Evolution der Genexpression und -regulation während der Kopfentwicklung in Drosophila americana und D. novamexicana

• Antragsteller: Dr. Nico Posnien
• Fachliche Zuordnung: Evolutionäre Zell- und Entwicklungsbiologie der Tiere ; Evolution, Anthropologie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 281564115

Es ist ein Hauptziel der biologischen Forschung, die molekularen Grundlagen morphologischer Vielfalt aufzudecken. Natürliche morphologische Variationen sind das Ergebnis von Veränderungen in Entwicklungsprozessen, die durch die Aktivität von Entwicklungsgenen gesteuert werden. Wegweisende Arbeiten im Bereich der Evolutionären Entwicklungsbiologie (Evo-Devo) haben ergeben, dass Unterschiede in der Expression von Entwicklungsgenen tatsächlich signifikant zur Ausbildung phänotypischer Vielfalt beitragen. Während wir beginnen die genetischen Grundlagen einfacher morphologischer Merkmale zu verstehen, ist ein Verständnis der genetischen und entwicklungsbiologischen Mechanismen der Evolution komplexer Strukturen noch sehr limitiert. Da der Insektenkopf eine komplexe Struktur mit den wichtigsten Sinnesorganen ist, stellt er ein hervorragendes Modell dar, um diese Lücken zu schließen. In den letzten Jahren haben wir und andere gezeigt, dass natürliche Unterschiede in der Kopfform und Augengröße in Drosophila weit verbreitet sind. Aufbauend auf unseren umfangreichen morphologischen und genetischen Daten schlage ich hier zwei Hauptziele vor. Zunächst werde ich genetische Varianten, die mit Unterschieden in Kopfform und Augengröße zwischen D. americana und D. novamexicana assoziiert sind, mit Unterschieden in der Genregulation und -expression verknüpfen. Diese Analyse wird es ermöglichen, Kandidatengene für zukünftige Validierungsexperimente zu identifizieren. Chromosomale Inversionen sind spezielle genetischen Variationen, die oft mit phänotypischer Diversität in Verbindung gebracht werden. Einige solcher Inversionen segregieren in verschiedenen Populationen von D. americana und manche davon kommen ebenfalls in D. novamexicana vor. Daher ist das zweite Ziel, den Einfluss von Inversionen auf die Regulation und Expression von Entwicklungsgenen zu untersuchen. Mit Hilfe dieser Daten können gängige Hypothesen getestet werden, die erklären, warum Inversionen in einer Population erhalten bleiben. Letztendlich werden unsere Daten zu einem besseren mechanistischen Verständnis der Auswirkungen von Inversionen auf die phänotypische Vielfalt beitragen.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Nachwuchsgruppen