracht und nahe Verwandte getrennt wurden. Das Ergebnis war ein verwirrendes Durcheinander, in dem viele Käfer keiner Familie zugeordnet werden konnten und als incertae sedis bezeichnet wurden – ein schicker lateinischer Ausdruck dafür, dass man keine Ahnung hat, wohin man sie einordnen soll.

Stellen Sie sich nun vor, anstatt auf die Buchumschläge zu schauen, könnten wir die DNA in den Seiten lesen, um zu sehen, wer die wahren Autoren waren. Genau das macht diese neue Studie. Die Forscher verwendeten ein leistungsstarkes genetisches Werkzeug namens „ultrakonservierte Elemente“ (UCEs). Betrachten Sie UCEs als die alten, unveränderlichen Fußnoten im genetischen Code des Käfers, die über Millionen von Jahren gleich geblieben sind und wie ein perfektes Stammbaum-Register wirken. Durch das Lesen dieser Fußnoten konnten die Wissenschaftler endlich die wahren Beziehungen zwischen diesen Käfern erkennen und die irreführenden Tricks ihres Aussehens ignorieren. Sie fanden heraus, dass die alte „Rollen vs. Graben“-Regel größtenteils falsch war. Stattdessen entdeckten sie, dass viele Käfer, die ähnlich aussahnen, eigentlich entfernte Cousins waren, die zufällig gleich gekleidet waren, während andere, die völlig unterschiedlich aussahnen, tatsächlich eng verwandt waren.

Das Paper selbst ist eine massive Aufräumaktion für den Stammbaum der Mistkäfer. Die Autoren, ein Team von Experten aus der ganzen Welt, analysierten die DNA von fast 300 verschiedenen Käferarten, wobei sie sich auf jene aus Afrika und Eurasien konzentrierten. Ihr Ziel war es, ein 200 Jahre altes Rätsel zu lösen: herauszufinden, zu welchem „Stamm“ jeder dieser Käfer genau gehört. Das Ergebnis ist eine komplette Neuschreibung der Regeln. Sie fanden heraus, dass die alte Art der Gruppierung der war, als würde man versuchen, ein Kartenspiel nach der Farbe statt nach der Suit zu sortieren.

Hier ist, was sie entdeckt haben:
Erstens bestätigten sie, dass einige der alten Gruppen in der Tat korrekt waren, aber viele nicht. Sie fanden heraus, dass die „Roller“ und „Gräber“ keineswegs unterschiedliche Familien waren, sondern lediglich verschiedene Lebensweisen, die von vielen verschiedenen Zweigen des Mistkäfer-Stammbaums übernommen wurden.
Zweitens, und am spannendsten, mussten sie 13 brandneue Stämme erfinden, um die Käfer unterzubringen, die nirgendwo anders hineinpassten. Es ist, als hätte man eine Gruppe von Cousins gefunden, die auf dem Dachboden lebten, weil niemand wusste, wohin man sie stecken sollte, und schließlich einen neuen Flügel des Hauses für sie gebaut. Zu diesen neuen Stämmen gehören Namen wie Aphengoecini, Bohepilissini und Tanzanolini.
Drittens organisierten sie die bestehenden Gruppen neu. Zum Beispiel nahmen sie eine Gruppe namens Odontolomini und stuften sie von einem vollen Stamm zu einem Unterstamm herab, indem sie sie mit einer anderen Gruppe namens Endroedyolini zusammenführten, da sie sehr eng verwandt sind. Sie definierten auch den berühmten Stamm der Coprini neu, indem sie ihn in drei kleinere Untergruppen aufteilten, um ihre Unterschiede besser widerzuspiegeln.
Viertens lösten sie das Geheimnis mehrerer „Waisen“-Käfer. Einige davon waren winzige, seltene Käfer, die nur in spezifischen Wäldern in Südafrika oder auf isolierten Inseln wie Mauritius vorkommen. Durch die Verwendung von DNA konnte das Team sie endlich im Stammbaum platzieren und zeigen, dass es sich um einzigartige Abstammungslinien handelt, die seit Millionen von Jahren einsam umherwandern. Beispielsweise bestätigten sie, dass ein Käfer namens Haroldius, der ganz anders aussieht als seine Verwandten, weil er in Ameisennestern lebt, tatsächlich eng mit einer Gruppe namens Elassocanthonini verwandt ist.

Die Studie musste auch schwierige Entscheidungen treffen. Sie widerlegten die Idee, dass die alten „Roller“- und „Tunnelgräber“-Gruppen natürliche Familien seien. Sie zeigten, dass diese Verhaltensweisen mehrfach unabhängig voneinander entstanden sind, wie verschiedene Erfinder, die dieselbe Idee separat entwickelt haben. Sie fanden auch heraus, dass eine Gattung namens Phaedotrogus tatsächlich nur eine Version von Haroldius ist, sodass sie diese zusammenführten.

Die Wissenschaftler sind sehr zuversichtlich bei diesen Ergebnissen, da sie mehrere verschiedene Computermethoden zur Analyse der DNA verwendet haben und alle auf denselben Stammbaum hindeuteten. Sie haben nicht einfach geraten; sie haben die genetische Distanz zwischen jedem Käfer gemessen. Dennoch geben sie zu, dass bei einigen Fossilien und einigen sehr seltenen Käfern aus Madagaskar noch mehr Arbeit geleistet werden muss, bevor sie platziert werden können. Aber für die überwiegende Mehrheit der afro-eurasischen Mistkäfer ist das Rätsel gelöst.

Letztendlich liefert uns dieses Paper eine klare, aktualisierte Karte der Welt der Mistkäfer. Es verwandelt einen chaotischen Haufen von „Unbekannten“ in einen strukturierten Stammbaum mit 36 distinkten Stämmen (statt der vorherigen 24). Es zeigt uns, dass die Natur voller Überraschungen steckt: Käfer, die so aussehen, als gehörten sie zu einer Familie, könnten in Wirklichkeit die Cousins von Käfern sein, die ganz anders aussehen. Durch die Nutzung der Kraft der Genetik haben die Autoren diesen hart arbeitenden Recyclern endlich ihren rechtmäßigen Platz in der Geschichte des Lebens gegeben und bewiesen, dass man manchmal, um die Vergangenheit zu verstehen, den Code lesen muss, nicht nur den Einband betrachtet.