Genomforschung und die Entstehung von Arten im Meer

• Antragsteller: Professor Dr. Oscar Puebla, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Evolutionäre Zell- und Entwicklungsbiologie der Tiere ; Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung ; Evolution, Anthropologie
• Förderung: Förderung seit 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 277213305

Wie neue Arten unter permanentem Genfluss entstehen und fortbestehen können, ist eine grundlegende und weitestgehend unbeantwortete Frage in unserem Bestreben die Entstehung von Artenvielfalt zu verstehen. Besonders rätselhaft ist dieses Phänomen im Ozean. Hier sind physische Barrieren oft schlecht definiert und pelagische Larven bieten ein hohes Potenzial für ausgedehnten Genfluss, dennoch beherbergt der Ozean einige der artenreichsten Gemeinschaften der Erde. Vor allem Korallenriffe konkurrieren in ihrer Vielfalt sogar mit tropischen Regenwäldern, und Korallenrifffische gehören zu den artenreichsten Gemeinschaften von Wirbeltieren überhaupt. Wie ist diese außerordentliche Artenvielfalt entstanden? Aufbauend auf meiner ersten DFG-Förderung schlage ich vor, die Hamletbarsche - eine Gruppe von eng verwandten Rifffischen aus der weiteren Karibik, die sich im Wesentlichen durch ihre Farbmuster unterscheiden - als Modellsystem für diese Frage zu nutzen. Mein Bestreben liegt darin diese Forschung in zwei Richtungen auszudehnen: die Prozesse, die der marinen Artbildung zugrunde liegen (Ziele 1 und 2) und die spezifischen Eigenschaften, die die reproduktive Isolation antreiben (Ziele 3 und 4). Wir haben durch die Identifizierung von Hybriden und Rückkreuzungen in natürlichen Populationen festgestellt, dass derzeit Genfluss zwischen den Arten der Hamletbarsche stattfindet. Allerdings ist es nicht sicher, ob der Genfluss während der gesamten Geschichte der Divergenz oder erst bei sekundärem Kontakt nach einer ersten Phase ohne Genfluss stattfand. Wir werden eine Phylogenie für die Hamletbarsche erstellen und Genomweiten-Resequenzierungsdaten nutzen, um die Geschichte des Genflusses während der Divergenz zu rekonstruieren (Ziel 1). Darüber hinaus deutet eine vorläufige phylogenetische Analyse darauf hin, dass sich die Hamletbarsche an verschiedenen Orten parallel entwickelt haben könnten. Wir werden diese Hypothese mit dem gleichen Ansatz testen (Ziel 2). Wir haben auch Kandidatengene für die Pigmentierung identifiziert, aber unsere Analysen sind derzeit durch die fehlende objektive Quantifizierung der Farbmustervariationen eingeschränkt. Wir werden unsere Sammlung von standardisierten Fotos und Gewebeproben nutzen, um eine detaillierte Genotyp x Phänotyp-Zuordnung von Farbmustern durchzuführen. Hierfür werden wir ganze Genome und eine objektive Quantifizierung von Farbmustern verwenden unter Ausschluss von subjektiven Bewertungskriterien durch den Menschen (Ziel 3). Wir hatten bereits ein Kandidatengen mit starken funktionellen Verbindungen zum Sehen identifiziert, das auch an der Pigmentierung beteiligt zu sein scheint. Dieses Ergebnis, falls er bestätigt wird, würde einen Meilenstein in unserer Forschung darstellen, da eine direkte Kopplung zwischen Sehen und Pigmentierung die Artbildung in Gegenwart von Genfluss erheblich erleichtern würde. Diese Hypothese wird in den Hamletbarschen und im Zebrafisch in einer neuen Kooperationen getestet (Ziel 4).

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen