Ausdehnung des Raums durch Protisten: jüngere Artbildung, phenotypische Plastizität und Anpassung an Salinität

• Antragstellerin: Privatdozentin Dr. Mona Hoppenrath
• Fachliche Zuordnung: Evolution und Systematik der Pflanzen und Pilze
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 526201134

Für eine erfolgreiche Erhaltung der biologischen Vielfalt ist es wichtig, die derzeitige Vielfalt klar zu erkennen und zu verstehen, wie neue Artenvielfalt entsteht. Ein Schlüsselprozess, der letztlich die Vielfalt des Lebens hervorbringt, ist als Speziation bekannt. Heute basiert unser Verständnis dieses Phänomens hauptsächlich auf den Studien bekannter Modellsysteme. Über die Artbildung bei einzelligen Eukaryoten (Protisten), einer der vielfältigsten Organismengruppen der Erde, ist wenig bekannt. Wir beabsichtigen, eine Gruppe eng verwandter Protisten zu untersuchen, die ursprünglich aus der Ostsee beschrieben wurden und wichtige Primärproduzenten in Küstengewässern sind. Prorocentrum micans-artige Dinoflagellaten vermehren sich in verschiedenen marinen und brackigen Lebensräumen. Vorläufige Daten deuten darauf hin, dass die entsprechenden Populationen derzeit eine Artbildung durchlaufen. Bei einigen Linien könnte der Hauptgrund dafür der unterschiedliche Salzgehalt sein. Wir stellen die Hypothese auf, dass die unterschiedlichen Merkmale der P. micans-ähnlichen Populationen eher durch diesen Prozess als durch phänotypische Plastizität zu erklären sind. Ziel dieses Projekts ist es, die phylogenetische Struktur dieser Gruppe eng verwandter Taxa zu bestimmen, die derzeitigen Artgrenzen zu bewerten und spezifische physiologische Anpassungen (insbesondere an den Salzgehalt) auf Transkriptomebene dieser eng verwandten Protisten im Zusammenhang mit ihrer Evolution zu beurteilen. Die Studie wird die erste detaillierte Untersuchung der Transkriptome vieler eng verwandter Protistenstämme sein, um den Prozess der Mikroevolution zu verstehen. Wir werden 1) die Transkriptome mehrerer Stämme aus verschiedenen Lebensräumen sequenzieren und untersuchen, 2) ihre morphologischen Merkmale beschreiben und vergleichen, 3) Experimente zur Charakterisierung der Anpassungen an unterschiedliche Salzgehalte durchführen und 4) ihre ökologischen Nischen im Feld analysieren. Wir erwarten, dass die Untersuchung der exprimierten Gene dazu beitragen wird, die Triebkräfte dieser Radiation zu identifizieren. Insbesondere wollen wir herausfinden, wie sich das Niveau der Genexpression und die Struktur der Aminosäuresequenzen zwischen verschiedenen, aber eng verwandten Arten in demselben Salzgehalt und zwischen verschiedenen Populationen derselben Art, die in Meeres- und Brackwasser leben, verändern. Zur Untersuchung der Fähigkeit verschiedener Stämme, sich an Veränderungen des Salzgehalts anzupassen, werden wir natürliche Populationen in Laborexperimenten und im Freiland der Ostsee und des Mittelmeers (entlang eines Salzgehaltsgradienten) untersuchen. Das übergeordnete Ziel ist es, einen umfassenden Datensatz für den weit verbreiteten Dinoflagellaten P. micans-Komplex zu erhalten, der letztlich ein besseres Verständnis der Diversifizierung und Speziation von Dinoflagellaten ermöglicht.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Italien
• Kooperationspartnerin: Cecilia Teodora Satta
• Mitverantwortlich: Dr. Urban Tillmann