Evolution von Parasitimus in Plattwürmern

Mit geschätzen 40.000 100.000 Arten repräsentieren die Neodermata ein sehr artenreiches Taxon innerhalb der Plattwürmer (Plathelminthes). Die Neodermata umfassen die rein parasitischen Klassen Cestoda (Bandwürmer), Trematoda (Saugwürmer) und Monogenea (Hakensaugwürmer) und sind somit von großer medizinischer, veterinärmedizinischer und auch wirtschaftlicher Bedeutung. Vermutlich repräsentieren die Neodermata die evolutionär erfolgreichste Transition zu Parasitismus im Tierreich. In anderen parasitischen Taxa, wie z.B. den Fadenwürmern (Nematoda), evolvierte Parasitismus an Wirbeltieren mehrfach unabhängig voneinander. Im Gegensatz dazu passierte die Transition zu Parasitismus an Wirbeltieren in den Neodermata vermutlich nur einmal. Die Band- und Saugwürmer sind Endoparasiten, die eine Vielzahl an unterschiedlichen Wirbellosen als Zwischenwirte und Wirbeltiere als Endwirte befallen. Im Gegensatz dazu sind die Hakensaugwürmer vorwiegend Ektoparasiten, die hauptsächlich an aquatisches oder semiaquatisches Wirbeltieren (vor allem Fischen) parasitieren. Der evolutionäre Ursprung der Neodermata und die basalen phylogenetischen Verwandtschaftsverhältnisse innerhalb der Neodermata sind immer noch ungeklärt, obwohl dies zentrale und intensiv beforschte Themen in der rezenteren Forschung zur Plattwurmsystematik sind. Bisherige Forschungsarbeiten basieren entweder auf einzelnen oder einer geringen Anzahl an molekularen Markern, oder, im Fall von phylogenomischen Arbeiten, auf einer sehr geringen Anzahl an Taxa. Genomische Daten sind gegenwärtig v.a. von Band- und Saugwürmern verfügbar, kaum jedoch von Hakensaugwürmern, was insofern erstaunlich ist, da dieses Taxon die wahrscheinlich diverserste Klasse innerhalb der Neodermata repräsentiert. Im Rahmen dieses Projekts sollen nun 50 Genome von Vertretern unterschiedlicher Monogeneenfamilien entschlüsselt werden um, zusammen mit bereits verfügbaren genomischen Daten von Cestoden und Trematoden, sowie anderer nicht parasitischer Plattwürmer, i) die basalen Verwandtschaftsverhältnisse innerhalb der Neodermata und Monogenea zu rekonstruieren, ii) evolutionäre Transitionen in biologisch-ökologischen Merkmalen/Strategien, sowie iii) die zugrunde liegenden genomischen Modifikationen zu entschlüsseln, und iv) auf Co-Speziation von Wirt und Parasit bzw. die Häufigkeit von Wirtswechsel zu testen. Dieses Projekt soll nicht nur neue Erkenntnisse über die phylogenetischen Verwandtschaftsverhältnisse innerhalb der Neodermata (und Monogenea im Speziellen) und die Evolution von Parasitismus in diesem Taxon liefern; die genomischen Daten werden mittel- bis langfristig zudem potentiell die Basis für die Entwicklung von Antihelminthica liefern.

Mit geschätzen 40.000 - 100.000 Arten repräsentieren die Neodermata ein sehr artenreiches Taxon innerhalb der Plattwürmer (Plathelminthes). Die Neodermata umfassen die rein parasitischen Klassen Cestoda (Bandwürmer), Trematoda (Saugwürmer) und Monogenea (Hakensaugwürmer) und sind somit von großer medizinischer, veterinärmedizinischer und auch wirtschaftlicher Bedeutung. Vermutlich repräsentieren die Neodermata die evolutionär erfolgreichste Transition zu Parasitismus im Tierreich. In anderen parasitischen Taxa, wie z.B. den Fadenwürmern (Nematoda), evolvierte Parasitismus an Wirbeltieren mehrfach unabhängig voneinander. Im Gegensatz dazu passierte die Transition zu Parasitismus an Wirbeltieren in den Neodermata vermutlich nur einmal. Die Band- und Saugwürmer sind Endoparasiten, die eine Vielzahl unterschiedlicher Wirbellosen als Zwischenwirte und Wirbeltiere als Endwirte befallen. Im Gegensatz dazu sind die Hakensaugwürmer vorwiegend Ektoparasiten, die hauptsächlich an aquatisches oder semiaquatisches Wirbeltieren (vor allem Fischen) parasitieren. Der evolutionäre Ursprung der Neodermata und die basalen phylogenetischen Verwandtschaftsverhältnisse innerhalb der Neodermata sind umstritten, obwohl diese zentrale und intensiv beforschte Themen in der rezenteren Forschung zur Plattwurmsystematik sind. Bisherige Forschungsarbeiten basieren entweder auf einzelnen oder einer geringen Anzahl an molekularen Markern, oder, im Fall von phylogenomischen Arbeiten, auf einer sehr geringen Anzahl an Taxa. Genomische Daten waren vor Beginn des Projektes v.a. von Band- und Saugwürmern verfügbar, kaum jedoch von Hakensaugwürmern, was insofern erstaunlich ist, da dieses Taxon die wahrscheinlich diverserste Klasse innerhalb der Neodermata repräsentiert. Im Rahmen dieses Projekts sind nun rund 70 mitochondriale- und 40 Kerngenome von Vertretern aus insgesamt 25 Monogeneenfamilien characterisiert und annotiert (identifizieren der Gene innerhalb des Genomes) worden. Hakensaugwuermer sind weltweit verbreitet und das Projekt wurde durch ein globales Netzwerk aus Wissenschafter*innen mit Gewebeproben und taxonomischer Expertise unterstuetzt. Die gewonnenen Daten werden genutzt um, zusammen mit bereits verfügbaren genomischen Daten von parasitischen, sowie anderer nicht parasitischer, Plattwürmer, i) die basalen Verwandtschaftsverhältnisse innerhalb der Neodermata und Monogenea zu rekonstruieren, ii) evolutionäre Transitionen in biologisch-ökologischen Merkmalen/Strategien zu identifizieren, iii) die zugrunde liegenden genomischen Modifikationen zu entschlüsseln, und iv) auf Co-Speziation von Wirt und Parasit bzw. die Häufigkeit von Wirtswechsel zu testen. Erkenntnisse aus diesen Analysen sowie die zugrundeliegenden Daten werden laufend veröffentlicht. Die genomischen Daten werden zudem mittel- bis langfristig (nicht unmittelbares Ziel des Projektes) als Basis für die Entwicklung von Antihelminthica dienen.