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Projekt
Phänotypische Heterogenität und Evolution metabolischer Austauschwechselwirkungen
Antragsteller
Professor Dr. Christian Kost
Fachliche Zuordnung
Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie
Evolution, Anthropologie
Evolution, Anthropologie
Förderung
Förderung von 2015 bis 2020
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 276453029
Der kooperative Austausch kostspieliger Metabolite zwischen zwei oder mehr Partnern ist in der Welt der Mikroben sehr weit verbreitet. Jedoch widerspricht eine solche Abgabe von Metaboliten in die umgebende Umwelt den Erwartungen der Selektionstheorie: eigennützige Mutanten sollten entstehen, die dieses Allgemeingut zu ihrem eigenen Vorteil nutzen ohne selbst etwas zu dessen Produktion beizutragen. Auf lange Sicht sollte dies den Fortbestand der kooperativen Interaktion gefährden. Eigene Vorarbeiten des Antragsstellers haben nun gezeigt, dass sich kooperative Interaktionen sehr schnell zwischen zwei verschiedenen Aminosäure-auxotrophen Escherichia coli Stämmen entwickelten. Nach nur acht Wochen zeigten koevolvierte, auxotrophe Konsortien einen signifikanten Fitnesszuwachs, der durch erhöhte Aminosäureproduktionsraten erklärt werden konnte. Interessanterweise bildeten die so entstandenen Konsortien nicht nur multizelluläre Cluster, sondern deren Populationen waren auch durch ein erhöhtes Maß phänotypischer Heterogenität charakterisiert. Im vorgeschlagenen Projekt soll die Hypothese untersucht werden, dass Selektion auf Zellcluster-Ebene das beobachtete Muster verursacht und so die beobachtete Heterogenität erklärt. Zu diesem Zwecke werden auxotrophe Stämme dreier verschiedener Bakterienarten paarweise angeordnet. Die so entstehenden intra- und inter-spezifischen Kombinationen werden experimentell koevolviert. Auf diese Weise soll der Einfluss der genetischen Verwandtschaft auf die Bildung multizellulärer Cluster und somit auf die Entstehung der beobachteten phänotypischen Heterogenität bestimmt werden. Durch Kombination individuenbasierter Modellierung, mikrokopischer Analysen auf Einzelzellebene, sowie einer sorgfältigen Untersuchung der entstandenen Phänotypen können einzigartige mechanistische Einblicke in die Dynamik, die der Entstehung kooperativer Austauschwechselwirkungen zu Grunde liegt, gewonnen werden.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
