Mechanismen und Dynamiken der Geschlechtschromosomenevolution in afrikanischen Buntbarschen

• Antragstellerin: Dr. Astrid Böhne
• Fachliche Zuordnung: Evolution, Anthropologie ; Ökologie und Biodiversität der Tiere und Ökosysteme, Organismische Interaktionen
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 492407022

Die Mechanismen der Geschlechtsbestimmung sind mannigfaltig und reichen von diversen Umweltfaktoren über verschiedene genetische Systeme bis zu komplexen Kombinationen ex- und intrinsischer Signale. Diese Mechanismen sind in einigen organismischen Gruppen konserviert (zB haben alle Säugetiere dieselben Geschlechtschromosomen) wohingegen sie sich in anderen Gruppen selbst zwischen Schwesterarten unterscheiden. Dieses Projekt fokussiert sich auf genetische Geschlechtsbestimmung -die Erforschung von Geschlechtschromosomen- in einem Modelsystem der Evolutionsbiologie, den afrikanischen Buntbarschen. In Buntbarschen der Radiation des Tanganyikasees habe ich gezeigt, dass überproportional viele Wechsel des Chromosoms, welches das Geschlecht bestimmt, auftreten. Dieses Projekt wird Geschlechtschromosomenevolution aus drei neuen Perspektiven untersuchen. Teil Eins konzentriert sich auf Buntbarsche aus Gesamtafrika und schließt Vertreter aller afrikanischen Buntbarschlinien ein. Eine Identifikation von Geschlechtschromosomen im gesamtafrikanischen Kontext erlaubt es zu untersuchen ob die Geschlechtschromosomenevolution entlang des Stammbaums der Buntbarsche variiert. Dies hat zum Ziel zu testen ob extrem schnelle Geschlechtschromosomenevolution auf Radiationen beschränkt oder an eine phylogenetische Linie gebunden oder ein generelles Merkmal afrikanischer Buntbarsche ist. Teil Zwei widmet sich gezielt Tanganyikasee-Buntbarschen, in denen ich bereits Geschlechtschromosomen identifiziert habe. Hier konzentrieren sich Analysen auf Chromosomen, die mehrfach unabhängig ("konvergent") als Geschlechtschromosom evolviert sind. Ich werde die diesem Muster zugrunde liegenden Genomabschnitte identifizieren um zu testen ob dieselben Gene die Evolution von Geschlechtschromosomen mehrfach begründet haben. In diesem Projektteil werde ich zudem nahe verwandte Arten mit unterschiedlichen Geschlechtschromosomen mittels Genomanalysen und Kreuzungen vergleichen um zu testen, welche Mutationen Änderungen der Geschlechtschromosomen verursacht haben. Teil Drei beschäftigt sich mit dem Zusammenspiel von Geschlechtsentwicklung und Geschlechtschromosomen. Innerhalb einer Linie der Tanganyikasee-Radiation, den Ectodini, haben nur wenige Arten Geschlechtschromosomen. Wir vermuten, dass die Geschlechtsentwicklung in diesen Fischen besonders plastisch ist: in Vertretern der Ectodini wurden Geschlechtswechsel von Weibchen zu Männchen beobachtet. Dieser Projektteil wird untersuchen, ob Arten mit und ohne Geschlechtschromosomen unter den gleichen Bedingungen in der Sensitivität für Geschlechtswechsel variieren. Wir postulieren, dass Arten mit Geschlechtschromosomen das Geschlecht nicht wechseln. Um zu verstehen, wie Geschlechtswechsel koordiniert wird, werden wir Genexpression und regulatorische Merkmale der Genexpressionsaktivierung und -unterdrückung zwischen Männchen und Weibchen von Arten, die das Geschlecht wechseln mit solchen in denen das Geschlecht konstant bleibt vergleichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Dr. Ulrich Schliewen