Vergleichende und experimentelle Flügelmuster Genomik in Lepidoptera

• Antragstellerinnen: Dr. Marianne Espeland; Dr. Anna K. Hundsdoerfer
• Fachliche Zuordnung: Systematik und Morphologie der Tiere ; Evolution, Anthropologie
• Förderung: Förderung seit 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 351987423

Seit Beginn der Naturgeschichte sind Wissenschaftler von der Variation der Färbung in und zwischen den Arten, insbesondere die der Lepidoptera, fasziniert. In diesem Projekt sollen zwei Gattungen untersucht werden, deren Flügelmusterung unterschiedliche ökologische Strategien repräsentieren, um sich vor Prädatoren zu schützen. Während die Gattung Hyles mit ihrem Flügelmuster eine Tarntracht zeigt, nutzen Arten der Gattung Zygaena eine Warntracht um mögliche Prädatoren vor ihrem Gift zu warnen. Durch den Vergleich der genetischen Grundlage dieser zwei Gattungen werden unsere Analysen in den evolutionären Kontext der Lepidoptera gesetzt, da hier die unterschiedlichen Effekte verschiedener Selektionsdrücke auf die Flügelmuster verglichen werden. Veränderungen des Klimas beeinflussen Umweltgradienten, und wir erwarten, dass diese die Flügelmusterverteilung durch adaptive Hybridisierung verändert. Um den genetischen Hintergrund der Flügelmuster zu verstehen, werden wir genomweite Assoziationsstudien durchführen und Beziehungen zwischen Genotypen und phänotypischen Merkmalen quantifizieren. Müller'sche Mimikry führt zu Konvergenz von Flügelmustern in Zygaena, und Konvergenz erwarten wir also auch im genetischen Aufbau, der den Flügelmustern in der Gattung zugrunde liegt. Maschinelles Lernen soll in diesem Kontext genutzt werden, um die verwendeten Exemplare in signifikante evolutionäre Einheiten einzuteilen und um phänotypische Merkmale zu extrahieren. Weiterhin werden Zuchtexperimente unter kontrollierten Temperaturregimen durchgeführt, und deren Ergebnisse mit Klimadaten der Sammlungsorte der Museumsexemplare verglichen, um den Einfluss phänotypischer Plastizität auf die Entwicklung von Flügelmustern im Individuum zu verstehen. Diese neuartige Nutzung naturhistorischer Sammlungen wird durch die Kombination von automatischer Bildanalyse mit genomischen Daten, sowohl von historischem als auch von frischem Probenmaterial, die integrative wissenschaftliche Nutzung von Museumsexemplaren in der Taxonomie weiter forcieren.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1991: Taxon-OMICS: Neue Herangehensweisen zur Entdeckung und Benennung von Arten und Biodiversität
• Internationaler Bezug: Großbritannien, Norwegen
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Dr. Marine Servane Brieuc; Dr. Ian J. Kitching