The Physiological and Metabolic Basis of the Fecundity/Longevity Trade-Off in Drosophila

• Antragsteller: Professor Dr. Thomas Flatt
• Fachliche Zuordnung: Evolution, Anthropologie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 261675780

In vielen Organismen erhöht eine Reduktion oder die experimentelle Eliminierung der Fortpflanzung die Lebensdauer. Beispielsweise verlängert die Eliminierung von Keimbahnstammzellen in den Gonaden von Fadenwürmern und Fruchtfliegen die Lebensspanne. Umgekehrt ist eine verlängerte Lebensdauer oft von einer reduzierten Fortpflanzungsleistung begleitet. Interessanterweise hat eine verringerte Nahrungsaufnahme ("dietary restriction") ähnliche Effekte: eine Verlängerung der Lebensspanne geht einher mit einer Verringerung der Reproduktion. Diese Beobachtungen legen nahe, dass der "Kompromiss" ("trade-off") zwischen Langlebigkeit und Reproduktion möglicherweise durch einen Wettbewerb in der Allokation von energetischen Ressourcen zustandekommt, bei dem Energie entweder in die Fortpflanzung investiert werden kann oder, alternativ, in die Aufrechterhaltung der somatischen Funktionen und damit in ein längeres Leben. Unter optimalen Nahrungsbedingungen sollten Organismen - auf Kosten einer verbesserten Überlebensfunktion - also die energetische Investition in die Fortpflanzung maximieren; unter schlechten Narhungsbedingungen hingegen sollten Organismen - auf Kosten einer (temporär) eingeschränkten Fortpflanzung - in eine verbesserte Überlebenswahrscheinlichkeit investieren. Allerdings ist dieser "trade-off" in der Energieverteilung zwischen Fruchtbarkeit und Überleben nicht quantitativ exakt; zum Beispiel kann Nahrungsrestriktion selbst bei sterilen ("kastrierten") Fadenwürmern die Lebensdauer verlängern, was im Widerspruch zum einfachen Ressourcenallokations-Modell steht, welches ja postuliert, dass die Reduktion der Fortpflanzung kausal die Verlängerung der Lebensspanne verursacht. Anderseits ist die Nahrungsrestriktion nicht dazu im Stande bei sterilen, langlebigen Fadenwürmern, denen anstatt der ganzen Gonaden spezifisch nur die Keimbahnstammzellen fehlen, die Lebensspanne weiter (über den Effekt der Sterilität hinaus) zu verlängern. Dies deutet stark darauf hin, dass Fortpflanzung, Ernährung, und Lebensspanne auf komplizierte Art und Weise auf das Engste miteinander verbunden sind; die physiologischen und metabolischen Mechanismen, die dem "trade-off" zwischen Reproduktion und Langlebigkeit zugrunde liegenden, bleiben jedoch weitgehend unbekannt. Das Hauptziel der hier vorgeschlagenen Forschung ist es, neue Einblicke in die Mechanismen des Reproduktions- Langlebigkeits- "trade-offs" zu gewinnen. Insbesondere wollen wir die Wirkung der Interaktion zwischen Fortpflanzung und Ernährungsphysiologie auf die Lebensspanne untersuchen. Wir schlagen vor, mit Hilfe des experimentellen Fruchtfliegen-Modells, zum ersten Mal auf systematische Weise die Folgen der Nahrungsbeschränkung auf die Langlebigkeit, den Metabolismus und die Physiologie sowohl bei fertilen wie auch bei sterilen Fliegen zu untersuchen. Dies wird uns neue und wichtige Einsichten in die Mechanismen vermitteln, die dem Reproduktions-Langlebigkeits-"trade-off" zugrundeliegen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 2281: Sociality and the reversal of the fecundity-longevity trade-off
• Internationaler Bezug: Schweiz, USA
• Partnerorganisation: Schweizerischer Nationalfonds (SNF)
• Kooperationspartner: Professor Daniel Promislow, Ph.D.