Phylogenie und Evolution der diversen Schwimmkäfergattung Papuadytes im geologisch hoch komplexen Neu Guinea. Ein Beitrag zur Evolution tropischer Diversität.
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Dieses Projekt hat die umfangreichste jemals gemachte fokussierte Aufsammlung von sequenzierbarem Gewebe aus Neu Guinea hervorgebracht. Ein meiner Ansicht nach herausragendes Ergebnis dieses Projektes ist die nun verbesserte Besammlung vor allem Papua Neu Guineas. Die Anzahl neu entdeckter Wasserkäferarten verschiedenster Familien, sowie anderer aquatischer Insekten wie Wanzen und Eintagsfliegen dürfte bei weit (!) über 100 liegen. Die Besammlung der hier gesuchten Papuadytes deckt alle bekannten morphologischen Gruppen ab. In einer bereits publizierten Analyse wurden die überregionalen biogeographischen Muster innerhalb der Gattung Papuadytes geklärt. Die Papuadytes Neu Guineas bilden eine monophyletische Gruppe, eine Radiation von vermutlich mehr als 200 Arten – weit mehr, als die jeweils etwa 30 Arten in Australien oder Neu Kaledonien. Dieser Befund wurde hier bestätigt. Bewani, Adalbert, Cyclops Die wesentlich verbesserte Besammlung erlaubt nun eine Analyse von Mustern innerhalb Neu Guineas, detaillierter als jemals zuvor für eine Tiergruppe vorgenommen wurde. Das obige Neighbour joining Diagramm visualisiert die Resultate. Fundorte aus einigen der wichtigsten Terrane sind farbig dargestellt. Terrane, das sind geologische Elemente, aus denen Neu Guinea zusammengesetzt ist, sie liegen hier hauptseächlich in der Form von Gebirgsketten vor. Viele von ihnen waren lange Zeit Inseln, bis sie in den letzten etwa 25 Millionen Jahren zusammengeschoben wurden – um schliesslich eine koherente Landmasse zu formen. Einige Terrane, die noch immer insulär vorliegen, sind z.B. Neu Irland und Neu Brittanien. Soweit mir bekannt ist, lege ich hier die erste (molekular) phylogenetische Analyse vor, die Artengemeinschaften verschiedener Fundorte in Neu Guinea kontrastiert, um zu verstehen, wie lokale und globale Diversität entstand. Die papuanische Halbinsel im SO, sowie der Vogelkopf im NW Neu Guineas sind laut geologischer Literatur besonders alte Landmassen. Die Vermutung, dass die basalsten Papuadytes dort zu finden sind, kann nicht bestätigt werden. Die roten Sterne und oliven Polygone auf obiger Karte zeigen, dass die dortigen Arten subordiniert und rezenter sind. Auch wird deutlich, dass die Fauna der papuanischen Halbinsel keinesfalls monophyletisch ist – also wiederholter Austausch mit anderen Terranen stattfand. Dieses Bild wiederholt sich für andere Terrane, und dürfte noch viel komplexer werden, sobald weitere Arten addiert werden. Dieses Ergebnis zeigt nun eindeutig, dass die Artenvielfalt {dieser Gruppe} in Neu Guinea nicht singulär das Ergebnis plattentektonischer Vorgänge ist, wie bisher allgemein angenommen. Vielmehr zeichnet sich ab, dass Artenvielfalt sehr wohl dadurch entstehen kann, dass entweder in einer bereits bestehenden koherenten Landmasse "radiiert wird", oder aber in einem insulären System vor der Verschmelzung zu einer Landmasse – allerdings getrieben von multiplen Dispersionsereignissen zwischen Inseln. Die Cyclops-, Bewani- und Adalbert Mountains besitzen, wie oben bereits angedeutet, jeweils eine endemische Art von besonders auffälligen eiförmigen Papuadytes, welche bereits im Gelände sofort auffallen – also eine Miniradiation in diesen isolierten Bergsystemen. Ich studiere derzeit die geologischen Genese dieser Terrane, und es wird sich zeigen, welche Befunde sich daraus in Kombination mit einer relativen molekularen Datierung ableiten lassen. Der Vogelkopf (Karte, olive Polygone) zeigt eine endemische Radiation. Allerdings muss ich sagen, dass aus den angrenzeden Gebirgen kaum Funde vorliegen, so dass sich dieses Bild ändern kann. Interessant ist jedoch der Befund, dass sowohl der östliche Vogelkopf als ein Terran, als auch die westlich vorliegenden immer noch insulären Terrane Waigeo, Batanta und Salawatti relativ artenarm sind, und alle zumindestens eine Art gemeinsam haben. Hier liegt ein Fall rezenter Dispersion vor, und möglicherweise der Beginn eines Taxon-Pulses, wobei aus einer Gruppe fast ausschliesslich hochendemischer Arten eine weitverbreitete Art entsteht, die sich ausbreitet und möglicherweise in Zukunft in Endemiten "zerfällt". Hier plane ich populationsgenetische Untersuchungen. Ein Manuskript ist in Arbeit und ich bin zuversichtlich, dieses gut platzieren zu können. Die Ergebnisse zeigen, dass die in der Literatur vertretene Annahme, dass Radiationen unter insulären Bedingungen alleinig für die besondere Artenvielfalt Neu Guineas verantwortlich ist, stark vereinfacht waren. Umfangreiche phylogenetische Analysen sind ein hervorragendes Werkzeug um globale Artenvielfalt wirklich zu verstehen. Das Projekt zeigte auch, dass der schwierigste Arbeitsschritt in der fachgerechten (!) Aquise der Organismen selber liegt, und diese ist keineswegs trivial. Je umfangreicher die finanzielle Ausstattung für die Sammelarbeiten, desto wahrscheinlicher wird die Publikation von herausragenden Ergebnissen in entsprechenden Zeitschriften.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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2005. DNA-based species delineation in tropical beetles using mitochondrial and nuclear markers. - Philosophical Transactions of the Royal Society, London (B) 360 (1462), 1925-1933.
Monaghan, M.T., Balke, M., Gregory, R.T., Vogler, A.P.
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2006. Beyond Barcodes. Complex DNA taxonomy of a South Pacific Island radiation. - Proceedings of the Royal Society, London (B) 273, 887-893.
Monaghan, M.T., Balke, M., Pons, J., Vogler, A.P.
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2007. A comprehensive phylogeny of beetles reveals the evolutionary origins of a superradiation. - Science 318, 1913-1916.
Hunt, T., Bergsten, J., Levkanicova, Z., Papadopoulou, A., St John, O., Wild, R., Hammond, P.M., Ahrens, D., Balke, M., Caterino, M.S., Gómez-Zurita, J., Ribera, I., Barraclough, T.G., Bocakova, M., Bocak, L. & Vogler, A.P.
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2007. Infrequent and unidirectional colonization of megadiverse Papuadytes diving beetles in New Caledonia and New Guinea. - Molecular Phylogenetics and Evolution 42, 505-516.
Balke, M., Pons, J., Ribera, I., Sagata, K. & Vogler, A.P.
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2007. Molecular Phylogeny of Pacific Island Colymbetini: radiation of New Caledonian and Fijian species. - Zoologica Scripta 36, 173-200.
Balke, M., Alarie, Y., Ribera, I. & Wewalka, G.
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2007. Recognition of a species-poor, geographically restricted but morphologically diverse Cape lineage of beetles (Coleoptera: Dytiscidae). - Journal of Biogeography 34, 1220-1232.
Ribera, I. & Balke, M.
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2008. A new genus of Malagasy endemic diving beetles and description of a highly unusual species based on morphology and DNA sequence data (Dytiscidae: Copelatinae). - Systematics and Biodiversity 6, 43-51.
Shaverdo, H., Monaghan, M.T., Lees, D., Ranaivosolo, R. & Balke, M.
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2008. Ancient associations of aquatic beetles and tank bromeliads in the Neotropical forest canopy. - Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA (PNAS) 105, 6356-6361.
Balke, M., Gómez-Zurita, J., Ribera, I., Viloria, A., Zillikens, A., Steiner, J., García, M., Hendrich, L. & Vogler, A.P.
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2008. Molecular phylogeny and diversification of diving beetles (Coleoptera: Dytiscidae). - Cladistics
Ribera, I., Vogler, A.P. & Balke, M.
