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

Stel je een enorme, chaotische bibliotheek voor waar miljoenen boeken op de grond zijn gegooid, met gebroken ruggen en vervaagde titels. Eeuwenlang probeerden bibliothecarissen de boeken te sorteren op hoe ze eruitzagen: "Deze is blauw, dus die hoort bij de andere blauwe boeken," of "Deze heeft een ronde kaft, dus die hoort bij de ronde exemplaren." Maar soms was een blauw boek geschreven door dezelfde auteur als een rood boek, en een rond boek was een compleet ander verhaal. Dit is de wereld van de taxonomie, de wetenschap van het benoemen en classificeren van levende wezens. Specifiek speelt dit verhaal zich af in de stoffige, mestgevulde hoek van de insectenwereld, de thuisbasis van de mestkever. Dit zijn niet zoma van de kevers; het zijn de ultieme recyclers van de natuur, die bollen afval rollen om hun jongen te voeden, en ze komen voor in duizenden vormen en maten. Een lange tijd probeerden wetenschappers ze in "families" (genoemd stammen of tribes) in te delen op basis van of ze mestballen rolden of ze begroeven in tunnels. Maar net als het sorteren van boeken op kleur, zorgde deze methode ervoor dat onverwante kevers bij elkaar werden geplaatst en nauwe verwanten juist uit elkaar werden getrokken. Het resultaat was een verwarrende bende waarin veel kevers geen bekende familie hadden, gelabeld als incertae sedis—een chique Latijnse manier om te zeggen: "we hebben geen idee waar je thuishoort."

Stel je nu voor dat we, in plaats van naar de boekomslagen te kijken, de DNA binnen de pagina's zouden kunnen lezen om te zien wie de echte auteurs waren. Dat is precies wat deze nieuwe studie doet. De onderzoekers gebruikten een krachtig genetisch instrument genaamd "ultraconserved elements" (UCE's). Denk aan UCE's als de eeuwenoude, onveranderlijke voetnoten in de genetische code van de kever die al miljoenen jaren hetzelfde zijn gebleven, en die fungeren als een perfect familieboek. Door deze voetnoten te lezen, konden de wetenschappers eindelijk de ware relaties tussen deze kevers zien, waarbij ze de misleidende trucs van hun uiterlijk negeerden. Ze ontdekten dat de oude "roller versus graver"-regel grotendeels onjuist was. In plaats daarvan ontdekten ze dat veel kevers die op elkaar leken eigenlijk verre neven waren die toevallig hetzelfde gekleed gingen, terwijl anderen die er totaal anders uitzagen juist nauw verwant waren.

Het artikel zelf is een enorme grote schoonmaak van de stamboom van de mestkevers. De auteurs, een team van experts uit de hele wereld, analyseerden het DNA van bijna 300 verschillende keversoorten, met een focus op die uit Afrika en Eurazië. Hun doel was om een 200 jaar oud puzzel op te lossen: uitzoeken aan welke "stam" elke van deze kevers precies behoort. Het resultaat is een volledige herschrijving van de regels. Ze ontdekten dat de oude manier van groeperen was als het proberen te sorteren van een kaartspel op kleur in plaats van op symbool.

Dit is wat ze ontdekten:
Ten eerste bevestigden ze dat sommige van de oude groepen inderdaad correct waren, maar veel niet. Ze ontdekten dat de "rollers" en "gravers" helemaal geen aparte families waren; het waren slechts verschillende levensstijlen die door veel verschillende takken van de mestkeverfamilieboom zijn aangenomen.
Ten tweede, en het meest opwindend, moesten ze 13 gloednieuwe stammen bedenken om de kevers te huisvesten die nergens anders bij pasten. Het is alsoer dat je een groep neven vindt die op de zolder woonde omdat niemand wist waar je ze moest plaatsen, en je eindelijk een nieuwe vleugel van het huis bouwt voor hen. Deze nieuwe stammen bevatten namen zoals Aphengoecini, Bohepilissini en Tanzanolini.
Ten derde hebben ze de bestaande groepen geherorganiseerd. Bijvoorbeeld, ze namen een groep genaamd Odontolomini en degradeerden deze van een volledige stam naar een subtribe, door deze samen te voegen met een andere groep genaamd Endroedyolini omdat ze zo nauw verwant zijn. Ze herdefinieerden ook de beroemde Coprini-stam door deze op te splitsen in drie kleinere subgroepen om hun verschillen beter te weerspiegelen.
Vierde, ze losten het mysterie van verschillende "weeskevers" op. Sommigen van hen waren piepkleine, zeldzame kevers die alleen voorkomen in specifieke bossen in Zuid-Afrika of op geïsoleerde eilanden zoals Mauritius. Door DNA te gebruiken, kon het team hen eindelijk op de stamboom plaatsen, wat aantoonde dat het unieke lineages zijn die al miljoenen jaren alleen ronddwalen. Zo bevestigden ze bijvoorbeeld dat een kever genaamd Haroldius, die er heel anders uitziet dan zijn verwanten omdat hij in mieren nests leeft, nauw verwant is aan een groep genaamd Elassocanthonini.

De studie moest ook moeilijke beslissingen nemen. Ze spraken de gedachte tegen dat de oude "roller"- en "tunneler"-groepen natuurlijke families waren. Ze lieten zien dat deze gedragingen meerdere malen onafhankelijk van elkaar zijn geëvolueerd, zoals verschillende uitvinders die onafhankelijk van elkaar op hetzelfde idee komen. Ze ontdekten ook dat een genus genaamd Phaedotrogus eigenlijk gewoon een versie van Haroldius is, dus hebben ze deze samengevoegd.

De wetenschappers zijn zeer zeker van deze resultaten omdat ze meerdere verschillende computermethoden hebben gebruikt om het DNA te analyseren, en ze wijzen allemaal naar dezelfde stamboom. Ze hebben niet alleen gegokt; ze hebben de genetische afstand tussen elke kever gemeten. Echter, geven ze toe dat een paar fossielen en sommige zeer zeldzame kevers uit Madagaskar nog meer werk vereisen voordat ze geplaatst kunnen worden. Maar voor de overgrote meerderheid van de Afro-Euraziatische mestkevers is het mysterie opgelost.

Uiteindelijk geeft dit artikel ons een heldere, bijgewerkte kaart van de wereld van de mestkevers. Het verandert een chaotische stapel van "onbekenden" in een gestructureerde stamboom met 36 verschillende stammen (omhoog van de vorige 24). Het laat ons zien dat de natuur vol verrassingen zit: kevers die lijken te behoren tot één familie, kunnen in werkelijkheid de neven zijn van kevers die er totaal niet op lijken. Door de kracht van genetica te gebruiken, hebben de auteurs deze hardwerkende recyclers eindelijk hun rechtmatige plaats in de geschiedenis van het leven gegeven, waarmee ze bewijzen dat je soms, om het verleden te begrijpen, de code moet lezen en niet alleen naar de cover moet kijken.