Evolution komplexer sozialer Verhaltensweisen: die zugrunde liegenden Mechanismen

• Antragsteller: Professor Dr. Erich Bornberg-Bauer
• Fachliche Zuordnung: Evolution, Anthropologie ; Ökologie und Biodiversität der Tiere und Ökosysteme, Organismische Interaktionen
• Förderung: Förderung seit 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 431626672

Das Aufkommen der Eusozialität, ein komplexes System, bestehend aus sterilen und reproduktiven Kasten, wird als einer der wichtigsten Übergänge der Evolution betrachtet. Seit Darwin hat Eusozialität Wissenschaftler aus vielen Bereichen fasziniert und verblüfft. Die Eusozialität ist in verschiedenen Gruppen (z.B. Säugetieren, Insekten, Garnelen) unabhängig entstanden, aber die zugrundeliegenden evolutionären Prinzipien bleiben schwer fassbar. Zum Beispiel bleibt die Frage offen, warum sich die Eusozialität unter so unterschiedlichen Umständen entwickelt hat, aber nicht unter anderen, scheinbar ähnlichen Bedingungen. Insekten sind ein ideales System, um diese Frage zu untersuchen, da sich die Eusozialität in mehreren Gruppen wie Käfern, Hymenoptera und Schaben unabhängig voneinander entwickelte. Blattodea (Schaben und Termiten), diploide Organismen mit subsozialen und eusozialen Spezies, ist eine besonders vielversprechende Gruppe, die Evolution der Eusozialität zu untersuchen. Dieser Antrag wird sich darauf konzentrieren, die evolutionären Dynamiken und Bedingungen aufzuzeigen, die die Entwicklung aller Formen der Sozialität in Blattodea vorangetrieben oder ermöglicht haben. Wir werden die „Shift-and-Dependent-Care“-Hypothese testen, die die Ernährung von Holz und Subsozialität als Ausgangsbedingungen für die Entstehung von Sozialität hervorhebt. Ein solches bahnbrechendes Unterfangen ist erst kürzlich durch die Veröffentlichung mehrerer Blattodea-Genome durch das deutsche Team und andere im Jahr 2018 möglich geworden. Wir werden diese Hypothese testen, indem wir mehrere Schabenlinien, die Subsozialität und Xylophagie entwickelten, den eusozialen Termiten gegenüberstellen. Wir werden die reichhaltigen Erfahrungen und Sammlungen des MNHN nutzen, um systematisch phänotypische Daten aus einer breiten Palette von Schaben-Linien mit unterschiedlichen Ernährungsgewohnheiten entlang verschiedener sozialer Ebenen zu sammeln. Aufbauend auf den Erfahrungen beider Teams werden wir neue Transkriptome und Genome für vier Arten erzeugen. Diese werden aktuelle Ressourcen ergänzen, um vergleichende Analysen von zehn Blattodea-Arten auf 5 Ebenen der Sozialität in 5 Schaben- und 3 Termitenfamilien zu ermöglichen. Wir werden Selektionsdrücke identifizieren und Veränderungen in Genfamilien und Expressionsnetzwerken entlang der Übergänge zu höheren Ebenen der Sozialität untersuchen. Alle in diesem Projekt gesammelten genomischen Daten und phänotypischen Merkmale werden in einem einheitlichen phylogenetischen Kontext analysiert und interpretiert. Unsere Daten werden Entomologen, Genomikern und Evolutionsbiologen zugute kommen, da zum ersten Mal eine solche Ressource für Schaben verfügbar sein wird, einem System mit mehreren unabhängigen Linien der Subsozialität. Die Ergebnisse werden sich mit der Frage beschäftigen, ob allgemeine Prinzipien die Evolution der Subsozialität und ihren Aufstieg zur Eusozialität bestimmen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Kooperationspartner: Dr. Frederic Legendre