Neue Forschungsergebnisse haben ergeben, dass „DNA-Blöcke“, die von Schmetterlingen, Motten und Wasserschmetterlingen gemeinsam genutzt werden, mehr als 200 Millionen Jahre alt sind. Die Identifizierung erfolgte mithilfe eines von Wissenschaftlern an Universitäten in Großbritannien, Deutschland und Japan entwickelten Tools. Diese Entdeckung veranschaulicht die Verbindung und Entwicklung der Chromosomen zwischen diesen Arten und enthüllt nicht nur ihre genetische Geschichte, sondern könnte auch bei der Untersuchung der Chromosomenentwicklung in anderen Organismen hilfreich sein.
Forscher der University of Exeter im Vereinigten Königreich, der Universität Lübeck in Deutschland und der Iwate-Universität in Japan haben eine Methode zur Analyse der Chromosomen verschiedener Schmetterlinge entwickelt.
Chromosomen des Afrikanischen Monarchfalters. Mithilfe einer DNA-Sonde, die mit einem fluoreszierenden Reportergen verknüpft ist, markieren rote Punkte die Enden jedes Chromosoms. Quelle: Universität Exeter
Sie fanden Chromosomenblöcke, die bei allen Motten- und Schmetterlingsarten vorkommen, aber auch bei Trichoptera, einer Familie von Wasserschmetterlingen, die vor etwa 230 Millionen Jahren einen gemeinsamen Vorfahren mit Motten und Schmetterlingen hatten.
Motten und Schmetterlinge (gemeinsam als Lepidoptera bekannt) haben sehr unterschiedliche Chromosomenzahlen, die zwischen 30 und 300 liegen. Die Ergebnisse der Studie zeigen jedoch eindrucksvolle Beweise dafür, dass ihre homologen Blöcke (strukturell ähnlich) weit zurückreichen.
Professor Richard French-Constant vom Zentrum für Ökologie und Naturschutz am Penryn Campus in Exeter, Cornwall, sagte: „DNA wird in einzelne Partikel oder Chromosomen komprimiert, die die Grundeinheit der Vererbung bilden. Wenn sich Gene auf derselben ‚Reihe‘ oder demselben Chromosom befinden, werden sie tendenziell zusammen vererbt und sind daher ‚verknüpft‘. Allerdings variiert die Chromosomenzahl verschiedener Tiere und Pflanzen stark, sodass wir nicht leicht sagen können, um welche Chromosomen es sich handelt.“ hängen damit zusammen, was ein großes Problem darstellt, wenn die Chromosomenzahlen stark variieren, wie es bei Schmetterlingen der Fall ist.“
„Wir haben eine einfache Technik entwickelt, die es uns ermöglicht, die Ähnlichkeiten in Genblöcken auf jedem Chromosom zu betrachten und uns ein realistisches Bild davon zu geben, wie sie sich im Laufe der Entwicklung verschiedener Arten verändert haben. Es stellte sich heraus, dass 30 grundlegende ‚homologe‘ Einheiten (wörtlich ‚auf derselben Schnur‘, die Schnur ist DNA) in allen Schmetterlingen und Nachtfaltern vorhanden sind und bis zu ihren Schwesterschmetterlingen zurückverfolgt werden können.“
Schmetterlinge gelten oft als Schlüsselindikator für den Erhalt der Artenvielfalt, und viele Schmetterlingsarten sind weltweit aufgrund der Auswirkungen menschlicher Aktivitäten im Rückgang begriffen. Diese Studie zeigt jedoch, dass sie auch nützliche Modelle für die Untersuchung der Chromosomenentwicklung sind.
Diese Forschung verbessert das Verständnis der wissenschaftlichen Gemeinschaft darüber, wie sich Gene bei Motten und Schmetterlingen entwickeln, und was noch wichtiger ist: Ähnliche Techniken könnten auch Aufschluss über die Chromosomenentwicklung bei anderen Tier- oder Pflanzengruppen geben.