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Projekt
Repetitiver Verlust von Phänotypen: die Wiederholbarkeit von genomischer und regulatorischer Evolution
Antragstellerinnen / Antragsteller
Thomas Joseph Colgan, Ph.D.; Professorin Dr. Katja Nowick; Dr. Eckart Stolle; Dr. Benjamin Wipfler
Fachliche Zuordnung
Evolution, Anthropologie
Förderung
Förderung seit 2022
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 503360601
Der Verlust von Phänotypen ist eine Art evolutionärer Innovation und ein weit verbreitetes Phänomen. Wie die Entstehung eines neuen Phänotyps kann auch der Verlust eine Anpassung darstellen und zu neuen Lebensweisen führen, ist jedoch bisher weniger untersucht worden. Besonders interessant ist der wiederholte Verlust des gleichen Phänotyps in unabhängigen evolutionären Linien, da damit die Reproduzierbarkeit von Evolution studiert werden kann. Daher wollen wir exemplarisch die genomische Grundlage des wiederholten Verlustes von Pollensammelstrukturen zu untersuchen. Diese Strukturen, scopae genannt, evolvierten mehrmals unabhängig voneinander in verschiedenen Bienenarten und ermöglichten den evolutionären Erfolg dieser Arten als Bestäuber. Interessanterweise sind scopae in mehreren kleptoparasitischer Bienenarten unabhängig voneinander wieder verloren gegangen, und damit auch bestimmte Verhaltensweise und Behaarung. Mittels genomweiter Vergleiche wollen wir die genomischen Grundlagen dieses wiederholten Verlustes entdecken.Dazu werden wir vorhandene qualitativ hochwertige Bienengenome nutzen und 21 neue qualitativ hochwertige Bienengenome produzieren. Diese über 100 Genome werden wir zur umfassenden Untersuchung genetischer Unterschiede nutzen, um die Entstehung des scopae-Verlustes in einem phylogenetischen Rahmen zu erforschen. Mittels „vorwärts phylogenomischem Genotyp-Phänotyp-Mapping“ und vergleichender Genomik werden wir genomische Änderungen im Zusammenhang mit dem Verlust der scopae untersuchen, insbesondere den Verlust von Genen und regulatorischen Elementen und der Evolution von Genfamilien. Da scopae sexuell dimorph sind (nur die Weibchen besitzen sie) und anscheinend dynamisch entstehen und verloren gehen können, vermuten wir, dass genregulatorische Änderungen wichtig für diese Plastizität und eventuelle Fixierung im Genom sind. Dementsprechend werden wir zusätzlich auch Transkriptom und ATAC-Seq Daten von sechs Arten, drei Paaren an Wirts- und Parasitenarten, welche scopa besitzen bzw. verloren haben, von Individuen beider Geschlechter während der Entwicklung produzieren. So werden wir untersuchen, ob ähnliche Änderungen sowohl an der Plastizität als auch am evolutionären Verlust der scopae beteiligt sind. Wir werden diese OMICs-Daten integrativ mit modernen informatischen Methoden analysieren, um die Rolle von kodierenden im Vergleich zu regulatorischen Änderungen, von Transposons in Genomarchitektur und -regulation, und von der Evolution von Genfamilien und Sequenzänderungen mit Fokus auf genregulatorische Faktoren, zu studieren. Wir werden auch untersuchen, wie genomische Elemente und Faktoren in regulatorischen Netzwerken interagieren und wie sich diese Netzwerke im Lauf der Evolution geändert haben. Außerdem werden wir Änderungen in Selektionsdrücken, die auf kodierende und nicht-kodierende Sequenzen wirken, erforschen, um zu verstehen, wie diese zum wiederholten Verlust von Pollensammelstrukturen beigetragen haben könnten.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
