Hybridzonen paläarktischer Amphibien als Modell zum Verständnis von zeitlichen Mustern bei Artbildungsprozessen und zur Weiterentwicklung von Artabgrenzungsmethoden

• Antragsteller: Professor Dr. Miguel Vences
• Fachliche Zuordnung: Evolution, Anthropologie ; Systematik und Morphologie der Tiere
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 447016541

Die Untersuchung des geographischen und genomischen Umfangs von Genaustausch und Genpool-Vermischung zwischen zwei Arten oder Stammeslinien in ihrer Hybridzone kann wertvolle, empirische Daten zur Abgrenzung von Arten liefern. Über die Analyse von Hybridzonen lässt sich auch besser verstehen, wie die reproduktive Isolation zwischen Stammeslinien über die Zeit, oder im Zusammenhang mit fortschreitender Genomdifferenzierung, fortschreitet. In dem hier beantragten Projekt planen wir, 15 Hybridzonen ost-paläarktischer Amphibien mittels RADseq-Markern zu untersuchen. Zusammen mit bereits existierenden Datensätzen wird dies eine ausreichend große Stichprobe (35 hybridisierende Artenpaare) ergeben, um Muster in der Ausprägung dieser Hybridzonen zu erkennen. Hierfür werden wir einen zeitkalibrierten phylogenomischen Stammbaum von 300 größtenteils paläarktischen Amphibienarten rekonstruieren, basierend auf mehreren Tausend Kerngen-Markern, die mittels Hybrid Enrichment / Bait Capture Verfahren sequenziert werden. Wir werden statistisch analysieren, ob und in welcher Weise die Ausprägung der Hybridzonen im Hinblick auf ihre geographische Ausdehnung, bzw. der Anzahl betroffener Loci, eher mit dem Divergenz-Alter der betroffenen Stammeslinien (Arten) oder mit ihrer allgemeinen genomischen Divergenz zusammenhängt. Zentral wird dabei das Testen der Hypothese sein, dass das Maß reproduktiver Isolation in nicht-linearer Weise ansteigt und sehr schnell eine vollständige Isolation eintritt, nachdem eine bestimmte Menge von Barrieren-Loci entstanden sind. Zusätzlich werden wir die Datensätze nutzen, um empirisch zu überprüfen, wie viele Loci notwendig sind, um mit ausreichender Wahrscheinlichkeit eine Aussage über die Ausdehnung und Ausprägung einer Hybridzone zu treffen. Diese Ergebnisse werden wichtig sein, um in einem weiteren, explorativen Aspekt des Projekts eine kosteneffiziente Multiplex-PCR-Methode zu entwickeln, um 20-50 universelle Kerngen-Marker bei Amphibien (und darüber hinaus bei anderen Wirbeltieren) zu sequenzieren. Indem wir diesen neuen Ansatz auf die gleichen Proben anwenden, die auch über RADseq untersucht werden, werden wir überprüfen können, ob die über ein solches Next-Generation DNA Barcoding erhaltenen Markersequenzen ausreichen, um Hybridzonen zu charakterisieren und somit eine zuverlässige Abgrenzung von Arten ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1991: Taxon-OMICS: Neue Herangehensweisen zur Entdeckung und Benennung von Arten und Biodiversität
• Internationaler Bezug: China
• Kooperationspartner: Professor Christophe Dufresnes, Ph.D.