Wespe im CT-Scan, Foto: Maraike Willsch, Museum für Naturkunde
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Einführung und Ziele des Projekts

Das Promotionsprojekt befasst sich mit der Phylogenie und Evolution der aculeaten Hymenoptera (= mit einem Wehrstachel ausgestattete Hautflügler, Stechimmen). Mittels MikroCT-Scans und 3D-Rekonstruktionen wird die Skelettmuskulatur im Thorax von Wespen aus aller Welt untersucht. Aculeate Merkmalssysteme werden herausgearbeitet. Daraus entsteht ein umfassender, morphologischer Datensatz zur Klärung verwandtschaftlicher Beziehungen. Unsere Datensets, inklusive Rohdaten, werden online (https://doi.org/10.7479/dft0-yy6m) über das Museum für Naturkunde Berlin zur Verfügung gestellt und zukünftig auch ins Hymenoptera Anatomy Ontology-Portal (HAO) integriert.

Methoden

Die Extremitäten und der Hinterleib der Tiere werden entfernt. Dann werden sie mit einer Iod-Ethanol-Lösung gefärbt, in einem speziellen Verfahren schonend getrocknet („Kritisch-Punkt-Trocknung“) und im Mikro-Computertomographen (µCT) gescannt. So erhält man ein 3D-Volumen-Bild. Die einzelnen Muskeln werden mit der Software „AmiraZIBEdition“ manuell herausgearbeitet. Dies ermöglicht später im Bild das Ein- und Ausblenden einzelner Muskeln, so dass man deren Strukturverlauf von allen Seiten genau sehen und beschreiben kann, vor allem die jeweilige Ursprungs- und Ansatzstelle eines Muskels. Es wird jeweils eine Körperhälfte des Meso- und Metathorax untersucht. Aus dem Vergleich der Ergebnisse mit genetischen Arbeiten wird ein Erkenntniszuwachs über die Verwandtschaftsverhältnisse der aculeaten Hymenoptera erwartet.

Zwischenergebnisse

Die bisherigen Untersuchungen zeigen bereits deutliche Unterschiede in der Anzahl sowie im Strukturverlauf der Muskeln. Über 40 Muskeln kann eine Wespe auf einer Seite des Meso- und Metathorax besitzen. Nicht jeder Muskel kommt jedoch in jeder Wespe vor. Schließlich haben die Tiere zum Teil völlig unterschiedliche Lebensweisen,  Fortpflanzungsstrategien und Beutetiere in ganz unterschiedlichen Lebensräumen.

Publikationen

  • Willsch M, Friedrich F, Baum D, Jurisch I, Ohl M (2020) A comparative description of the mesosomal musculature in Sphecidae and Ampulicidae (Hymenoptera, Apoidea) using 3D techniques. Deutsche Entomologische Zeitschrift 67(1): 51-67. https://doi.org/10.3897/dez.67.49493
  • Willsch M (2019) Micro-computed tomography scanning of the mesosomal musculature in Apoidea (aculeate Hymenoptera) – segmented structures and raw data. [Dataset]. Data Publisher: Museum für Naturkunde Berlin (MfN) – Leibniz Institute for Research on Evolution and Biodiversity. https://doi.org/10.7479/dft0-yy6m

In Vorbereitung

  • Willsch M, Friedrich F, Baum D, Ohl M (2020) Phylogenetic meaning of the multifarious anatomy of the mesosoma in aculeate Hymenoptera (Apoidea and Vespoidea). Manuscript in preparation.
  • Willsch M (2020) 3D imaging of anatomic structures in the mesosoma of Hymenoptera (Apoidea and Vespoidea). [Dataset]. Data Publisher: Museum für Naturkunde Berlin (MfN) – Leibniz Institute for Research on Evolution and Biodiversity. Dataset in preparation.
  • Graf S, Willsch M, Ohl M (2019) Comparative morphology of the musculature of the sting apparatus in digger wasps by means of 3D imaging (Hymenoptera: Sphecidae). Manuscript in preparation.
  • Jurisch I, Willsch M, Ohl M (2019) Flightless wasps: The mesosomal musculature of aculeate Hymenoptera (Heterogynaidae, Mutillidae, Tiphiidae). Manuscript in preparation.

Zugehörige Arbeiten

Innerhalb dieses Projekts sind zwei studentische Abschlussarbeiten angefertigt worden:

  • Masterarbeit: Die Morphologie des Mesosomas aculeater Hymenopteren mit reduzierten Flügeln, Ivo Jurisch, Universität Rostock, 2016
  • Bachelorarbeit: Vergleichende Morphologie des Stachelapparates von Grabwespen mittels µ-Computertomographie, Stefan Graf, Humboldt-Universität zu Berlin, 2017

Kooperationen

  • Zuse-Institut Berlin: Zurverfügungstellung der Software AmiraZIBEdition
  • Dr. Frank Friedrich, Universität Hamburg: Software-Schulung und Ansprechpartner für 3D-Visualisierungen und muskuläre Strukturen
  • HAO, USA: Einarbeitung unserer Daten in die Datenbank des HAO-Portals

Präsentationen

  • Promotionsthema im Dialog mit Museumsbesuchenden: Starke Wespen; Wissenschaftskommunikation im Experimentierfeld für Partizipation und Offene Wissenschaft im MfN, 2019
  • The mesosomal musculature in Apoidea using microCT and 3D techniques. 9th Congress of the International Society of Hymenopterists, Ehime University, Matsuyama, Japan, 2018, Vortrag
  • Auch die inneren Werte zählen - Die Phylogenie und Evolution der aculeaten Hymenopteren mit Hilfe von 3D-Rekonstruktionen morphologischer Merkmale. 12. Hymenopterologen-Tagung, Staatliches Museum für Naturkunde Stuttgart, 2016, Poster

Projektname

Die Phylogenie und Evolution der aculeaten Hymenopteren

Finanzierung

Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) bis 30.10.2017