Genom-weite Untersuchungen zur Artbildung unter sympatrischen Bedingungen in einem marinen Säuger: demographische Entwicklungsgeschichte, Populationsstruktur und lokale Anpassung im vom Aussterben bedrohten Galapagos Seelöwen

• Antragsteller: Professor Dr. Joseph Hoffman
• Fachliche Zuordnung: Evolution, Anthropologie ; Evolutionäre Zell- und Entwicklungsbiologie der Tiere ; Ökologie und Biodiversität der Tiere und Ökosysteme, Organismische Interaktionen
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 255821879

150 Jahren nach Charles Darwins richtungsweisendem Werk Ueber die Entstehung der Arten sind die Mechanismen, mit denen neue Tierarten entstehen, noch immer nicht vollstaendig bekannt. Jedoch bietet uns die genomische Revolution jetzt die technischen Voraussetzungen, die genetische Grundlage der Artbildung zu untersuchen. Besonders vielversprechende Systeme zur Entschluesselung der evolutionaeren Prozesse, die Anpassung steuern und erste Schritte zur Artbildung vorgeben, sind evolutionaer junge Arten, die sich entlang oekologischer Gradienten auseinanderentwickeln. Um zu untersuchen, inwieweit heterogene genomische Divergenz durch oekologisch divergente Selektion ohne geographische Barrieren fuer den Genfluss herbeigefuehrt werden kann, sind Meeressaeuger ideal geeignet.Der Galapagos-Seeloewe Zalophus wollebaeki ist so eine Art. Er kommt nur in abgelegenen, rauen Gebieten vor und hat sich vor ueber 1 Million Jahren von seiner kalifornischen Schwesterart (Zalophus californianus) getrennt. Sein Verbreitungsgebiet ist winzig im Vergleich zum Ausbreitungspotential, wird jedoch stark von einer oekologischen Scheide beeinflusst, die naehrstoffreiche Gebiete rund um die jungen westlichen Inseln von denjenigen im flachen Schelfbereich des Zentralarchipels trennt. Eine Pilotstudie mit 22 Mikrosatelliten und mitochondrialer DNA hat gezeigt, dass sich diese Gegensaetze im Habitat in deutlichen Unterschieden in Morphologie, Nahrung und Genetik widergspiegln. Dies bringt die Vorstellung ins Wanken, dass genomweite Differenzierung unweigerlich mit raeumlicher Trennung verbunden sein muss und macht den Galapagos-Seeloewen zu einem exzellenten Kandidaten fuer die Untersuchung mikroevolutionaerer Prozesse, die lokale Anpassung und lokalisierte genetische Differenzierung in Arten ohne Verbreitungshindernisse zur Folge haben.In unserem Projekt werden wir die technischen Moeglichkeiten der schnell fortschreitende genomische Revolution nutzen und erstmals umfangreichen Zugang zur genomischen Dimension von freilebenden Populationen erhalten. Wir werden populationsgenetische Analysen an Individuen aus dem gesamten Verbreitungsgebiet durchführen, mit dem Genom des nah verwandten antarktischen Seebaers als Referenzgenom. Diese Daten werden es uns ermoeglichen, den vorrangigen Mechanismus der oekologischen Artbildung sowie genomische Artbildungsinseln (Kandidatenregionen fuer die Spuren divergenter Selektion) zu identifizieren und letztere mit Unterschieden im Habitat zu verknuepfen. Ein hochinteressanter Aspekt hierbei ist, inwieweit Geschlechtschromosomen eine besondere Rolle bei der Populationsdifferenzierung spielen, wie es die Theorie voraussagt.Die Verbindung dieses einzigartigen Systems, die das gesamte Verbreitungsgebiet umspannenden populationsgenomischen Daten und deren Analyse im mathematischen Rahmen werden grundlegende Einblicke in die evolutionaren Prozesse und damit assoziierten genetischen Bausteine okologischer Anpassung und der Artbildung gewaehre

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Schweden
• Beteiligte Personen: Professor Dr. Alexander Goesmann; Professor Dr. Oliver Krüger; Professor Dr. Jochen B. W. Wolf