Lokale Adaptation bei einer Interaktion zwischen phoretischen Milben und Aaskäfern

• Antragsteller: Volker Nehring, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Evolution, Anthropologie ; Ökologie und Biodiversität der Tiere und Ökosysteme, Organismische Interaktionen
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 316244946

Wenn Organismen sich an ihre Umwelt anpassen, können Unterschiede zwischen Habitaten dazu führen, dass Populationen in den angepassten Merkmalen divergieren. Handelt es sich um lokale Anpassungen an stabile abiotische Umweltfaktoren, führt gerichtete Selektion zu leicht vorherzusagenden Populationsunterschieden. Wenn Organismen sich aber lokal an andere Arten anpassen, insbesondere bei koevolvierenden Assoziationen (Symbiose, Parasitismus), können komplizierte Wechselwirkungen zu ungerichteter Evolution und 'Geographischen Mosaiken der Koevolution' führen. Die Fitness eines Organismus wird dann von der Interaktion zwischen seinen Genen, denen seines Symbionten und der Umwelt (Gene x Gene x Environment, GxGxE) bestimmt. Im beantragten Projekt soll lokale Anpassung von mit brutpflegebetreibenden Totengräberkäfern assoziierten phoretischen Milben untersucht werden. Unsere bisherigen Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Milben Käferparasiten sind. Verschiedene Milbenarten haben sich jeweils an eine Hauptwirtsart angepasst, ebenso kommen die Käfer besser mit der Milbenart zurecht, der sie am häufigsten ausgesetzt sind. Die Generationszeit der Milben variiert zwischen Populationen und die Übereinstimmung von Milbengenerationszeit und Brutpflegedauer der Käfer ist von entscheidender Bedeutung für die Fitness der Milben. Die Generationszeit korreliert sowohl mit der Brutpflegedauer der jeweils lokalen Käferpopulation, als auch mit der Temperatur der jeweiligen Habitate. Die Milben koevolvieren also offenbar mit den Käfern und haben sich lokal an Käfer und Umwelt angepasst. Das System erlaubt kontrollierte Fitnessexperimente in Labor und Feld sowie vergleichende Studien und Transplantationsexperimente zwischen Populationen und Habitaten. In Verbindung mit genetischen Analysen werden wir die Experimente nutzen, um zu testen, in wie weit sich die Milben lokal an die Käfer und die übrige Umwelt angepasst haben. Wir erwarten, dass die Fitness von Milben und Käfern am höchsten ist, wenn sie jeweils mit Individuen der anderen Art aus dem gleichen Habitat interagieren. Weiterhin sollte die Fitnessinteraktion zwischen den Arten von der Umwelt abhängen (GxGxE). Alternativ könnte die Fitness auch nur von der Artinteraktion (GxG, Koevolution ohne Umwelteinfluss) oder der Interaktion mit der Umwelt (GxE, lokale Adaptation an abiotische Umwelt) bestimmt werden. Im Kontrast zu bisherigen Koevolutionsstudien, die oft mikrobielle Parasiten verwenden oder bei denen die Assoziation exklusiv (keine Alternativwirte) und von starken Fitnesseffekten geprägt ist (z.B. letale Parasiten), erlaubt es das Milben-Käfersystem, eine diffuse Variante der Koevolution zu untersuchen. Wir werden Fitnesseffekte von Umwelt- und Genominteraktion gezielt partitionieren und damit zum Verständnis von diffuser Koevolution beitragen, welche wegen ihrer Unauffälligkeit und experimenteller Schwierigkeit bisher selten untersucht wurde, obwohl sie die häufigste Form von Koevolution ist.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen