Ein Entwicklungsatlas der männlichen Terminalien über zwölf Arten von Drosophila

Wie komplexe Morphologien entstehen, ist eine der zentralen Fragen der Evolutionsbiologie. Die Beobachtung der morphogenetischen Ereignisse, die während der Entwicklung auftreten, bietet eine einzigartige Perspektive auf die Ursprünge und die Diversifizierung morphologischer Neuheiten. Man kann das Gewebe des Ursprungs, das Auftreten und sogar den Rückgang von Strukturen zurückverfolgen, um unklare Homologie-Beziehungen zwischen den Arten zu klären. Hier verfolgen wir die Entwicklungsereignisse, die einige der vielfältigsten Organe im Tierreich formen – die männlichen Terminalien (Genitalien und Analia) von Drosophiliden. Männliche Genitalien sind bekannt für ihre schnelle Evolution, wobei eng verwandte Arten der Gattung Drosophila eine große Variation in ihrer Fortpflanzungsmorphologie zeigen. Wir verwendeten konfokale Mikroskopie, um die Entwicklung der Terminalien während der Metamorphose in zwölf verwandten Arten von Drosophila zu überwachen. Aus diesem umfassenden Datensatz schlagen wir ein neues Staging-Schema für die Entwicklung der Puppen-Terminalien vor, das auf gemeinsamen Entwicklungsmarken basiert und es ermöglicht, Entwicklungszeitschnitte zwischen den Arten abzugleichen. Wir konnten den Ursprung verschiedener Substrukturen zurückverfolgen, neue Morphologien finden und mögliche Homologien bestimmter Substrukturen vorschlagen. Darüber hinaus zeigen wir, dass der hintere Lappen wahrscheinlich vor der Trennung zwischen dem Klade Drosophila melanogaster und Drosophila yakuba entstanden ist. Unser Datensatz eröffnet viele neue Forschungsrichtungen und bietet einen Einstiegspunkt für zukünftige Studien zur Evolution und Entwicklung der männlichen Terminalien von Drosophila.