Lebende Zeitkapseln: auf den Spuren evolutionärer Adaptation in einer sich wandelnden Welt

• Antragstellerin: Dr. Dagmar Frisch
• Fachliche Zuordnung: Evolution, Anthropologie ; Ökologie und Biodiversität der Tiere und Ökosysteme, Organismische Interaktionen
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 461099895

Die negativen Auswirkungen des globalen Klimawandels und der anthropogenen Umweltverschmutzung auf aquatische Organismen und Ökosysteme sind gut dokumentiert. In der Arktis waren die Erwärmung und die damit verbundenen Umweltfluktuationen der letzten Jahrzehnte besonders schnell und gravierend. In Hinblick auf die Auswirkungen des Klimawandels nutzt das Projekt das ökologische und genomische Modell Daphnia. Im Vordergrund steht die Untersuchung der evolutionären Anpassung von Daphnia pulex an die Auswirkungen des Klimawandels in arktischen Seen West-Grönlands. Hierfür werden Dauereier von Daphnia-Populationen der vergangenen Jahrhunderte genutzt, die in geschichteten Seesedimenten archiviert sind. Mithilfe der Sequenzierung von 300 ganzen Genomen, gewonnen aus der amplifizierten DNA einzelner Dauereier (Gesamt-Genom-Amplifikation) aus den letzten 300 Jahren, wird die genotypische Zusammensetzung der Populationen und die genomische Variabilität zwischen den klonalen Linien analysiert. Ein Hauptziel der Untersuchungen ist es, Mutationsraten und –spektren in einer natürlichen Population eines mehrzelligen Organismus zu erfassen und genomische Regionen zu identifizieren, die durch die natürliche Selektion beeinflusst werden. Diese genomischen Daten sollen unter Anwendung multivariater Statistik im Hinblick auf Zusammenhänge mit der rekonstruierten Umweltgeschichte untersucht werden. Ein weiteres Hauptziel ist es, in kontrollierten reziproken Transplantationsexperimenten die Phänotypen der Laborklone in Hinblick auf historische und rezente Umweltbedingungen zu charakterisieren, und ihre Genexpression zu messen. Zum Erreichen dieses Ziels werden Laborkulturen von Daphnien angelegt, die aus geschlüpften rezenten und historischen Dauereiern etabliert werden ("resurrection ecology") und rezente und historische Populationen repräsentieren. Durch die Integrierung der phänotypischen und RNA-seq Daten soll mithilfe einer gewichteten Gen-Koexpression Netzwerkanalyse (WGCNA) erforscht werden, zu welchem Grad die phänotypischen Antworten sich im funktionellen Genom widerspiegeln.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen