Vieläugige Monster: Ein einheitlicher Rahmen für die Funktion, Ökologie und Evolution duplizierter visueller Systemen.

• Antragstellerin: Dr. Lauren Sumner-Rooney
• Fachliche Zuordnung: Biologie des Verhaltens und der Sinne ; Evolution, Anthropologie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 460394678

Die Evolution des Sehens hat die Tierbiologie revolutioniert, und Augen haben sich in einer erstaunlichen Vielfalt verschiedener Formen entwickelt. Wir stellen uns visuelle Systeme normalerweise als ein einzelnes Augenpaar vor, viele Tiergruppen haben jedoch mehrere. Obwohl dies auβergewöhnlich klingen mag finden sich Variationen dieser mehrfache visuellen Systeme im gesamten Tierreich. Dieses faszinierende Phänomen macht nur einen winzigen Bruchteil des Forschungsaufwands und ist nach wie vor wenig erforscht. Dieses Projekt wird der erste Versuch sein, mehrfache visuelle Systeme in einem einheitlichen Rahmen zu definieren, zu untersuchen und zu vergleichen. Wir wollen die grundlegenden funktionalen Zusammenhänge und evolutionären Einflussfaktoren identifizieren, welche diese Vielfalt in der Tiervision hervorgebracht haben, um endlich zu verstehen, wie Tiere mit multiplen Augen Informationen über ihre Umgebung sammeln und nutzen, und um festzustellen, warum sich diese Strategie so häufig unabhängig voneinander entwickelt hat. Wir werden vier Schlüsselfragen ansprechen:Wo treten mehrfache visuelle Systeme auf, welche Formen haben ihre Hauptmerkmale und wie ähnlich sind sie sich? Wie und warum sammeln Tiere visuelle Informationen aus mehreren Augen? Wie kombinieren Tiere mehrere Informationsströme aus funktionell identischen und/oder funktionell unterschiedlichen Augen? Wie entwickeln sich duplizierte Systeme mit der Zeit und was treibt ihre Divergenz an? Um die Anzahl, Anordnung und Funktion mehrfache Systeme zu beschreiben, werden wir zunächst eine umfassende Übersicht visueller Systeme des gesamten Tierreichs sowie eine Matrix quantitativer und objektiver Merkmale erstellen. Dies wird uns erlauben einheitliche Tendenzen und Zusammenhänge der des vervielfältigten Sehens zugrundliegenden funktionalen, ökologischen und evolutionären Prinzipien zu identifizieren. Zweitens werden wir eine Kombination von Tomographie und Computeranalyse verwenden, um zu bestimmen, wie Informationen in Käferschnecken und Spinnen gesammelt werden. Drittens werden wir psychophysikalische Experimente an Käferschnecken, Schlangensternen und Spinnen verwenden, um zu untersuchen, wie Tiere verschiedene Informationsströme von mehreren Augenpaaren kombinieren. Wir werden Computermodelle verwenden, um funktionelle Divergenzen zwischen Augenpaaren zu bestimmen und um zu testen, wie Informationen von verschiedenen Augenpaaren kombiniert und priorisiert werden. Letztendlich planen wir die Verwendung phylogenetischer Vergleichsmethoden, um die Evolution stark divergierender paralleler visueller Systeme in Spinnen aus funktionell ähnlichen Ahnenhomologen zu rekonstruieren. Durch die Darstellung der Diversifizierung innerhalb und zwischen Augenpaaren über 400 Millionen Jahre im Zusammenhang mit großen ökologischen Veränderungen und geologischen Ereignissen können wir wichtige Einflussfaktoren und Einschränkungen für die Evolution dieser komplexen Systeme bestimmen.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Nachwuchsgruppen