Komparative Analyse des Y-Chromosoms in Menschen und Menschenaffen

• Antragsteller: Professor Dr. Martin Kuhlwilm, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Evolution, Anthropologie ; Evolutionäre Zell- und Entwicklungsbiologie der Tiere
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 284798238

Das Verständnis der Evolution des Y-Chromosoms hat uns Erkenntnisse über die Geschichte von Menschen und anderen Primaten ermöglicht. Die Gene auf diesem Chromosom sind relevant für die Festlegung des biologischen Geschlechts, aber große Repeat-reiche, heterochromatische Regionen stellen ein Hindernis für Studien dar, die das ganze Chromosom betreffen. In dem hier vorgeschlagenen Projekt möchte ich das Ausmaß der genetischen Variation des Y-Chromosoms in Menschenaffen (Schimpansen, Bonobos, Gorillas und Orang-Utans) charakterisieren, und die evolutionäre Geschichte dieses besonderen Chromosoms durch den Vergleich der verschiedenenen Menschenaffenarten beschreiben.Der erste Teil meines Projekts wird das Assembly des Y-Chromosoms von Primaten sein. Dafür werde ich de novo Assembly-Werkzeuge nutzen, um art-spezifische Referenz-Sequenzen aus langen Sequenzier-Fragmenten zu generieren. Dies wird es mir erlauben, die Architektur des Chromosoms zu beschreiben, und die strukturelle Variation zwischen den Arten, inklusive uns Menschen, zu bestimmen. Dies wird der evolutionären Erforschung des Menschenaffen-Stammes eine wertvolle Ressource hinzufügen. Der zweite Teil wird eine Untersuchung der genetischen Variation zwischen Individuen derselben Spezies sein. Dies werde ich nutzen, um das Ausmaß der natürlichen Auslese zu bestimmen, und geschlechtsspezifische Populationsgrößen zu schätzen. Ein interessanter Aspekt der Interpretation dessen wird eine mögliche Korrelation zwischen der genetischen Variation und den Paarungsmustern zwischen den Arten sein. Schließlich möchte ich die ursprünglichen Allele bestimmen, und die evolutionäre Rate in kodierenden und wahrscheinlich neutralen Regionen ableiten. Dies wird dabei helfen, soziale und Umwelteinflüsse auf die genetische Variation der verschiedenen Menschenaffen zu erhellen. Ein Vergleich der Variation in Menschenaffen und Menschen, inklusive ausgestorbener Menschenarten, wird zu einem besseren Verständnis des evolutionären Kontexts menschlicher Diversität führen.Die technologischen Fortschritte der letzten Jahre ermöglichen es, Y-Chromosomen in hoher Qualität zu sequenzieren. Im Augenblick werden Chromosomen-Sortierung und neue Sequenziertechnologien ("third generation sequencing") am der Gast-Institution untersucht; diese werden dann genutzt, um Sequenzier-Daten in hoher Qualität zu generieren. Ich möchte daraus de novo Referenz-Sequenzen konstruieren, ihre Architektur vergleichen, und ihre Variation mittels computationaler Verfahren analysieren.Dieses Projekt ist wichtig, weil die Menschenaffenpopulationen existentiell bedroht sind, und ihre genetische Diversität, die sehr informativ für die Herkunft unserer eigenen Art ist, anhand von in der Wildnis geborenen Individuen studiert werden sollte. Da die Diversität von Y-Chromosomen bislang weitgehend in komparativen Evolutions-Studien fehlt, wird dies neue Aspekte zum Verständnis der Evolution der Menschen und Menschenaffen beitragen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Spanien
• Gastgeber: Professor Dr. Tomas Marques-Bonet