Wirt-Virus Koevolution: Demographie versus Selektion und multiple Stressoren

• Antragsteller: Professor Dr. Lutz Becks
• Fachliche Zuordnung: Evolution und Systematik der Pflanzen und Pilze
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 274696124

Es besteht ein bleibendes Interesse daran die Geschwindigkeit evolutionärer Änderungen näher zu charakterisieren und Faktoren zu identifizieren, welche die Evolutionsrate beeinflussen. Insbesondere fehlt ein gutes Verständnis der Zusammenhänge zwischen evolutionären Dynamiken auf der genomischen Ebene und der Fitnessverteilung innerhalb von Populationen, wenn diese in komplexen Umgebungen evolvieren. In diesem Antrag beabsichtigen wir genomische Veränderungen in rasch koevolvierenden Algen-Virus-Gemeinschaften zu identifizieren. Darüber hinaus wollen wir zeigen, wie sich multiple Stressoren für die Algen und die Viren auf die Rate und den Verlauf von raschen Anpassungen auswirkt. In bisherigen Experimenten konnten wir bereits zeigen, wie sich die Demographie der Algenpopulation und Koevolution von Algen und Viren auf die adaptiven genomischen Veränderungen in der Algen- und Virenpopulation auswirken. Hier planen wir jetzt das gleiche experimentelle System und bereits entwickelte bioinformatische Tools zu nutzen, um die Hypothese zu testen, dass abiotische Stressoren zusammen mit der Wechselwirkung zwischen den beiden Arten die Geschwindigkeit der adaptiven Evolution beeinflussen. Wir werden sowohl den Verlauf der Veränderungen in den Populationsgrössen als auch auf der phänotypisch und genomisch Ebene verfolgen. Des Weiteren, werden wir mehrere hundert Algenklone (840) im Detail sowohl phänotypisch wie auch genomisch charakterisieren. Wir werden explizit untersuchen ob zusätzliche abiotische Stressoren für den Virus und die Algen die Dynamik der Koevolution direkt (i) mittels Veränderung der Stärke oder Richtung der Selektion, (ii) durch die Interaktion zwischen verschiedenen Individuen (klonale Interferenz), (iii) durch Interaktionen im Genome (Epistasis, Pleitropy), oder (iv) indirekt durch Veränderungen in der Demographie verändert. Zusammenfassend planen wir zu verstehen ob und wie komplexe Umwelteinfluss indiziert durch abiotische Stressoren die Geschwindigkeit der Evolution von Resistenz beschränken selbst wenn die Mutationsrate hoch ist.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1819: Rapid evolutionary adaptation: Potential and constraints
• Internationaler Bezug: Schweiz
• Mitverantwortlich(e): Dr. Philine Feulner
• Kooperationspartner: Dr. Sven Künzel; Professor Dr. Daniel Wegmann