Balancierte Polymorphismen: Von ökologischen Mechanismen zu genetischen Fußabdrücken

• Antragstellerin: Professorin Dr. Meike Wittmann
• Fachliche Zuordnung: Evolution, Anthropologie ; Bioinformatik und Theoretische Biologie
• Förderung: Förderung in 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 273259546

Ausgleichende Selektion (engl. balancing selection) ist ein Sammelbegriff für ökologische und evolutionäre Mechanismen, die mehrere Allele an einem Locus in einer Population erhalten können. Dies kann geschehen, wenn heterozygote Individuen eine höhere Fitness haben als homozygote Individuen, aber auch wenn die Selektionsrichtung räumlich oder zeitlich variiert, wenn verschiedene Genotypen auf unterschiedliche Weise um Ressourcen konkurrieren, oder im Rahmen von Wirt-Parasit-Interaktionen. Diese Mechanismen schließen einander nicht notwendigerweise aus. Zum Beispiel können Szenarien mit zeitlicher Heterogenität dazu führen, dass heterozygote Individuen im geometrischen Mittel die höchste Fitness haben. Je nach ökologischem Szenario und genetischer Architektur werden die Allele entweder regelmäßig durch Mutationen neu erzeugt oder aber über extrem lange Zeiträume stabil erhalten, manchmal sogar über Art- und Gattungsgrenzen hinweg. Solche Fälle wurden vor kurzem in vielen taxonomischen Gruppen entdeckt, zum Beispiel bei Drosophila-Fruchtfliegen und Arabidopsis-Pflanzen. Allerdings ist im Moment noch unklar, ob und wie man aufgrund genetischer Daten herausfinden kann, welches der verschiedenen möglichen ökologischen Szenarien im jeweiligen Fall für die ausgleichende Selektion verantwortlich ist. In diesem Projekt werden wir deshalb Modellieransätze aus der Evolutionsökologie (adaptive Dynamik) und aus der Populationsgenetik (Coalescent-Theorie) kombinieren, um den genetischen Fußabdruck ausgleichender Selektion unter einer Reihe von Szenarien herzuleiten, die vermutlich eine wichtige Rolle für den Erhalt von Polymorphismen bei Drosophila und Arabidopsis spielen: räumlich-zeitliche Umweltheterogenität, innerartliche Konkurrenz und Wirt-Parasit-Koevolution. Um zu sehen, inwieweit das zugrunde liegende ökologische Szenario aus dem genetischen Fußabdruck ermittelt werden kann, werden wir dann ein Klassifikationsschema für ökologische Szenarien erarbeiten und es schließlich auf Daten zu zwischenartlichen Polymorphismen bei Drosophila und Arabidopsis anwenden.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Österreich, USA
• Gastgeber: Professor Dr. Joachim Hermisson; Professor Dr. Dmitry Petrov