Integrative taxonomy of Empoascini (Hemiptera: Cicadellidae): COI barcoding for species delimitation in Argentinian agroecosystems with descriptions of a new species of Hebata and the female of Matsumurasca aculeata ​

Stellen Sie sich eine Welt vor, in der Sie versuchen, einen riesigen Haufen identisch aussehender grüner Murmeln zu sortieren. Mit bloßem Auge sehen sie alle exakt gleich aus: gleiche Größe, gleiche Farbe, die gleiche glatte Oberfläche. Aber tief im Inneren vermuten Sie, dass einige dieser Murmeln eigentlich unterschiedliche Arten sind, die ihre wahre Identität hinter einem einheitlichen Farbanstrich verbergen. Dies ist die tägliche Herausforderung für Wissenschaftler, die winzige Insekten untersuchen, die Zwergzikaden genannt werden, speziell eine Gruppe, die als Empoascini bekannt ist. Diese Insekten sind die „grünen Murmeln“ der Insektenwelt; lange Zeit haben Wissenschaftler hunderte von ihnen in einen einzigen riesigen Eimer namens Empoasca geworfen, weil sie sie allein durch das Betrachten ihrer Körper nicht unterscheiden konnten.

Um dieses Rätsel zu lösen, nutzen Wissenschaftler zwei Hauptwerkzeuge. Erstens betrachten sie physische Merkmale, wie die Form des Schwanzes oder der Flügel eines Insekts, was so ist, als würde man versuchen, eine Person anhand ihres Haarschnitts zu identifizieren. Zweitens, und das ist der neuere Trick, nutzen sie das „DNA-Barcoding“. Stellen Sie sich dies wie das Scannen eines winzigen, unsichtbaren Barcodes vor, der im Inneren der Zellen des Insekts verborgen ist. Genau wie ein Supermarktscanner einen Code liest, um Ihnen genau zu sagen, welches Produkt Sie gerade kaufen, sagt dieser genetische Scan den Wissenschaftlern exakt, welche Art sie vor sich haben, selbst wenn das Insekt wie ein Klon seines Nachbarn aussieht. Dies ist wichtig, da diese winzigen Insekten in unseren Äckern und Obstplantagen leben. Wenn wir sie nicht voneinander unterscheiden können, können wir nicht verstehen, welche von ihnen Schädlinge sind, die unsere Ernten schädigen, oder welche harmlos sind, was es schwierig macht, unsere Lebensmittel zu schützen.

Dieses Paper ist wie eine Detektivgeschichte, die in den Obstplantagen von Buenos Aires, Argentinien, spielt, wo die Forscher beschlossen haben, aufzuhören zu raten und staturch beginnen zu sortieren. Sie nahmen eine Gruppe dieser kniffligen, blassgrünen Zwergzikaden, die historisch gesehen in die unordentliche „Sammelkategorie“ Empoasca geworfen worden waren, und beschlossen, das Chaos zu bereinigen. Sie betrachteten nicht nur die Körper der Insekten; sie kombinierten einen genauen Blick auf ihre physischen Körper mit einem Scan ihrer DNA-„Barcodes“ (speziell eines Gens namens COI). Es war ein wenig so, als würde man versuchen, ein Foto einer vermissten Person mit ihrem Fingerabdruck abzugleichen, um ihre Identität zu bestätigen.

Das Team fand heraus, dass sie durch die Anwendung beider Methoden zusammen die Insekten klar in vier verschiedene Arten unterteilen konnte, die im selben Obstgarten leben. Das DNA-Barcoding erwies sich hier als Superkraft, da es half, die Weibchen mit den Männchen zu verknüpfen, die sie bereits identifiziert hatten, was oft ein Problem darstellt, da Weibchen sehr unterschiedlich aussehen können. Tatsächlich zeigte die Studie, dass die alte Art der Gruppierung dieser Insekten zu breit gefasst war. Die Forscher zeigten, dass die Gattung Empoasca ein „taxonomisches Reservoir“ gewesen war – eine schicke Bezeichnung für einen Ablageplatz – für viele Arten, die eigentlich zu anderen Familien gehören.

Die Ergebnisse dieser Untersuchung sind sehr spezifisch und spannend. Das Team beschrieb eine ganz neue Art und benannte sie Hebata (Hebata) marinoae. Zudem beschrieben sie endlich das Weibchen einer Art namens Matsumurasca aculeata, das zuvor noch nie gesehen worden war, und lieferten eine neue, detaillierte Beschreibung des Weibchens von Matsumurasca curveola. Durch den Vergleich der einzigartigen Strukturen der Legeorgane (Ovipositoren) der Weibchen fanden die Wissenschaftler spezifische „diagnostische Merkmale“ – im Grunde einzigartige physische Fingerabdrücke –, die eine genaue Identifizierung ermöglichen.

Das Paper legt nahe, dass diese Mischung aus DNA-Scanning und sorgfältiger physischer Untersuchung ein zuverlässiger Weg ist, um diese schwierigen Gruppen zu entwirren. Es behauptet nicht, jedes Rätsel der Insektenwelt gelöst zu haben, bietet aber einen soliden Rahmen für die Zukunft. Indem sie bewiesen, dass das COI-Barcoding für diese kniffligen Insekten in argentinischen Agrarökosystemen gut funktioniert, stellt die Studie einen ersten Schritt dar, um besser zu verstehen, welche Insekten in unseren Kulturen leben und wie wir sie kontrollieren können. Es ist eine Erinnerung daran, dass man manchmal etwas tiefer blicken muss als nur an der Oberfläche, um die Unterschiede zwischen Dingen zu erkennen, die identisch aussehen.