Evolutionäre Genetik von konvergenten Mimikry-Farbformen in Hummeln

• Antragsteller: Dr. Eckart Stolle
• Fachliche Zuordnung: Evolutionäre Zell- und Entwicklungsbiologie der Tiere ; Evolution, Anthropologie
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 433110898

Konvergente Evolution von komplexen Phänotypen ist eine der auffälligsten und faszinierensten Beispiele adaptiver Evolution. Geformt durch natürliche Selektion, können nicht verwandte Organismen auf einem erstaunlichen Level konvergieren und eine gegenseitige Ähnlichkeitstäuschung in Form und Farbe entwickeln, die oft dieselben Warnsignale enthalten um Fressfeinde abzuhalten (Müller′sche Mimikry). Trotzdem sind die molekularen Grundlagen dieser erstaunlichen evolutionären Konvergenz nicht gut untersucht. Eine Gruppe wichtige Bestäuber, Hummeln, haben konvergent mehrere Farbvarianten evolviert, die über unverwandte Hummellinien verteilt sind. Eine Besonderheit hier ist, dass einige polymorphe Arten dieselben innerartlichen Farbvarianten-Veränderungen parallel zu anderen, unverwandten aber sympatrisch vorkommenden Hummelarten zeigen. Daher bieten diese Arten die einzigartige Gelegenheit um die genomische Architektur zu studieren, die solchen adaptiven Phänotypen und deren konvergente Evolution zugrunde liegt. Durch die enormen technologischen Fortschritte sind breitgefächerte und umfassende vergleichend-genomische Ansätze, kombiniert mit entwicklungsgenetischen Ansätzen, jetzt durchführbar und werden umfassende Einsichten in die genetischen Mechanismen geben, die Farbveränderungen in Hummeln verursachen und regulieren, aber auch ob konvergenten Farbänderungen dieselben Mechanismen zugrundeliegen oder von unterschiedlichen Mechansimen gesteuert werden.Hier präsentiere ich ein Projekt, dass vier unabhängige Farbveränderungen (in vier nichtverwandte Hummelarten) zwischen den in Europäischen Hummeln am häufigsten vorkommenden Färbungsvarianten schwarz-gelb-weiß und schwarz-rot untersucht, und faszinierende Fälle von innerartlicher Konvergenz und parallelen Farbverschiebungen in Wirtshummel-Arten und deren Sozialparasiten beinhalten. Die Studie wird aufdecken, wie genomische Architektur zu adaptiven Farbpolymorphismen innerhalb einer Art oder zwischen Arten führt, duch Änderungen in der Genomstruktur, kodierenden Sequenzen oder regulatorischen Sequenzen. Diese neuen Erkenntnisse sind von breiter Relevanz für adaptive Evolution in vielen anderen Organsimen, besonders Insekten in denen einige sogar Farbpolymorphismen ähnlich zu den hier untersuchten Hummeln zeigen (Bates’sche Mimikry).

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen