Wie die Interaktion zwichen Wirtsorganismen und dem Darmmikrobiom die rapide Anpassung von Dreistachligen Stichlingen an trophische Nischen begünstigt

• Antragsteller: Dr. Andreas Härer
• Fachliche Zuordnung: Evolution, Anthropologie ; Ökologie und Biodiversität der Tiere und Ökosysteme, Organismische Interaktionen
• Förderung: Förderung von 2021 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 458274593

Mit dem Darm assoziierte mikrobielle Gemeinschaften, das Darmmikrobiom, beeinflussen viele Aspekte der Biologie ihres Wirts, z.B. Stoffwechsel und Regulierung des Immunsystems. Trotz dieser weitreichenden Auswirkungen variiert die Zusammensetzung des Darmmikrobioms nicht nur zwischen, sondern auch innerhalb von Wirtsarten. Jüngst haben wir die enorme mikrobielle Vielfalt erkannt, die mit unzähligen Wirtsorganismen assoziiert ist. Dennoch fehlen uns noch immer fundierte Kenntnisse darüber, welchen Einfluss die Interaktion zwischen ökologischen und genetischen Merkmalen des Wirts und dem Darmmikrobiom auf dessen Zusammensetzung hat und wie Unterschiede im Darmmikrobiom die Fitness des Wirts beeinflussen. Dies wird uns helfen, Unterschiede zwischen mikrobiellen Gemeinschaften im Darm zu verstehen und nachzuvollziehen, wie Mikroben die Anpassung ihrer Wirte an neue ökologische Nischen begünstigen oder erschweren können. Die Kombination von vergleichenden Feldstudien natürlicher Populationen mit kontrollierten Laborexperimenten stellt einen vielversprechenden Weg dar, um die Faktoren zu identifizieren, welche das Darmmikrobiom beeinflussen, und erlaubt uns zu beantworten, wie das Mikrobiom die Anpassung des Wirts beeinflusst. Die zentralen Ziele dieses Antrags bestehen darin, zu bestimmen, wie Ökologie und Genotyp unserer Wirtsart, des Dreistachligen Stichlings, mit Umweltfaktoren interagieren und somit Variation des Darmmikrobioms innerhalb und zwischen Populationen erzeugen, und zu untersuchen, wie diese Variation die Spezialisierung des Wirts auf verschiedene trophische Nischen beeinflusst. Ich werde auch bestimmen ob Populationen, die sich im Ausmaß der trophischen Spezialisierung unterscheiden, ein unterschiedliches Maß an Plastizität des Darmmikrobioms, definiert als die Fähigkeit das Darmmikrobiom umzustrukturieren, aufweisen, wenn sie neuartiger Nahrung ausgesetzt sind. Ich stelle die Hypothese auf, dass ein hohes Maß an Plastizität zu einer höheren Fitness in den plastischeren Populationen führt. Der Stichling ist ein ausgezeichnetes System zur Untersuchung der öko-evolutionären Dynamik von Wirt-Mikrobiom-Interaktionen, da er ökologische und evolutionäre Parallelität zwischen unabhängigen Populationen zeigt, sich gut für Laborexperimente eignet und starke phänotypische und genetische Variation innerhalb und zwischen Populationen aufweist.Die Identifizierung der Faktoren, die den Aufbau des Darmmikrobioms beeinflussen, wird es uns ermöglichen, vorherzusagen, wie ein Wirt, seine Darmmikroben und die Umwelt während der Anpassung an verschiedene ökologische Nischen interagieren. Dies wird uns helfen zu verstehen, wie die mikrobielle Vielfalt innerhalb und zwischen Populationen aufrechterhalten wird. Meine Forschung wird auch neue Einblicke in die bisher nicht getestete Idee gewähren, ob wirtsspezifische Unterschiede in der Plastizität des Darmmikrobioms das Potenzial der Wirtsorganismen zur Anpassung an neue ökologische Nischen beeinflussen.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeberin: Diana Rennison, Ph.D.