Genregulierung von Aggressions- und Balzverhalten

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Dr. Clemens Küpper; Professorin Dr. Katja Nowick
• Fachliche Zuordnung: Evolution, Anthropologie ; Biologie des Verhaltens und der Sinne
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 458888506

Der Wettbewerb zwischen Männchen um die Paarung hat viele extravagante und ausserordentliche Verhaltensweisen hervorgebracht. Die erfolgreichsten Männchen setzen dabei in den meisten Fällen auf Dominanz und intensive Balz. Manche Männchen haben allerdings andere Wege gefunden, um zu Paarungen zu kommen. Diese Männchen kommen dabei meist ohne ausgefallene Verhaltensweisen aus. Der Verlust der Verhaltensweisen stellt dabei eine adaptive evolutionäre Innovation dar. Im aktuellen Projekt werden wir die mit Aggressions- und Balzverlust eingehenden Veränderungen der Genexpression untersuchen. Dafür werden wir mit Kampfläufer-Männchen arbeiten, da sich diese Art durch genetisch festgelegte Verhaltensstrategien auszeichnet. Bei den Kampfläufern Philomachus pugnax gibt es drei unterschiedliche Männchenarten: 1) „Kämpfer“, die aggressiv in der Balzarena um Weibchen buhlen, 2) nicht aggressive „Satelliten“, welche sich mit einem Kämpfer verbünden und dann gemeinsam balzen und, 3) „Faeder“, welche Weibchen zum Verwechseln ähnlich sehen und ganz auf Aggression und Balz verzichten. Die starken Verhaltensunterschiede sind durch eine autosomalen Inversion kodiert, die ca. 125 Gene umfasst. Unser Projekt hat fünf Ziele. Nachdem wir als erstes eine stark verbesserte Genomkarte mit möglichst vollständiger Genannotation erstellt haben, werden wir als zweites testen, inwiefern die Inversion die Expression der Gene innerhalb und ausserhalb der Inversion verändert. Dazu werden wir verschiedene Körper- und Gehirngewebe auswählen, die physiologisch mit der Ausprägung von Aggressions- und Balzverhalten im Zusammenhang stehen. Als drittes werden wir über Gennetzwerkanalysen, die Gene bestimmen, welche große pleiotropische Effekte auf die Ausprägung des Aggressions- und Balzverhaltens haben. Im Zuge dessen werden wir Genmodule identifizieren, welche mit Aggression und Balz in Verbindung stehen. Im vierten Teilprojekt werden wir untersuchen, wie die Anreicherung von Mutationen in den Inversionshaplotypen von Faedern und Satelliten sich auf das alternative Splicing und den Zugang des Chromatins für die Transkriptionsmaschinerie auswirken. Im letzten Teilprojekt, werden wir klären, ob die durch die Inversion hervorgerufenen Veränderungen bei der Genexpression und -regulation stabil über verschiedene Lebensphasen bestehen bleiben. Die Erforschung der genetischen Grundlagen von Sozialverhalten stellte eine grosse Herausforderung für die Evolutions- und Verhaltensgenomik dar. Wir erwarten, dass die Ergebnisse unseres Projekts zu einem besseren Verständnis der molekularen Prozesse, die von DNA-Unterschieden zu Verhaltenunterschieden führen werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen