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Internationales Forscherteam untersucht Giftevolution in altertümlichen Gliedertieren – Giftproteine bergen Potenzial für pharmakologische und agrochemische Anwendungen
Die Evolution bescherte ihnen Gifte, mit denen sich sogar Mäuse töten lassen: Hundertfüßer gehören wie Spinnen zu einer Gliedertiergruppe, in der im Laufe der Zeit Gifte entstanden sind. Ein internationales Forscherteam aus Großbritannien, Australien und Deutschland, darunter die neue Arbeitsgruppe Tiergifte an der Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU), hat nun erstmalig die Giftkomposition und Giftevolution aller fünf Hundertfüßergruppen vergleichend untersucht und gibt Einblicke in die komplexe und dynamische Evolution von Giften am Beispiel dieser Bodenbewohner.
„Spannend ist, dass wir nun rekonstruieren können, wie die Gifte in dieser Gruppe ursprünglich zusammengesetzt waren und sich dann im Laufe der Evolution verändert haben“, sagt Dr. Björn von Reumont vom Institut für Insektenbiotechnologie der JLU. „Unsere Daten zeigen, dass die ursprünglichen Gifte bis vor ca. 50 Millionen Jahren sehr einfach zusammengesetzt waren und dann relativ schnell und zum Teil extrem komplex angepasst und verändert wurden. Die höchste Komplexität weisen die Gifte der Hundertfüßer aus der Gruppe der Skolopender-artigen auf“ Überraschend für die Forscherinnen und Forscher war, dass es keine Giftkomponente oder einzelne Giftproteine gibt, die in allen fünf Großgruppen vorkommen. Dies zeigt, wie dynamisch die Anpassung des Giftcocktails an die Beute und jeweilige Ökologie der Hundertfüßer erfolgt ist.
Während die anderen Arten der Tausendfüßer – zu diesem Unterstamm gehören auch die Hundertfüßer – Pflanzen- oder Detritusfresser sind, haben Hundertfüßer eine aktive, jagende Lebensweise entwickelt. Hierbei spielen ihre Kieferklauen und ihre Giftdrüsen, die in der Spitze dieser Kieferklauen münden, eine große Rolle. Mancher Gartenbesitzer musste dies bereits erfahren, wenn ein Steinläufer (Lithobius) sich bedroht fühlte und zugebissen hat.
Bislang wurden nur Gifte einzelner Arten beschrieben, die alle zu den Skolopender-artigen gehören, einer der fünf Großgruppen der Hundertfüßer. Dies sind schnelle, agile Jäger, die alles fressen, was sie überwältigen können. Einige Arten, insbesondere in den Tropen, werden bis zu 30 Zentimeter groß. Mit ihren Toxinen können diese Hundertfüßer auch Wirbeltiere wie Mäuse oder Fledermäuse töten.
Die nun in dem Fachjournal „Molecular Biology and Evolution“ veröffentlichte Studie zeigt, wie wichtig die Erforschung noch unbekannter und bisher vernachlässigter Gifttiere ist. „Wir konnten nachweisen, dass in jeder der Hundertfüßergruppen für diese Gruppen einzigartige Giftproteine entstanden sind, die hochspezifisch wirken und großes Potenzial bezüglich ihrer Bioaktivität versprechen“, erklärt von Reumont. „Einige dieser Proteine sind sehr klein und ähneln bekannten Neurotoxinen stark.“
Die Gifte der Hundertfüßer stellen somit eine pharmakologisch und agrochemisch interessante „Schatztruhe“ dar. Wie diese Schätze gehoben werden können, wird in der Arbeitsgruppe Tiergifte an einheimischen Hundertfüßern untersucht. Eingebunden ist diese Forschung in das LOEWE-Zentrum für Translationale Biodiversitätsgenomik, an dem die Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung, die Goethe-Universität Frankfurt, die JLU und das Fraunhofer Institut für Molekularbiologie und Angewandte Ökologie IME beteiligt sind.
Hundertfüßer sind nicht nur als mögliche Bioressource, sondern auch aus ökologischer und evolutionärer Perspektive interessant. Als eine der ältesten Gliedertiergruppen üben sie wichtige Funktionen aus in Bodenökosystemen aus – Lebensräume, die zurzeit akut gefährdet sind durch Klimawandel und Pestizideinsatz. Die im Boden lebenden Arten aus der Gruppe der Geophilomorpha zeigen auch eindrücklich, wie komplex und erfindungsreich Evolution ist. Diese Arten setzen ihr Gift nicht nur aktiv ein, wenn sie mit ihren Giftklauen jagen, sondern schützen sich zusätzlich durch Drüsen, die ihren Körper überziehen und passiv Toxine abgeben, wenn zum Beispiel ein Trupp von Ameisen die Tiere attackiert.
Kontakt
Dr. Björn von Reumont
Arbeitsgruppe Tiergifte
Institut für Insektenbiotechnologie der JLU
Telefon: 0641 99-39503
E-Mail: bjoern.von-reumont@agrar.uni-giessen.de
Publikation
Ronald A Jenner, Bjoern M von Reumont, Lahcen I Campbell, Eivind A B Undheim: Parallel evolution of complex centipede venoms revealed by comparative proteotranscriptomic analyses. Molecular Biology and Evolution, msz181
DOI: 10.1093/molbev/msz181
http://Weitere Informationen
https://doi.org/10.1093/molbev/msz181
Der einheimische Hundertfüßer Lithobius forficatus lebt in der Bodenstreu und ist eine der untersuch ...
Foto: Bjoern M. von Reumont
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Der einheimische Hundertfüßer Lithobius forficatus lebt in der Bodenstreu und ist eine der untersuch ...
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Criteria of this press release:
Journalists, Scientists and scholars
Biology
transregional, national
Research results
German
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