Der Zusammenhang zwischen 'Rot'-Sehen und Herbivorie: vom Gen zum Verhalten

• Antragstellerin: Dr. Sara Stieb
• Fachliche Zuordnung: Biologie des Verhaltens und der Sinne ; Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie ; Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 313802845

Korallenriffe, vor allem das weltbekannte Great Barrier Riff, bilden eine der diversesten und farbenprächtigsten Habitate, und viele marine Organismen nutzen Farbensehen, um Futter zu finden, Paarungspartner von Feinden zu unterscheiden oder um am Wettkampf um Ressourcen teilzunehmen. Visuelle Pigmente (Opsine), welche in die Photorezeptoren der Retina eingebaut sind, bilden das Herzstück des Sehens und bestimmen die spektrale Empfindlichkeit eines Organismus und folglich dessen visuelle Fähigkeit. Die Evolutionsgeschichte der Opsine ist ein Vorzeigemodell, auf welche Weise Veränderungen auf molekularer Ebene - in Form von Gensequenz- oder Genexpressionsänderungen - zu Adaptationen an divergierende Lebenswelten und -weisen führen. Knochenfische erweisen sich dabei als effektive Modelle, visuelle Anpassungen zu untersuchen, die in direktem Zusammenhang mit bestimmten Verhaltensweisen, wie der Futtersuche und der Paarung, oder mit Umweltfaktoren, wie dem vorherrschenden Lichthabitat, stehen. Meine bisherige Arbeit an den artenreichen Riffbarschen konnte als Ergebnis aufzeigen, dass eine herbivore Futterweise mit der Expression des 'rot'-sensitiven (LWS = long-wavelength sensitive) Opsin-Gens korreliert. Eine solche in den langen Wellenlängenbereich verschobene Empfindlichkeit erhöht das Vermögen, ein Algengrün ausfindig zu machen. Der Prozess des komplexen Sehvorgangs erfordert einen multidisziplinären Ansatz. Mein Antrag deckt den Weg vom Gen bis zum Verhalten ab, wobei ich die modernsten Methoden anwende, um folgende Fragen zu beantworten: 1) Ist der Zusammenhang zwischen LWS-Expression und Herbivorie tatsächlich funktional? Mittels Verhaltensuntersuchungen werden herbivore mit nicht-herbivoren Riffbarscharten auf deren spektrale Unterscheidungsfähigkeiten hin verglichen. 2) Ist die Topographie der Retina herbivorer Arten spezialisiert? Durch In-situ-Hybridisierung werden exprimierte Opsine in der Retina sichtbar gemacht bei Riffbarschen, welche sich hinsichtlich ihrer Futtersuchstrategien unterscheiden. 3) Ist der Zusammenhang zwischen LWS-Expression und Herbivorie ein allgemeines Muster, welches auch in anderen Fisch-Taxa vorhanden ist? Mittels Next Generation Sequencing werden Opsin-Expressions-Muster zwischen bestimmten Artenpaaren, herbivoren und nicht-herbivoren Rifffischarten, verglichen. Diese Studie wird helfen, den Zusammenhang zwischen Variabilität visueller Phänotypen und verschiedenen Lebensweisen aufzuzeigen, wodurch Kräfte identifiziert werden, welche zur Komplexität von Korallenriffökosystemen beitragen. Algenfressende Fische sind Schlüsselfiguren in der Korallenriffökologie, da sie wesentlich die Balance zwischen Korallen und Algen und infolgedessen die Besiedlung und Erholung von Korallenbeständen begünstigen. Letztlich wird diese Studie dazu beitragen, die entscheidende Rolle herbivorer Fische beim Erhalt gesunder Riffe, besonders angesichts des jüngsten Rückgangs an Korallenriffen weltweit, besser zu verstehen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Australien
• Gastgeber: Professor Dr. Jürgen Marschall