Charakterisierung der genetischen Architektur von Inzuchtdepression in der Zebramanguste anhand neuartiger Verfahren zur Vorhersage schädlicher Mutationen

• Antragsteller: Professor Dr. Joseph Hoffman
• Fachliche Zuordnung: Biologie des Verhaltens und der Sinne ; Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung ; Evolution, Anthropologie ; Ökologie und Biodiversität der Tiere und Ökosysteme, Organismische Interaktionen
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 568169799

Seit Jahrzehnten ist Inzuchtdepression ein zentrales Thema für Forschende der Evolutions- und Konservationsbiologie und dennoch bleiben viele erklärende Faktoren der einhergehenden, reduzierten Fitness insbesondere bei Wildtierpopulationen unerklärt. Bislang ist die konkrete Architektur der Inzuchtdepression nicht geklärt. Es stellt sich die Frage, über die unterschiedliche Einwirkung genomische Regionen, welche Gene involviert sind und welche kodierenden und nicht kodierenden Mechanismen interagieren oder welche Rolle die Anzahl vieler leicht schädlicher Mutationen gegenüber kleinerer bis größerer Mengen schädlicheren Mutationen spielen. In der Zebramanguste, (Mungos mungo) wollen wir diese genetische Basis der Inzuchtdepression untersuchen und dafür ein neuartiges Verfahren basierend auf der Vorhersagbarkeit schädlicher Mutationen nutzen. Genauer erläutert, werden wir diese besondere Art der Mutation durch komplette Genomsequenzierung anhand evolutions- und konservationsbiologischer Modelle aufschlüsseln und den individuellen Beitrag dieser Mutationen zur Inzuchtdepression mit Hilfe umfangreicher Langzeitstudiendaten abschätzen. Die DFG unterstütze uns bereits bei einer vorhergehenden Studie, die starke Effekt der Inzuchtdepression für den Reproduktionserfolg erwachsener Männchen nachweisen konnte und nutzen diese umfangreichen Daten der letzten 30 Jahre unter anderem für eine komplette Genomsequenzierung aller 250 männlicher Proben. Dieser umfassende Datensatz wird genutzt, um Fitnesseffekte schädlicher Mutationen auf dem Genom zu kartieren und Hotspots für Inzuchtdepression zu lokalisieren. Weitergehend werden schädliche Mutationen anhand von Gen-Ontologien kategorisiert, um herauszufinden, welche molekularen Funktionen und biologischen Prozesse durch Inzucht am stärksten beeinträchtigt werden. Wir vergleichen die Fitness-Effekte schädlicher Mutationen in kodierenden und nicht-kodierenden Regionen des Genoms, um die relative Auswirkung dieser Mutationen zu quantifizieren, die Proteinfunktion und – struktur verändern, gegenüber Mutationen, die die Expression regulierender Elemente wie Promotoren beeinflussen. Zuletzt werden wir genetische und Life-history Daten kombinieren, um die Auswirkungen der Mutationen auf den reproduktiven Erfolg zu analysieren und verwenden dafür Fitness-relevante Merkmale wie Körpergewicht, parasitäre Belastung und Partnerbewachung. Insgesamt wird dieses Projekt weitreichende Einblicke in die genetischen Grundlagen der Inzuchtdepression in einer Wildpopulation liefern und unser Verständnis ihrer evolutionären und naturschutzbiologischen Bedeutung auf ein neues Niveau heben.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen