Erforschung der Varianz von Giftkomposition und Giftevolution zwischen solitären und eusozialen Aculeaten (Hymenoptera) mittels genomischer, transkriptomischer und proteomischer Methoden

• Antragsteller: Professor Dr. Ingo Ebersberger, seit 1/2022
• Fachliche Zuordnung: Evolution, Anthropologie ; Ökologie und Biodiversität der Tiere und Ökosysteme, Organismische Interaktionen ; Systematik und Morphologie der Tiere
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 399287429

Gifte in Tieren sind komplexe Proteingemische, welche konvergent in fast allen Tiergruppen evolviert sind. Giftproteine wurden vermutlich aus Proteinen rekrutiert, die ursprünglich normale physiologische Funktionen ausübten. Gifte sind fundamental im evolutionären Kampf ums Überleben giftiger Arten. Sie garantieren ökologische und evolutionäre Vorteile die zu Verteidigung, Beutejagd, Konkurrenzkampf, und Kommunikation dienen. Trotz dieser Bedeutung sind die evolutionären Prozesse, die Evolution und Biologie von Giften aber auch Gifttieren zugrunde liegen noch weitgehend unbekannt. Nur wenige giftige Arten sind bisher detaillierter erforscht, wie Schlangen, Spinnen, Kegelschnecken, Skorpione und unlängst Hundertfüßer.Die vermutlich prominenteste giftige Insektengruppe sind Hautflügler (Hymenoptera). Einige Toxine primär von Aculeaten (Bienen, Hummeln, Wespen) sind zum Teil gut erforscht. Durch den Einfluss auf Menschen erforschten frühe, Protein und biochemisch fokussierte Studien pharmakologische Aspekte ihrer Toxine. Ziel war es Toxine zu identifizieren, und ihre Funktion und mögliches, praktisches Anwendungspotential zu untersuchen. Paradoxerweise existieren jedoch trotz dieser Arbeiten kaum detaillierte vergleichende Studien, um die generelle Biologie und Evolution dieser Gfitproteine aufzuklären.In diesem Projekt wird erstmalig vergleichend die Giftevolution von Aculeaten erforscht, indem drei Bereiche der modernen Giftforschung Venomik verbunden werden: Transkriptomik, Proteomik und Genomik.Die Hauptziele sind mögliche Giftvariation zwischen solitären und eusozialen Aculeaten zu untersuchen, und wie Gifte zwischen Bestäubern und Beutejägern variieren. Überdies werden Aculeaten als Modellorganismus eingeführt, um fundamentale Prozesse der Giftevolution besser zu verstehen. Durch vorliegende Genomdaten können essentielle Fragen und Prinzipien der Giftevolution adressiert werden. Bisher existieren zu giftigen Arten komplementäre Genome nur für die Königskobra und das Schnabeltier.Hauptfragen in diesem Projekt sind:Gibt es Giftkompositionen, die für verschiedene Stufen der Sozialität charakteristisch sind?Ist Giftvariation verschieden zwischen Bestäubern und Beutejägern?Haben räuberische Aculeata (Wespen) Toxine die höherem Selektionsdruck unterliegen?Welche Gfitporteine sind Aculeaten und parasitoiden Wespen gemein, welche spezifisch?Kommen Neurotoxine von parasitoiden Wespen wie Pimplin auch in Aculeaten vor, wie evolvierten sie?Ist Genduplikation und Rekrutierung von Giftproteinen in die Giftdrüsen unterstützt als Hauptkraft der Giftevolution in Aculeaten?Gibt es Unterstützung für multiple Rekrutierungsereignisse für Giftproteine, basierend auf vergleichender Analyse von Körper und Giftdrüsengewebe

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Dr. Björn Marcus von Reumont, bis 12/2021