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Projekt
Die Rolle von konservierten Genen der Geschlechtsbestimmung und -differenzierung bei der Regulation von Kastenpolyphänismus bei Ameisen
Antragstellerin
Dr. Eva Schultner
Fachliche Zuordnung
Evolution, Anthropologie
Förderung
Förderung seit 2025
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 570448082
„Major evolutionary transitions“ sind Schlüsselereignisse in der Evolutionsgeschichte, die zu einer Zunahme der Komplexität des Lebens führen. Alle großen Übergänge - von der Bildung von Genomen aus einzelnen Replikatoren bis hin zur Evolution von superorganismischen Insekten - lassen sich durch einen einzigen evolutionären Mechanismus erklären, die Verwandtenselektion. Die unmittelbaren, molekularen Mechanismen, die jedem einzelnen Übergang zugrunde liegen, sind weit weniger klar. Nach dem Übergang zur geschlechtlichen Fortpflanzung sind molekulare Mechanismen der Geschlechtsbestimmung und -differenzierung evolviert, die geschlechtsspezifische Phänotypen aus demselben Genom kodieren; dieselben Mechanismen modulieren bei einigen Arten nachweislich alternative Phänotypen innerhalb der Geschlechter. Wir stellen die Hypothese auf, dass die Mechanismen der Geschlechtsdifferenzierung aufgrund ihrer herausragenden Rolle bei der Regulierung der phänotypischen Variation bei der „major transition“ zu Superorganismalität von Ameisen übernommen wurden. Diese Idee wird von Studien an unserer Modellart Cardiocondyla obscurior, sowie an anderen sozialen Hymenopteren, unterstützt. In C. obscurior Embryonen mit bekanntem Geschlecht und bekannter Kaste werden viele miRNAs und mRNAs mit geschlechtsspezifischer Expression in einer kastenspezifischen Weise exprimiert, ähnlich wie frühere Befunde, die ein kastenspezifisches differentielles Spleißen von geschlechtsspezifisch exprimierten Genen in Larven zeigen. Mit Hilfe eines vergleichenden Ansatzes wollen wir die Evolution von Mechanismen der Geschlechtsdifferenzierung bei der Kastendifferenzierung bei drei Ameisenarten mit obligat sterilen Arbeiterinnen, Cardiocondyla obscurior, Solenopsis invicta und Pheidole pallidula, untersuchen. Diese drei Arten gehören zur größten Ameisenunterfamilie, den Myrmicinae, und repräsentieren jeweils eines der drei vielfältigsten Taxa innerhalb der Unterfamilie (Crematogastrini, Solenopsidini, Attini) und decken somit eine beträchtliche phylogenetische Bandbreite ab. Ergänzt wird dies durch einen funktionellen, experimentellen Ansatz, bei dem RNAi-Knockdowns von Doublesex im Labormodell C. obscurior eingesetzt werden. Unser Projekt wird die molekularen Mechanismen untersuchen, die der Geschlechts- und Kastendifferenzierung im gesamten Verlauf der Ameisenentwicklung zugrunde liegen, und so die Möglichkeit bieten, konservierte Regulationsmechanismen, die bei beiden Prozessen wirken, sowie deren Evolution, zu untersuchen. Unser Projekt passt perfekt zu den Zielen des SPP GEvolve, da es Wissen über hochkonservierte Merkmale von Insektengenomen und deren Rolle bei der Regulierung einer wichtigen evolutionären Innovation beitragen wird.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
Internationaler Bezug
Großbritannien
Kooperationspartner
Dr. Mark C. Harrison
