Wie Tiefseewürmer den Meeresboden kolonisieren
Wissenschaftler verfügen derzeit nur über sehr wenige Informationen betreffend den Grad der genetischen Variation sowohl zwischen als auch innerhalb der Tiefseearten; selbst grundlegende ökologische Merkmale wie Wachstumsraten und Lebensgeschichten sind noch weitgehend unbekannt. Dieser Mangel an Wissen über Evolutionsmuster in Tiefseeumgebungen führte zu widersprüchlichen Hypothesen über den Ursprung und das Alter der Fauna auf dem Meeresboden. Um diese Wissenslücke zu schließen, untersuchte das PRODEEP-Projekt die Vielfalt und Phylogenie von Hyalinoeciin-Meereswürmern. Ziel war es, die Rolle der Progenese innerhalb dieser Gruppe zu bestimmen und zu verstehen, wie es ihr gelang, die Tiefsee erfolgreich zu kolonisieren. Progenese ist ein Prozess, in dem jugendliche oder gar larvale Merkmale trotz zunehmender Alterung des Organismus durch die Beschleunigung der Geschlechtsreife erhalten bleiben. Hyalinoeciinae ist eine relativ kleine, aber weit verbreitete monophyletische Artengruppe. PRODEEP-Forscherin Dr. Nataliya Budaeva erklärt: „Unterschiedliche Grade an Verlust und Reduktion von Merkmalen innerhalb der Unterfamilie ermöglichen es den Wissenschaftlern, die Ausprägung wahrscheinlich progenetischer Merkmale in Bezug auf die Meerestiefe zu untersuchen. Daher wurde diese Gruppe von Organismen als Modell-Taxon für wirbellose Meerestiere verwendet, um grundlegende Fragen bezüglich der Kolonisationswege der Tiefseefauna zu beantworten.“ Warum Taxonomie wichtig ist Hyalinoeciin-Proben aus europäischen, australischen und amerikanischen Naturkundemuseen wurden von den Projektwissenschaftlern sorgfältig untersucht. Besondere Aufmerksamkeit galt dabei den sogenannten Stachelwürmern, die die zwei Gattungen, Hyalinoecia und Leptoecia, in sich vereinen. „Der Mangel an taxonomischem Wissen sowie unzureichende Probenahmen stellen die Haupthindernisse für phylogenetische Studien über die Evolution der Tiefseefauna dar. Es ist daher wichtig, eine gründliche taxonomische Überprüfung einer Gruppe durchzuführen, bevor evolutionäre Fragen behandelt werden“, so Dr. Nataliya Budaeva. Außerdem bestimmten die Wissenschaftler die phylogenetische Position von Hyalinoeciinae-Arten, indem sie basierend auf molekularen Daten die erste umfassende Phylogenie der Familie Onuphidae rekonstruierten. „Die taxonomische Überprüfung von Stachelwürmern auf der Grundlage von morphologischen Merkmalen und Sequenzdaten von sechs Genen führte zur Entdeckung von fünf neuen, wissenschaftlich bislang nicht erfassten Arten und ermöglichte eine genauere Beschreibung von 20 bereits bekannten Arten“, so Dr. Budaeva. Der rekonstruierte phylogenetische Baum wurde dann verwendet, um morphologische Merkmale, die zur Fütterung und Fortbewegung benötigt werden, wie Parapodia (Füße) und Chaetae (Borsten) abzubilden und unabhängige Beweise über das Fehlen oder den Verlust von Merkmalen bei Arten vermeintlich progenetischen Ursprungs zu erhalten. Warum kam es zur Progenese Nach der vollständigen taxonomischen Überprüfung wurden die aufrechten Arten der Stachelwürmer analysiert. Die Ergebnisse zeigten deutlich, dass die Verbreitung der Art nur bis zu einer Tiefe von rund 2000 Metern reichte. Die größeren und weniger progenetischen Hyalinoecia waren vor allem in flacheren Gewässern anzufinden, während kleinere und jüngere progenetische Leptoecia in der Tiefsee weit verbreitet waren. Es wurde eine Hypothese entwickelt, um die möglichen Kolonisationswege der Hyalinoeciinae zu erklären. Laut Dr. Budaeva könnte „das progenetische Vorkommen und die beschleunigte sexuelle Reifung der Tiefsee-Leptoecia auf eine Anpassung an das saisonbedingte Nahrungsangebot im Umfeld der Tiefsee zurückzuführen sein.“ Nur durch das Verständnis der phylogenetischen Beziehungen, Vielfalt, Morphologie und Merkmale der Hyalinoeciins kann Aufschluss darüber gegeben werden, wie sich diese Gruppe so erfolgreich etablieren konnte. Darüber hinaus wird das europäische Verständnis und die Wettbewerbsfähigkeit in diesem Bereich der Meeresforschung gestärkt sowie die Beziehungen zwischen Wissenschaftlern vertieft, die sich mit der Tiefseeumgebung in Europa wie auch weltweit befassen.
Schlüsselbegriffe
PRODEEP, Tiefsee, Evolution, Progenese, Hyalinoeciinae
