Near intron pairs (NIPs) und die Phylogenie von Käfern und verwandten Insekten

Near intron pairs (NIPs) und die Phylogenie von Käfern und verwandten Insekten

Carina Eisenhardt1, Jörg Lehmann2, Peter F. Stadler2,3, Veiko Krauss2

1 Universität Leipzig, Molekulare Evolution und Systematik der Tiere, Talstraße 33,
  04103 Leipzig, Deutschland
2 Universität Leipzig, Institut für Informatik, Leipzig, Deutschland
3 Universität Leipzig, Interdisziplinäres Zentrum für Bioinformatik, Leipzig, Deutschland

Die Rekonstruktion evolutionärer Stammbäume basiert heutzutage größtenteils auf der Analyse von DNA-Sequenzen. Manche frühen Verzweigungen der Evolution sind noch immer unzureichend geklärt. Hauptprobleme sind der Mangel an zuverlässigen Synapomorphien (gemeinsam abgeleitete Merkmale) und die hohe Anzahl homoplastischer Merkmalsverteilungen. Daher ist es sinnvoll neue, zuverlässigere Typen phylogenetischer Marker zu finden.

Unsere Gruppe entwickelte einen solchen Marker, welchen wir near intron pair (NIP) nannten. Dieses Merkmal entsteht durch die Insertion eines Introns in weniger als 50 Nukleotiden Entfernung zu einer früher oder gleichzeitig entfernten, evolutionär älteren Intronposition.

Die geringe Entfernung voneinander schließt in der Regel die gleichzeitige Existenz beider Introns in einen Genom aus, da zu kleine Exons schwer korrekt zu spleißen sind. Der Gewinn der neuen Intronposition ist somit fast immer verbunden mit dem Verlust der älteren Intronposition des Paares. Im Fall einer Intron-Verschiebung (intron sliding) geschehen beide Ereignisse gleichzeitig. Außengruppen machen es möglich, eine der Intronposition als alt (plesiomorph) und die andere als neu (abgeleitet oder apomorph) zu bestimmen.Die Eignung dieser Marker-Klasse für Stammbaumanalysen wurde an Genomsequenzen holometaboler Insekten demonstriert (Krauss et al. 2008). Diese Arbeit stützt eindeutig eine basale Position der Hymenoptera in Bezug zu den Coleoptera im Stammbaum der holometabolen Insekten.

Die Stellung weiterer, kleinerer Gruppen im Stammbaum der holometabolen Insekten gilt dagegen als noch ungenügend gesichert. Dies gilt z.B. für die Neuropterida, Strepsiptera und Mecoptera. Derzeit untersuchen wir die Verteilung phylogenetisch informative NIPs bei ausgewählten Arten dieser Gruppen, um so deren phylogenetische Position zu rekonstruieren. Weiterhin werden mögliche evolutionäre Wege der Entstehung von NIPs (aufeinander folgender Intron-Verlust und -Gewinn oder Intron-Verschiebung) untersucht und das relative Alter neuer Intronpositionen bestimmt, um Einblicke in die Intron-Evolution zu ermöglichen.

letzte Änderung: 12.09.2018

Kontakt

Prof. Dr. Martin Schlegel
AG Molekulare Evolution und Systematik der Tiere
Institut für Biologie
Universität Leipzig
Talstraße 33
04103 Leipzig

Telefon: +49 341 97-36725
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