Die Evolution der Wasserläufer
Das Laufen auf Wasser ist eine Frage der Physik: eine der Anpassungen von kleinen Lebewesen ist etwa die Ausnutzung der Wasseroberflächenspannung. Tatsächlich verlassen sich viele Insekten für die Vorwärtsbewegung auf die Widerstandskraft der Oberflächenspannung. Eine wesentliche strukturelle Anpassung für das Laufen auf dem Wasser ist die Entwicklung von hydrophoben Borsten, die so aufgebaut und positioniert sind, dass sie dort, wo das Bein das Wasser berührt, Luft einfangen. Durch das Gleiten auf der Wasseroberfläche kann ein Insekt große Nischen besetzen, wo es sich gut von leicht zugänglichen Zooplanktonen und anderen Insekten ernähren kann. Ein EU-Projekt nutzte neuste Genomiktechnik, um Gene im Zusammenhang mit der anspruchsvollen Fortbewegungsart auf Wasser zu untersuchen, die das Überleben in einer sehr kniffligen Nische sichert: das Laufen auf fließenden Wasseroberflächen. Die Forscher von WATER WALKING untersuchten die Entwicklung eines hoch aufwändigen schwimmenden Propellers am Tarsus der Mittelbeine. Dieser Propeller sitzt an den Spitzen der zweiten Beine und ist das adaptive Merkmal der Rhagovelia spp., eine Gattung von Wasserläufer-Insekten. Die Forscher von WATER WALKING verwendeten Transkriptomik kombiniert mit Gen-Expression und Funktions-Screens, um Gene für die Entwicklung dieser Schwimmpropellor zu identifizieren. RNA-Interferenz (RNAi) hemmte die Genexpression für das Screening durch Neutralisieren von gezielten Messenger-RNA-Molekülen. Die Ergebnisse zeigten, dass eine für die Rhagovelia spezifische Gen-Duplikation für die Entwicklung des Schwimmpropellors erforderlich ist. Der Knock-down dieser Duplikate – Geisha und Mutter von Geisha – hatte einen reduzierten oder völlig fehlenden Propeller zur Folge, was zu einer verminderten Leistung dieser Insekten bei starken Strömungen führte. Das Projekt WATER WALKING vereinte durch die Nutzung von Genomik-Werkzeugen erfolgreich evolutionäre Entwicklungsbiologie mit Evolutionsökologie. Das bemerkenswerte Phänomen einer bloßen Vervielfältigung eines Gens ermöglichte die Invasion und Besetzung eines unwahrscheinlichen Lebensraums: die Oberfläche von fließendem Wasser.
Schlüsselbegriffe
Evolution, Wasserlaufen, WATER WALKING, Wasserschneider, Rhagovelia
