Fitnesslandschaften und adaptive Dynamik

• Antragsteller: Professor Dr. Anton Bovier; Professor Dr. Joachim Krug
• Fachliche Zuordnung: Mathematik
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 221844245

Die evolutionäre Adaptation einer Population unter dem Einfluss von Mutation und Selektion wird bestimmt durch die Struktur der zugrundeliegenden Fitnesslandschaft. Die Fitness kann dabei entweder direkt den Genotypen zugeordnet werden, oder sie ergibt sich dynamisch aus den ökologischen Wechselwirkungen. Im erstgenannten Fall wird die Fitnesslandschaft als Zufallsfeld über dem Raum der Genotypen modelliert, und interessante Fragestellungen betreffen die Zugänglichkeit von Regionen hoher Fitness, z.B. die Existenz von Pfaden zunehmender Fitness oder die Eigenschaften adaptiver Irrfahrten, die in jedem Schritt die Fitness der Population erhöhen. Aufbauend auf den Resultaten der ersten Antragsperiode wird die Untersuchung der evolutionären Zugänglichkeit verschiedener Klassen vonkorrelierten Landschaften fortgesetzt, und realistischere Modelle mit expliziten intermediären Phänotypen werden betrachtet. Ausserdem soll die Anwendung von adaptiven Irrfahrten zur Exploration von hochdimensionalen empirischen Datensätzen entwickelt werden. Ein wichtiges Ergebnis der Untersuchung adaptiver Dynamiken in der ersten Antragsperiode ist die rigorose Kontrolle von verschiedenen Skalenlimiten, und diese Resultate können nun genutzt werden um die vereinfachten adaptiven Irrfahrten auf die Grundlage einer individuenbasierten mikroskopischen Dynamik zu stellen. Die Analyse adaptiver Dynamiken soll ausserdem in das Regime evolutionärer Verzweigungen erweitert, und der Einfluss von hohen Mutationsraten und diploider Rekombination auf die genetische Diversität untersucht werden. Einen weiteren Schwerpunkt des Projekts bilden adaptive Dynamiken mit stochastich veränderlichen Phänotypen, die im Kontext von Tumorwachstum und Immunotherapien von Bedeutung sind.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1590: Probabilistische Strukturen in der Evolution