Die Molekulare Grundlage von Phänotypischer Plastizität und Genetischer Assimilation in schnell evolvierender Linien Ostafrikanischer Buntbarsche

• Antragsteller: Professor Dr. Axel Meyer
• Fachliche Zuordnung: Evolution, Anthropologie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 274606803

Die Fähigkeit eines Lebewesens seinen Phänotyp entsprechend von Umwelteinflüssen zu verändern wird phänotypische Plastizität genannt. Traditionell wird diese häufig als hemmend für die Evolution gesehen. Jedoch wird diese Ansicht nicht von allen Wissenschaftlern geteilt und weiterhin kontrovers diskutiert. West-Eberhard hat als Alternative die flexible stem Hypothese (FSH) aufgestellt, in welcher gerade phänotypische Plastizität (und was sie als developmental recombination bezeichnet) im gemeinsamen Vorfahr einer adaptiven Radiation die Evolution und Artbildung einer Vielzahl von spezialisierten, jedoch weniger plastischen Nachfahren, so wie sie den Großteil der adaptiven Radiatoren ausmachen, fördern soll. Basierend auf dieser Hypothese wird phänotypische Plastizität als Substrat und Mechanismus für evolutionäre Veränderung angesehen, welche sich später sogar ohne den ursprünglichen Umwelteinfluss durch genetische Assimilation in verschiedenen Phänotypen, dann in vielen neuen Arten, ausgedrückt. In diesem Projekt planen wir die FSH in vier, sorgfältig ausgesuchten, Arten von Buntbarschen der adaptiven Radiationen des Viktoria- und Malawisee, und zwei basalen flußlebenden Arten, zu testen. In einer Reihe von split-brood Experimenten konnten wir schon an einer basalen Arte nachweisen, dass sich die Morphologie der Schlundkiefer dramatisch verändert, in Abhängigkeit von der Härte des Futters (ganze harte Schnecken, und zermahlene Schnecken). Wir haben auch schon in RNA-seq Studien eine Reihe von Genen und Gen-Netzwerken identifiziert, die dieser morphologischen Transformation vermutlich zu Grunde liegen. Die FSH sagt voraus, dass sowohl die morphologische, wie transkriptomische Variation in den spezialisierten, endemischen Buntbarscharten kleiner sein wird. Dies werden wir testen in einem phylogenetischen Kontext von je zwei spezialisierten (Schneckenknacker, Zooplanktivor) Arten aus dem jungen Victoriasee, wie auch dem älteren Malawisee und mit zwei basalen Cichlidenarten vergleichen. Die RNA-seq Daten werden die Grundlage für eine Reihe von weiteren vergleichenden bioinformatischen Analysen sein, die auch im Zusammenhang mit der Frage nach de novo Mutationen versus standing genetic Variation untersucht werden.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1819: Rapid evolutionary adaptation: Potential and constraints
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Professorin Dr. Roosa Laitinen; Professor Dr. Ralph Tiedemann, Ph.D.; Professor Dr. Thomas Wiehe