Taxophylogenie der Kalkschwämme (TAXOCALC)

• Antragsteller: Dr. Oliver Voigt; Professor Dr. Gert Wörheide
• Fachliche Zuordnung: Systematik und Morphologie der Tiere ; Evolution, Anthropologie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 559126114

Die genaue Identifizierung von Arten und eine klar definierte phylogenetische Klassifizierung sind für die biologische Forschung von entscheidender Bedeutung, da sie eine Schlüsselrolle bei ökologischen Studien spielen, die Reproduzierbarkeit von Laborexperimenten gewährleisten und die Beantwortung evolutionärer Fragen ermöglichen. Bei vielen marinen Taxa gibt es jedoch noch erhebliche Wissenslücken, wie z. B. bei Schwämmen, die in aquatischen Ökosystemen von der Tiefsee bis hin zu Süßwassersystemen eine entscheidende ökologische Rolle spielen. Vor allem die Kalkschwämmn (Porifera, Klasse Calcarea) sind besonders schwierig zu fassen, da molekulare im Widerspruch zu morphologischen Klassifizierungen stehen und viele Taxa unterhalb der Unterklassenebene (Ordnungen, Familien, Gattungen) nicht monophyletisch sind. Die Morphologien der Kalkschwämme weisen unterschiedliche Grade an morphologischer Komplexität auf, insbesondere im Hinblick auf die Organisation ihrer Wasserleitungssysteme sowie die Zusammensetzung und Skelettstruktur. Die Entwicklung dieser Merkmale ist nur unzureichend verstanden. Die schrittweise Entwicklung von einfacheren zu komplexeren Morphologien, die den traditionellen morphologischen Klassifizierungen zugrunde liegt, kann die Unterschiede der Komplexität nicht vollständig erklären. Phylogenetische Analysen, die sich auf eine begrenzte Anzahl von Genen stützen, haben sich als unzureichend erwiesen, um tiefere evolutionäre Beziehungen aufzulösen und zwischen eng verwandten Arten zu unterscheiden. Das beantragte Projekt zielt darauf ab, diese Wissenslücken zu schließen, indem erstens die tieferen Beziehungen zwischen den Taxa geklärt werden, was für notwendige taxonomische Überarbeitungen unerlässlich ist, und zweitens die Bewältigung der komplexen Herausforderung der Artenabgrenzung angegangen wird, insbesondere bei kryptischen oder polymorphen Arten. Um dies zu erreichen, werden wir eine kostengünstige Methode nutzen, bei der synthetische RNA-Baits verwendet werden, um aus genomischen Libraries ultra-konservierte Elementregionen (ultraconserved elements =UCE) und ihre variableren flankierenden Regionen anzureichern und zu sequenzieren. Diese Herangehensweise ermöglicht es uns, eine große Anzahl phylogenetisch informativer Loci von verschiedenen eng und entfernt verwandten Arten zu erhalten. Die sequenzierten Loci werden zur Rekonstruktion einer robusten Rückgrat-Phylogenie für Kalkschwämme verwendet, die als Grundlage für das Verständnis ihrer morphologischen Evolution dienen wird. Das Projekt zielt weiter darauf ab, die Rolle der sekundären Vereinfachung und der konvergenten Evolution bei der Gestaltung der beobachteten Komplexitätsmuster dieser Merkmale bei den heute lebenden Kalkschwämmen zu verstehen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen