Meereslandschaftsgenetik der Kälte

• Antragsteller: Professor Dr. Joseph Hoffman
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Tiere und Ökosysteme, Organismische Interaktionen
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 397161634

Um ihre zukünftige Reaktion auf Klimaänderungen abzuschätzen, ist es unerlässlich, den Genfluss zwischen Populationen zu verstehen. Allerdings sind die Faktoren, die Genkonnektivität beeinflussen, nur unvollständig bekannt, besonders bei marinen Arten, wo intrinsische Faktoren wie life history mit Aspekten wie Meeresbodentopologie und Strömung interagieren. Wie diese Faktoren genetische Variation strukturieren ist Gegenstand der sog. Meereslandschaftsgenetik und entscheidend für unsere Einschätzung, wie das Leben im Meer auf Klimawandel reagieren wird.Das Projekt baut auf umfassenden Pilotstudien auf und nutzt eine große, existierende Probensammlung von antarktischen Seeschnecken, Margarella antarctica, um zu ermitteln, wie verschiedene Faktoren die genetische Populationsstruktur eines marinen Invertebraten beeinflussen, der in seiner Ausbreitung stark eingeschränkt ist. Da Ausbreitung primär durch kriechende Adulte erfolgt, liegt der Schlüssel zur Populationsstruktur wahrscheinlich bei Topologie und Substrat des Meeresbodens. Denkbar ist aber auch, dass an Steinen und Tang befestigte Eier in Strömungen transportiert werden. Ich werde diese alternativen Hypothesen mit räumlich expliziter Modellierung testen, die Proben von 128 Standorten an der westlichen antarktischen Halbinsel berücksichtigt, einem der sich am schnellsten aufwärmenden Orte der Welt. Da der Beitrag von jedem Faktor möglicherweise vom seinem geographischen Maßstab abhängt, werde ich Populationsstruktur auf vier Ebenen untersuchen: a) entlang der Halbinsel (makro-geographisch), b) innerhalb einer Bucht (meso-geographisch), c) innerhalb dreier 100m x 200m Abschnitte (mikro-geographisch) und d) innerhalb dreier 5m x 5m Abschnitte (nano-geographisch).Insgesamt werden 2660 Proben mittels restriction site associated DNA-Sequenzierung an ca. 25.000 SNPs untersucht werden. Dadurch werden selbst subtile genetische Unterschiede sichtbar werden, die eine detaillierte Untersuchung erlauben, wie Strömungen, Topographie und Substrattyp Muster und Stärke der Populationsstruktur auf verschiedenen Distanzen bis hinunter auf 1m beeinflussen. Die genetischen Daten werden außerdem differenzierte Analysen ermöglichen, die bisher in den meisten Studien an antarktischen Meeresbewohnern nicht möglich waren. Beispielsweise reagiert M. antarctica sehr empfindlich auf die Abschabung des Meeresbodens durch Eis, ein Prozess der die Demographie der lokalen Population dramatisch beeinflussen kann. Durch die Modellierung alternativer historischer Demographie Szenarien, wird zudem die Hypothese getestet, dass genetische Flaschenhälse einen besonders ausgeprägten Einfluss auf die Populationsstruktur ausüben.Insgesamt wird dieses Projekt beispiellos detaillierte Einsicht in die Mechanismen ermöglichen, die Populationsstruktur auf mehreren räumlichen Maßstäben prägen. Dies hat wichtige Auswirkungen auf Vorhersagen über die Reaktion Meeresbewohner auf Klimawandel.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen