Artbildungsgenomik unter Einbeziehung von Augengrößenvaration bei Heliconius-Schmetterlingen

• Antragsteller: Professor Richard Merrill, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Evolution, Anthropologie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 554326224

Anpassung an unterschiedliche ökologische Nischen kann zur Evolution neuer Arten führen und die Identifikation derjenigen genetischen Veränderungen die Populationsdivergenz und Artentstehung zugrunde liegen gehört zu einer der wichtigsten Ziele der Evolutionsforschung. Sowohl die visuelle Ökologie, die sich damit beschäftigt, wie Tiere visuelle Systeme nutzen um ihre ökologischen Bedürfnisse zu erfüllen, als auch die evolutionäre Genomik, die sich damit beschäftigt, wie sich genomische Variationen mit der Zeit sowohl innerhalb als auch zwischen Arten verändert, sind heute ausgereifte Forschungsgebiete. Abgesehen von einigen bemerkenswerten Ausnahmen, die sich größtenteils auf die Anpassung an aquatische Umgebungen beziehen, gibt es bisher jedoch relativ wenig Crosstalk zwischen diesen beiden Gebieten. Unsere Forschung befasst sich mit der Evolution und den genomischen Grundlagen der Augengrößenvariation in Insekten. Die extrem visuell orientierten Heliconius-Schmetterlinge sind eine der wenigen Gruppen, bei denen es möglich sein wird, ein integriertes Verständnis der visuellen Anpassung zu erreichen. Lokale Anpassungen und Artbildungsprozesse sind in dieser neotropischen Gattung, die vor allem für ihre auffälligen Warnmuster bekannt ist, besonders gut untersucht. Unsere Vorarbeiten konnten eine Divergenz der Augenmorphologie sowohl innerhalb als auch zwischen Heliconius-Arten zeigen. Quantitative genetische Analysen deuten weiterhin darauf hin, dass Selektion diese Divergenz vorantreibt. Das Hauptziel des Projektes besteht darin, die molekulare Basis und evolutionäre Entwicklung der Variation der Augenmorphologie zu verstehen und herauszufinden, wie sie zu einer Unterbrechung des Genflusses zwischen Populationen beitragen kann. Wir werden zunächst ein Modell über die Evolution der Augenmorphologie anhand der "Heliconius melpomene-silvaniform" Gruppe aufstellen. Anschließend werden wir die Variation der Augengröße über einen Höhengradienten charakterisieren und auf parallele Evolution sowohl auf organismischer als auch auf molekularer Ebene testen (mithilfe eines GWAS-Ansatzes). Schließlich werden wir mit QTL-Mapping Genomregionen identifizieren, die mit Veränderungen der Augenmorphologie zwischen Arten in Zusammenhang stehen, und mithilfe modernster populationsgenomischer Methoden feststellen, ob diese vermehrt in Genomregionen mit reduziertem lokalen Genfluss liegen. Diese Arbeit wird neue Einblicke in einen für die Evolution und Biodiversität grundlegenden Prozess - die Artbildung - gewähren und unser Verständnis der Genetik eines wichtigen, ökologisch relevanten, Phänotyps erweitern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen