Auswirkungen von anthropogenen Faktoren auf die rasche Adaption dreier interagierender Arten


ACRONYM
Rapid Evolution
Titel
Auswirkungen von anthropogenen Faktoren auf die rasche Adaption dreier interagierender Arten
Kurzbeschreibung
Schnelle Evolutionsprozesse kann man am besten anhand zweier interagierender Arten beobachten, da Adaptionen durch die wechselseitige Anpassung der beiden Arten sehr schnell auftreten können. Allerdings fehlt, sowohl in experimentellen sowie in theoretischen Studien, das Bewusstsein, dass fast alle Arten mit mehr als einer weiteren Spezies interagieren. Studien, welche die Interaktion von Arten in einem angebrachten biologischen Kontext analysieren, sind daher dringend erforderlich. In diesem Zusammenhang sind wir daran interessiert, schnelle evolutionäre Anpassungen in einer dreifach Wirt-Parasit Beziehung mit Hilfe des bereits etablierten Modelsystems bestehend aus Seenadeln (Syngnathus typhle), Vibrio Bakterien und Vibirophagen (Viren, die auf Bakterien als Wirtszellen spezialisiert sind) zu untersuchen. Phagen können sich in das Bakteriengenom integrieren und dem Bakterium dadurch fitnessrelevante Gene, die z.B. für die Pathogenität relevant sind, bereitstellen. Dadurch können Phagen die bakterielle Genomplastizität und letztendlich die Fitness ihrer Bakterien erhöhen. In früheren Untersuchungen konnten wir durch experimentelle Koevolution zwischen Phagen und Vibrionen zeigen, dass Phagen sehr schnell, d.h. innerhalb von 24 Stunden die Fähigkeit erlangten, ursprünglich resistente Vibrionen zu infizieren. Dies korrelierte interessanterweise mit einer veränderten Virulenz der Vibrionen gegenüber Seenadeln. Unser aktuelles Ziel ist es nun, genotypische und phänotypische Prozesse und Veränderungen, die während der schnellen Koevolution zwischen Phagen und Vibrionen entstehen, zu charakterisieren. Dabei möchten wir insbesondere auf anthropogene Faktoren eingehen, welche die schnellen evolutionären Prozesse einschränken bzw. verstärken können. Die hierfür ausgewählten anthropogenen Faktoren zählen zu den drei stärksten Bedrohungen für marine Organismen: Bioinvasionen, Temperaturschwankungen und der verschwenderische Umgang mit Antibiotika. Wir planen die Auswirkungen von Bioinvasionen, Temperaturschwankungen und die Verwendung von Antibiotika, auf die koevolutionären Prozesse der drei interagierenden Arten mithilfe einer Kombination aus experimenteller Evolution, Genomsequezierung und kontrollierten Infektionsexperimente zu untersuchen. Der experimentelle Ansatz beinhaltet für die ausgewählten Stressoren, zunächst eine in vitro Beschreibung der temporären Adaptionsmuster. Im Anschluss untersuchen wir mit Hilfe experimenteller Evolution und Genomsequezierung, wie Bioinvasionen, Temperaturschwankungen und die Verwendung von Antibiotika die Koevolution zwischen Phagen und Vibrionen sowie die bakterielle Virulenz gegenüber Seenadeln beeinflussen. Da die hier untersuchten Phagen wesentliche Gemeinsamkeiten mit anderen Pathogenen aller Arten aufweisen, offerieren wir ein System, welches es uns erlaubt, generelle Mechanismen, die während der Evolution von Pathogenen in Zusammenhang mit anthropogenen Einflüssen auftreten, allgemeingültig aufzudecken.
Start November 2015 Ende Oktober 2018
Bewilligungssumme (gesamt) - Bewilligungssumme (GEOMAR) 236 T€
Zuwendungsgeber DFG Programm Spp 1819
Kontakt Carolin C. Wendling

Zurück