Evolution von Unterwasserseide in Köcherfliegen (Insecta:Trichoptera) und anderen Süßwasserarthropoden

• Antragstellerin: Jacqueline Heckenhauer, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Evolution, Anthropologie ; Evolutionäre Zell- und Entwicklungsbiologie der Tiere ; Ökologie und Biodiversität der Tiere und Ökosysteme, Organismische Interaktionen
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 502865717

Bisher sind Wasserinsekten in genomischen Studien wenig vertreten. Sie weisen jedoch eine Reihe ökologisch relevanter Schlüsselinnovationen und adaptiver Merkmale auf, deren Evolution und genetischer Hintergrund noch wenig verstanden sind. Dieses Projekt soll diese Lücke schließen, indem genomische Daten generiert und analysiert werden. Die Daten werden genutzt um die Entwicklung von adhäsiver Unterwasserseide in der Ordnung Trichoptera (Köcherfliegen) und anderen (semi-) aquatischen Arthropoden zu untersuchen. Köcherfliegen weisen die größte Vielfalt des Gebrauchs von Unterwasserseide auf. Diese wichtige Innovation hat möglicherweise ihre Diversifizierung in einer Vielzahl von aquatischen Lebensräumen ermöglicht. Darüber hinaus ist die Unterwasserseide aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften (Polymerisation in aquatischer Umgebung, enorme Zugfestigkeit, Elastizität) für die angewandten Wissenschaften von Interesse. Dieses Projekt zielt zunächst darauf ab, mittels vergleichender Genomik die Grundlagen der Evolution der bei den Köcherfliegen und anderen Süßwasserarthropoden mit der Seidenproduktion verbundenen Gene und Genfamilien zu erforschen. Hierbei stehen Mechanismen wie Expansion von Genen und Genfamilien, Selektion und Variation in Gensequenzen (z.B. repetitive Motive wichtiger Gencluster) im Vordergrund. Außerdem wird anhand verschiedener Entwicklungsstadien untersucht, wie die unterschiedlichen Seideneigenschaften genetisch moduliert und reguliert werden. Dazu wird konkret die Rolle von Genexpression und post-transkriptioneller Modifikation (z.B. Splicing-Varianten) sowie Methylierungsmustern wichtiger Seidengene untersucht. Das Verständnis der molekularen Mechanismen der Seidenproduktion ist nicht nur zur Erforschung molekularer Anpassungen, die für die Diversifizierung in aquatischen Lebensräumen verantwortlich sind, wichtig, sondern wird auch die Grundlage für zukünftige biomedizinische und biotechnologische Anwendungen schaffen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2349: Die Genomischen Grundlagen Evolutionärer Innovationen (GEvol)