Vergleichende Analyse der molekularen Mechanismen des Alterns in Fliegen und Bienen

• Antragstellerin: Dr. Claudia Fricke
• Fachliche Zuordnung: Evolution, Anthropologie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 261675780

Ein zentraler Teil der Life-History-Theorie und Evolution des Alterns ist der Fekundität/Langlebigkeits Trade-off. Eusoziale Insekten repräsentieren einen speziellen Fall in dem dieser sonst in Tieren universale Trade-off revertiert ist: die reproduktiven Individuen sind auch die langlebigsten Individuen. Viele der physiologischen und hormonalen Kaskaden sind konserviert. Allerdings fehlen für soziale Insekten umfassende Erkenntnisse wie und welche konservierten Kaskaden oder spezifischen Gene kooptiert wurden um neue Funktionen zu erfüllen, und welche neuen regulatorischen Netzwerke und Gene die Umkehrung des Fekundität/Langlebigkeits Trade-off ermöglicht haben.Dieses Projekt untersucht die funktionellen Rollen und regulatorischen molekularen Verbindungen von Kandidatengenen und solchen in Schlüsselpositionen, die mit dem Fekundität/Langlebigkeits Trade-off in Verbindung stehen. Dafür bauen wir auf umfangreiche empirische Erkenntnisse zu Genexpressionsprofilen in Verbindung mit Fekundität und/oder Langlebigkeit (1. Förderungsphase der Forschergruppe) auf. Diese Ergebnisse unterstreichen die zentrale Rolle der TOR-Insulin-JuvenileHormon/Vitellogenin Kaskaden (TI-J-LiFe), und zeigen zusätzliche neue Kandidatengene auf, die mehreren sozialen Insekten gemein sind, oder die Artenspezifisch erscheinen. Wir werden den funktionellen phänotypischen Einfluss dieser Gene testen, indem wir die Kandidaten-Genexpression in einem sozialen Insekt (Honigbiene) und einem nicht-sozialen Insekt (Fruchtfliege) ausschalten (RNAi), um folgende Fragen zu beantworten:1. Welche Gene und Genkaskaden sind Hauptregulatoren der Landlebigkeit und/oder Fekundität von sozialen Insekten?2. Welche molekularen Verbindungen haben Kandidatengene / welchen Genkaskaden gehören sie an?3. Haben Kandidatengene/-Kaskaden/-Netzwerke diegleichen evolutionär konservierten Effekte und Verbindungen in sozialen Insekten und Fruchtfliegen?Unser vergleichender Ansatz bietet die Möglichkeit, evolutionär konservierte Mechanismen zu detektieren, die den Fekundität/Langelebigkeits Trade-off steuern, und ermöglicht es uns soziale Insekten-spezifische Neuerungen zu entdecken. Zusätzlich zum phänotypischen Einfluss der >30 Kandidatengene werden wir die molekularen Verbindungen dieser Gene bestimmen, indem wir Ko-Expressions Netzwerke analysieren (RNAseq). Dies bietet die funktionale Evidenz für deren Position in regulatorischen Netzwerken welche der Fekundität und/oder Langlebigketi zugrunde liegen. Insbesondere wird dies Einsichten gewähren, welche Gene zentrale Rollen einnehmen und unterschiedliche Genkaskaden verbinden: entweder auf einer konservierten, oder einer evolutionär neuen, soziale Insekten-spezifischen Weise. Unser Projekt ist die bislang umfangreichste funktionelle Investigation in die molekulare Regulation von Fekundität/Langlebigkeit in sozialen Insekten im Allgemeinen, und wird, insbesondere, Licht auf die Umkehrung des Trade-offs zwischen Fekundität/Langlebigkeit werfen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 2281: Sociality and the reversal of the fecundity-longevity trade-off
• Internationaler Bezug: Schweiz, Südafrika
• Kooperationspartner: Dr. Michael Allsopp; Professor Dr. Thomas Flatt