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Projekt
Vergleichende Populationsgenomik von pazifischen Tiefsee-Röhrenwürmern und ihren bakteriellen Endosymbionten: versteckte Diversität und Wirt-Symbiont-Spezifität
Antragstellerin
Dr. Corinna Breusing
Fachliche Zuordnung
Evolution, Anthropologie
Förderung
Förderung von 2016 bis 2018
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 320317443
Röhrenwürmer (Vestimentifera) sind global dominante Taxa in hydrothermalen Habitaten und Kaltwasserquellen. Da ihnen im adulten Stadium ein Verdauungssystem fehlt, sind sie ernährungstechnisch auf ihre schwefeloxidierenden bakteriellen Endosymbionten angewiesen, welche aus der lokalen Umgebung aufgenommen werden. Obwohl horizontale Transmission die Aufnahme mehrerer symbiotischer Mikroben erlauben sollte, deuten traditionelle 16S rRNA Sequenzanalysen darauf hin, dass jeder Röhrenwurm eine klonale Population eines einzigen bakteriellen Phylotyps beherbergt. Die gleichen Studien haben gezeigt, dass verschiedene Wirtstaxa von derselben Lokalität von dem gleichen Symbiontenphylotyp infiziert sein können, was darauf schließen lässt, dass keine exklusive Assoziation (Spezifität) zwischen einem bestimmten Symbionten und einer Wirtsart besteht. Hinweise von Multigen-Analysen auf multiple Infektionen und Subtyp-Variationen haben jedoch kürzlich die Befunde zur genetischen Homogenität der Wurmsymbionten angezweifelt, was bedeutet, dass ihre Diversität bisher deutlich unterschätzt worden ist. Sollten sich diese Annahmen bewahrheiten, ist zu vermuten, dass auch Muster der Wirt-Symbiont-Spezifität aufgrund von limitierter Variabilität der untersuchten Markergene und unzureichender Information über die genetische Variation in beiden Partnern bis jetzt übersehen worden sind. Meine Hypothesen sind, dass (1) die Röhrenwürmer von einer heterogenen Mischung an Bakterientypen infiziert sind und dass (2) Wirt und Symbiont eine Spezifität füreinander aufweisen, sowohl auf Art- als auch auf Genotyp-Ebene. Zur Untersuchung dieser Hypothesen schlage ich vor die symbiontischen Assoziationen in geographisch weitverbreiteten Populationen der Röhrenwurmarten Lamellibrachia barhami und Escarpia spicata zu analysieren, welche zusammen in Kaltquellhabitaten im Ostpazifik vorkommen. Durch Kombination von Hochdurchsatz-Methoden wie restriktionsschnittstellen-assozierter DNA-Sequenzierung und Metagenomik werde ich Einzelnukleotid-Polymorphismen (SNP) in Wirten und Symbionten identifizieren, womit die genomweite Diversität und Populationsstruktur in beiden Partnern ermittelt werden kann. Die genotypischen Daten von verschiedenen SNP-Subsets werden dann in multivariaten und korrelativen Statistik-Verfahren angewandt werden, um den Grad der Wirt-Symbiont-Spezifität zu erfassen. Es ist zu erwarten, dass meine Studie zu einem Fortschritt im Verständnis von Symbiosen zwischen Tieren und Bakterien in der Tiefsee führen wird und dadurch eine Basis für zukünftige Erforschungen darüber legt wie Wirt-Symbiont-Interaktionen die ökologische Adaptation, die genetische Populationsdifferenzierung und die evolutionäre Diversifizierung beider Partner beeinflussen.
DFG-Verfahren
Forschungsstipendien
Internationaler Bezug
Großbritannien, USA
