Die Nutzung von schneller Evolution und Physiologie zur Erforschung von Reaktionen auf Umweltschwankungen in einem baltischen Invertebrat

• Antragstellerin: Dr. Jennifer Catherine Nascimento Schulze
• Fachliche Zuordnung: Evolution, Anthropologie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 543808135

Im Verlauf ihres Lebens sind Organismen sowohl zeitlichen als auch räumlichen Umweltschwankungen ausgesetzt. Die Fähigkeit sich kurzfristig an kontinuierliche Umweltveränderungen anzupassen wird Adaptives Tracking genannt, und ist wichtiger Bestandteil um eine Toleranz zu entwickeln. Dieser Prozess ermöglicht es Organismen mit Umweltschwankungen die sich negativ auf die Fitness auswirken umzugehen. Unklar sind jedoch die vollständigen Auswirkungen des adaptiven Trackings auf die genetische Vielfalt von Wildpopulationen, sowie die Umweltfaktoren, die diesen Prozess vorantreiben, und die physiologischen Prozesse, die dem adaptiven Tracking zugrunde liegen. Insbesondere in ökologisch relevanten Arten, die nicht als Modellorganismen gelten, deren Widerstandsfähigkeit jedoch für die Vitalität von Ökosystemen unter globalen Veränderungen entscheidend ist, sind diese Prozesse unerforscht. In diesem Projekt beabsichtige ich zu erforschen, wie adaptives Tracking in einer natürlichen Population von Eurytemora affinis in der Ostsee zu dessen Widerstandsfähigkeit gegenüber rapiden Umweltveränderungen auf genomischer und phänotypischer Ebene beiträgt. Ziel 1: Bereits gesammelte genomische Daten werden genutzt, um das Ausmaß von adaptivem Tracking in E. affinis über einen Zeitraum von 13 Jahren zu untersuchen. Das Ausmaß an Adaptivem Tracking wird bestimmt, indem ich dauerhafte Veränderungen in Allelfrequenzen untersuche, sowie wertvolle empirische Beweise für das Verständnis von adaptivem Tracking und dessen Auswirkungen auf die genetische Variation in nicht-Modellorganismen liefern. Ziel 2: Bewertung von phänotypischen Effekten des adaptiven Trackings auf E. affinis. Mehrere Chargen von E. affinis werden über ein Jahr hinweg gesammelt und für „common garden“ Experimente verwendet, um die physiologischen und phänotypischen Merkmale zu bestimmen, die sich im Verlauf der Jahreszeiten entwickeln. Diese Merkmale umfassen Lebensgeschichte und physiologische Prozesse. Das Verknüpfen von genomischen Veränderungen mit phänotypischen Variationen ermöglicht es mir zu verstehen wie schnelle genomische Veränderungen die Phänotypen von Populationen beeinflussen können. E. affinis ist ein ideales Modell, um diese Fragen anzugehen. Diese Ruderfußkrebse haben mehrere Generationen pro Jahr, was es ermöglicht, die Auswirkungen eines schwankenden Umfelds über die Jahreszeiten hinweg zu untersuchen. Darüber hinaus ist diese Art leicht im Feld zu sammeln und im Labor zu züchten, was mehrere Generationen-Experimente ermöglicht. Außerdem werde ich von Dr. Reid Brennan betreut, der Erfahrung in der Züchtung von Ruderfußkrebsen und Genomik mitbringt, und zusammen mit meinem zweiten Mentor, Dr. Meike Stumpp, physiologische Tests für diese Art entwickelt hat. Die gewonnenen Erkenntnisse werden zur Evolutionsbiologie und Ökophysiologie beitragen, sowie für Branchen wie Fischerei und Aquakultur von Bedeutung sein, da Ruderfußkrebse eine entscheidende Rolle in marinen Ökosystemen spielen.

• DFG-Verfahren: WBP Stelle