Molekulare Mechanismen der Entstehung und Evolution von Farbmustern in Buntbarschen.

• Antragsteller: Professor Dr. Claudius Kratochwil
• Fachliche Zuordnung: Evolutionäre Zell- und Entwicklungsbiologie der Tiere ; Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung ; Evolution, Anthropologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 423396155

Die Färbung ist ein wichtiges und faszinierendes Merkmal in der Biologie eines Organismus. Es spielt eine Schlüsselrolle in verschiedenen grundlegenden physiologischen, ökologischen und evolutionären Prozessen. Darüber hinaus fordern diese auffälligen Phänotypen Biologen dazu auf, die mechanistischen und genetischen Grundlagen von Farbmustern und ihrer Morphogenese sowie ihre ultimativen Ursachen zu verstehen. Die Farbe eines Gewebes resultiert aus der mehrschichtigen Organisation von Pigmentzelltypen mit unterschiedlichen Struktur- und Pigmenteigenschaften. Im makroskopischen Maßstab entstehen Farbmuster durch räumliche Unterschiede in den Pigmentzelleneigenschaften und -anordnungen, um vertikale Balken, horizontale Streifen oder andere Muster zu bilden. Es gibt Hinweise darauf, dass Farbmuster eine adaptive Bedeutung haben, da sie in intraspezifischer Kommunikation, Arterkennung und Tarnung involviert sind. Das Verständnis der zugrundeliegenden genetischen, zellulären und Entwicklungsmechanismen sowie der funktionellen Relevanz ist entscheidend für den Einblick in ihre evolutionäre Diversifizierung.Knochenfische zeigen eine erstaunliche Vielfalt an Farben und Farbmustern. Cichliden sind eine besonders bunte Familie von Fischen - gut erfasst von ihrem deutschen Namen "Buntbarsche". Färbungsphänotypen spielen viele Rollen bei der Cichlidenevolution und decken das gesamte Spektrum von Funktionen ab, einschließlich jener, die für die sexuelle Selektion und Anpassung relevant sind. Ebenso sind Cichliden ein bekanntes Beispiel für sich wiederholende, konvergente Evolution. Ihre Farbmuster (entwickelten sich mehrmals und unabhängig in den über 1200 Arten ostafrikanischer Buntbarschen. Dennoch sind die genetischen und mechanistischen Grundlagen, die diese Eigenschaften bestimmen und welche Veränderungen ihre Diversifizierung und wiederholte Evolution sowie die adaptive Funktion von Farbmustern verursachen, unbekannt. Welche Mechanismen steuern die Anordnung und Eigenschaften von Pigmentzellen? Wie bilden Aggregate von Zellen die so unterschiedlichen Farbmuster von Cichliden? Sind die zugrunde liegenden genetischen Unterschiede zwischen Arten mit analogen Mustern gleich oder verschieden? Basieren sie auf bestehenden oder neuartigen genetischen Variationen, regulatorischen oder kodierenden Veränderungen und wird ihre Variation durch viele oder wenige Gene reguliert? Und was ist die adaptive Funktion dieser Muster? Cichliden sind gut geeignet, um diese grundlegenden Themen zu behandeln. Sie bieten hervorragende Möglichkeiten Verbindungen zwischen genetischer un morphologischer Variation und Funktionen zu studieren. Durch einen integrierten Ansatz möchte ich die molekularen Grundlagen von Farbmustern bei Cichliden analysieren. Die Auseinandersetzung mit diesen fundamentalen Fragen bietet vertiefte Einblicke in die genomischen und mechanistischen Ursachen von Farbmustern, sowie ihrer evolutionären Dynamik.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen