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SFB 1047:  Timing bei Insekten: Mechanismen, Plastizität und Fitnesskonsequenzen

Fachliche Zuordnung Biologie
Medizin
Förderung Förderung von 2013 bis 2017
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 208233609
 
Timing ist wichtig für alle Lebewesen. Langfristiges Ziel dieses Sonderforschungsbereiches ist es, ultimate Vorteile von Timing auf verschiedenen zeitlichen Skalen zu verstehen und proximate Timing Mechanismen zu entschlüsseln. Hierfür haben wir eine interaktive Forschungsplattform etabliert, die biologische Disziplinen erfolgreich integriert - von der Molekularbiologie, Physiologie, Neuroethologie und Verhaltensökologie zur Ebene von Populationen, Lebensgemeinschaften und evolutionärer Ökologie. Um tägliches Timing zu verstehen, haben wir die molekularen und neuronalen Mechanismen der circadianen Uhr im Gehirn von Drosophila weiter aufgeklärt und begonnen diese in sozialen Insekten zu untersuchen. Wir haben circadian oszillierende Metaboliten isoliert, die zur Lebensdauer und reproduktiven Fitness von Fliegen beizutragen scheinen. Im Langzeit-Timing haben wir Regulatoren für die zeitliche Steuerung von Verhaltensübergängen analysiert, von der neurohormonellen Kontrolle des Schlupfverhaltens bis zu Verhaltensübergängen bei sozialen Insekten. Neuroethologische Experimente erzielten neue Erkenntnisse zur saisonalen Kalibrierungen des Sonnenkompass und zur Zeitgedächtnisfunktion. Im dritten Projektbereich haben wir verhaltensrelevante, ökologische und evolutionäre Prozesse integriert, um Fitnessgewinne von adäquatem Timing in Individuen, Kolonien und Populationen interagierender Arten zu verstehen. Die Integration abiotischer und biotischer Einflüsse mit internen Faktoren (Geschlecht, Größe etc.) zeigten signifikante Fitnessverluste bei nicht übereinstimmendem saisonalem Timing von Lebensgemeinschaften. Mögliche zugrundeliegende Mechanismen konnten wir in Theorie-basierten evolutionären Modellen simulieren.In der nächsten Phase werden wir uns auf die Plastizität der circadianen Uhr konzentrieren. Wir werden untersuchen wie sie sich auf unterschiedliche Umweltbedingungen anpasst (z.B. auf saisonale Änderungen), wie die Uhren in Gehirn und Peripherie (Metabolismus) interagieren und wie die Zeitinformation in höheren Gehirnzentren integriert wird. Im Langzeit-Timing werden wir uns auf das Timing von Verhaltensübergängen fokussieren, um daran beteiligte interne und externe Faktoren zu entschlüsseln. Dies schließt Mechanismen der Raum-Zeit-Orientierung und des Zeitgedächtnisses ein, welche vor allem den Erfolg des Nahrungseintrags bei sozialen und solitären Insekten vergrößern. Auf der Ebene der Fitnesskonsequenzen werden wir die Bedeutung von Photoperiode, Temperatur und Nahrungsquellen als Treiber von saisonalem Timing untersuchen - und wie die Desynchronisation von mutalistischen und antagonistischen biotischen Interaktionen sich auf die Fitness auswirkt. Die ökologischen Forschungsansätze werden eng mit mechanistischen Studien zur Funktion der Inneren Uhr, physiologischen Prozessen, Zeit-Orts-Lernen und Langzeit-Timing verknüpft um Fitnessvorteile von adäquatem Timing zu ergründen und in mathematischen Modellen zu simulieren.
DFG-Verfahren Sonderforschungsbereiche
Internationaler Bezug Schweiz

Abgeschlossene Projekte

Antragstellende Institution Julius-Maximilians-Universität Würzburg
 
 

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