Evolutionäre und entwicklungsbiologische Konsequenzen von asexueller Genomevolution

• Antragsteller: Dr. Jens Bast
• Fachliche Zuordnung: Evolution, Anthropologie ; Evolutionäre Zell- und Entwicklungsbiologie der Tiere
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 458953049

Der Übergang zur Asexualität bei Tieren hat viele tiefgreifende evolutionäre und entwicklungsbiologische Auswirkungen. Im Gegensatz zu vielen früheren Studien, die sich ausschließlich auf die Vorteile von sexueller Reproduktion konzentrierten, ist es das Ziel des vorgeschlagenen Projekts, die genomischen Folgen des Verlusts von Sex und die Veränderung der molekularen Programme zur Ermöglichung der Embryonalentwicklung, ohne vorherigen männlichen Input, zu verstehen. Zu diesem Zweck werden wir erstens untersuchen, wie sich die Befreiung von den Beschränkungen durch Sex in den besonderen genomischen Merkmalen der Asexualität manifestiert und genomische Plastizität und evolutionäre Innovation fördert. Zweitens werden wir analysieren, welche Veränderungen an der molekularen Maschinerie der Embryonalentwicklung für einen erfolgreichen Übergang zur Asexualität und deren langfristige Aufrechterhaltung notwendig sind, und ob diese Veränderungen in entfernt verwandten Taxa parallel oder konvergent verlaufen. Das vorgeschlagene Projekt basiert auf der Generierung (populations-) genomischer Daten unter Verwendung neuester long-read-, linked-read- und Chromosomenkonformations-Erfassungstechniken, sowie Einzelmolekül RNA-Seq Methoden. Es stützt sich damit auf den Kompetenzschwerpunkt zweier Sequenzierzentren (das Cologne Center for Genomics und das Genomics and Transcriptomics Laboratory in Düsseldorf), welche beide Teil des West German Genome Centers sind. Um artspezifische Merkmale von den echten Folgen der Asexualität zu entwirren, werden wir Replikate unabhängig voneinander entstandener, asexueller Linien mit eng verwandten, sexuellen Arten vergleichen, im speziellen verschiedene Arten aus Nematoden- und Hornmilbengattungen. In diesem Projekt werden die jeweiligen Stärken, in der evolutionären Populationsgenomik und Evolution von Entwicklung, von zwei kürzlich an der Universität zu Köln etablierten Gruppen zusammengeführt.Zusammengefasst, wird das vorgeschlagene Projekt neue Methoden für hochqualitative Genomanalysen, basierend auf einzelnen Individuen, in Nichtmodelorganismen etablieren und wertvolle Einblicke in die Evolution der asexuellen Reproduktion liefern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Dr. Philipp Schiffer