Evolutionäre Dynamik sich ausbreitender mutualistischer Spezies

• Antragstellerin: Dr. Melanie Mueller
• Fachliche Zuordnung: Bioinformatik und Theoretische Biologie
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2014
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 201655341

Mutualismus ist eine Wechselbeziehung von Lebewesen zweier verschiedener Arten, die für beide förderlich ist. Sind die ausgetauschten Nutzen für die Bereitsteller kostspielig, ist dies Altruismus nichtverwandter Individuen. Solcher in der Natur weit verbreiteter Altruismus ist ein bedeutendes Problem der Evolutionsbiologie, da er im Widerspruch zum Paradigma des Überleben des Stärksten zu stehen scheint: Der Stärkste scheint ein Betrüger zu sein, der die Mutualisten ausnutzt, aber selbst keinen Nutzen bereitstellt. In den letzten Jahren wurde gezeigt, dass räumliche Struktur Mutualismus stabilisieren und verstärken kann. Hier werde ich einen Schritt weiter gehen und den Einfluss territorialer Expansion auf die Evolution von Mutualismus untersuchen. Da Mutualisten voneinander abhängen, müssen sie sich in ein neues Territorium gemeinsam ausbreiten. Deshalb wirkt Selektion nicht nur auf die einzelnen Spezies, sondern auch auf ihre Wechselbeziehung. Obwohl viele Beispiele territorialer Expansion von Mutualisten bekannt sind, ist die Populationsdynamik und Evolution expandierender Mutualisten nicht gut verstanden. Im hier vorgeschlagenen Projekt werde ich die Ausbreitung von mutualistischen Hefestämmen auf Agar-Oberflächen als Modellsystem verwenden. Zuerst werde ich die räumlichen genetischen Strukturen auf evolutionär kurzen Zeitskalen anschauen. Dann werde ich untersuchen, wie sich diese Strukturen und die charakteristischen Parameter der mutualistischen Wechselwirkung auf größeren Zeitskalen ändern, auf denen Mutationen auftreten. Um sowohl intuitives als auch quantitatives Verständnis zu erhalten, werde ich diese Experimente auch theoretisch modellieren. Dies ist wichtiger ein Schritt zum Versändnis territorialer Ausbreitung von Mutualisten in der Natur. Mit diesem Verständis kann man Informationen sowohl über die zukünftige als auch über die vergangene gemeinsame Evolution von Mutualisten aus der räumlichen Verteilung der genetischen Variation gewinnen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor David R. Nelson