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Projekt
Die Evolution der Interaktionen zwischen Symbionten, Pathogenen und dem Immunsystem bei Blattodea
Antragsteller
Professor Dr. Dino McMahon
Fachliche Zuordnung
Evolution, Anthropologie
Förderung
Förderung seit 2020
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 425876005
Pathogene sind wichtige Selektionsfaktoren bei der Evolution der Immunabwehr, aber der Beitrag der ansässigen Mikrobiota zu tierischer Immunität und ihrer Evolution ist wenig erforscht. Wie beeinflussen mutualistische Interaktionen mit Mikroben oder Symbionten die Evolution des Immunsystems, und inwieweit interagieren diese bei der Abwehr potenzieller Pathogene? Wir untersuchen dieses Thema bei Schaben und ihren nächsten Verwandten, die Termiten (Blattodea). Bei den Termiten folgte auf die Zunahme spezialisierter Darmsymbionten der Verlust des endosymbiotischen Bakteriums Blattabacterium. Dieses System stellt einen überzeugenden Fall von Wirts-Mikroben-Evolution dar, doch ist relativ wenig darüber bekannt, wie sich diese Wirte und ihre Symbionten evolviert haben. Wir untersuchen diese Beziehung in einem immunologischen Kontext und gehen der allgemeinen Hypothese nach, dass der Erwerb und Verlust von Symbionten die Pathogenabwehr und das Immunsystem von Blattodea beeinflusst haben. Zunächst werden wir eine umfassende Analyse von Immungenen bei Arten durchführen, die die wichtigsten evolutionären Übergänge von Blattabacterium-bewohnenden, solitären Schaben zu sozialen Termiten mit einer spezialisierten Darmmikrobiota, überspannen. Dabei nutzen wir verfügbarer hochwertiger Genome, um Immungene zu charakterisieren und evolutionäre Veränderungen mit Symbiontenwechseln zu verknüpfen. Zweitens identifizieren und testen wir Immungene, die an der Regulierung von Symbionten beteiligt sind, und klären, wie sie sich entwickelt haben. In diesem Zusammenhang werden ausgewählte Schaben- und Termitenarte für vergleichende Studien verwendet, wobei gewebebezogene Transkriptomik in Verbindung mit Experimenten zur Manipulation der Mikrobiota und der Symbionten eingesetzt wird, um die sich entwickelnden Wirt-Symbionten-Interaktionen zu charakterisieren. Die an der Regulierung beteiligten Immun- und Stoffwechselaktivitäten werden mit Hilfe von Genkoexpressionsnetzwerken modelliert. Methoden der sterilen Aufzucht werden zur Manipulation von Darm- und Fettkörpersymbionten in der Solitärschabe Blattella germanica eingesetzt und mit RNAi-Techniken kombiniert, um die Funktionen von Kandidaten-Immungenen zu testen. Drittens werden Experimente mit Pathogenen durchgeführt, um die Evolution der Immunspezifität zu erforschen, indem die Differenzierung von Elementen des Immunsystems untersucht wird, die an der Regulierung von Symbionten und bakteriellen Pathogenen beteiligt sind. Anschließend werden Überlebenstests durchgeführt, um einen Zusammenhang zwischen der Aktivität von Immungenen und der Pathogenresistenz herzustellen. Insgesamt untersucht unser Projekt den Beitrag von Immun-geninnovationen zu den parallelen Prozessen der Symbiontenregulierung und der Pathogenabwehr bei Blattodea, um Einblicke in allgemeine Prinzipien der Wirts-Symbionten-Aktivität zu gewinnen und zu erfahren, wie solche Interaktionen die Immunsysteme von Insekten im Laufe der Evolution geformt haben.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
