Transgenerationale phänotypische Plastizität beim Cypriniden Pimephales promelas

• Antragsteller: Dr. Denis Meuthen
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Tiere und Ökosysteme, Organismische Interaktionen ; Biologie des Verhaltens und der Sinne ; Evolution, Anthropologie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 376694507

Organismen haben verschiedene Strategien evolviert, um sich an Umweltveränderungen anzupassen. Eine davon ist die phänotypische Plastizität - die Fähigkeit von Genotypen, in Abhängigkeit von der Umwelt verschiedene Phänotypen auszuprägen. Unter transgenerationaler phänotypischer Plastizität versteht man die Auswirkungen der gegenwärtigen Umwelt eines Organismus auf die Phänotypen nachfolgendender Generationen. Dieser Mechanismus erlaubt es den Nachkommen, sich an die Umweltbedingungen vorheriger Generationen anzupassen, denen sie mit großer Wahrscheinlichkeit ebenfalls ausgesetzt sein werden. Trotz der potentiell großen Relevanz der transgenerationalen Plastizität im evolutionären Prozess ist sie noch nicht gut erforscht. Die meisten Studien beschränken sich nämlich auf Arten mit asexueller Reproduktion oder konzentrieren sich lediglich auf den Übergang zwischen zwei Generationen. Prädation ist ein wichtiger, aber räumlich und zeitlich stark variabler Selektionsfaktor, und deshalb ein bekannter Auslöser von phänotypischer Plastizität. Das Ziel meines Forschungsvorhabens ist es, anhand des Umweltfaktors Prädation die Mechanismen und Konsequenzen von transgenerationaler Plastizität in einer sich sexuell reproduzierenden Fischart zu erforschen. Die Dickkopfelritze Pimephales promelas ist eine Fischart mit väterlicher Brutpflege, welche im Hinblick auf ihre Antiprädatorstrategien gut erforscht und aufgrund ihrer kurzen Generationszeit und der leichten Vermehrung als Modellsystem für meine Fragestellung prädestiniert ist. Ich plane ein groß angelegtes Zuchtprogramm, in dem Gelege von Fischen mehrere Generationen lang in jeder Generation aufgeteilt und die Nachkommen entweder unter simulierter hoher Prädation oder unter Kontrollbedingungen aufgezogen werden. Zuerst werde ich in meinen Experimenten die Prädator-induzierten transgenerationalen Effekte, die über Spermien und Eizellen vermittelt werden, von den Auswirkungen einer durch simuliertes hohes Prädationsrisiko veränderten Brutpflege trennen. Zweitens werde ich über mehrere Generationen hinaus die Konsequenzen transgenerationaler Plastizität feststellen. Hierbei werde ich die Hypothese überprüfen, dass phänotypische Plastizität die Entstehung von (genetischen) Adaptationen begünstigt. Drittens werde ich die Auswirkungen von väterlicher und mütterlicher Exposition gegenüber simulierter Prädation miteinander vergleichen, um die Geschlechtsspezifität transgenerationaler Plastizität zu ermitteln. Hierbei werde ich auch die Effekte von direktem Prädationsrisiko auf die Nachkommen in Relation zu einer rein transgenerationalen Antwort setzen. Zur Bearbeitung dieser Themen werde ich die verschiedenen Experimentalgruppen sowohl innerhalb als auch zwischen Generationen hinsichtlich des Verhaltens, der Morphologie sowie der Life-History vergleichen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Kanada
• Gastgeber: Professor Dr. Douglas P. Chivers