Genomforschung und die Entstehung von Arten im Meer


Titel
Genomforschung und die Entstehung von Arten im Meer
Kurzbeschreibung
Unser Verständnis des Prozesses der Artbildung, that mysteries of mysteries (Darwin 1859) stammt zur Zeit hauptsächlich von Studien im Süßwasser- und terrestrischen Bereich. Vor dem Hintergrund, dass ein signifikanter Anteil der biologischen Vielfalt im Meer entstanden ist, wissen wir erstaunlich wenig über Artbildung in den Meeren, einem Lebensraum, der durch wenige Barrieren, starken Genfluss und große Populationen gekennzeichnet ist. In diesem Antrag möchte ich diese Wissenslücke schließen, indem ich der Gattung Hypoplectrus spp, bunt gefärbte Rifffische des Nord-West-Atlantiks als Modellsystem entwickle. Hypoplectrus-Arten sind durch eine bemerkenswerte Radiation in der Karibik und dem Golf von Mexiko hervorgegangen und scheinen ein marines Äquivalent zu den spektakulären klassischen Radiationen wie beispielsweise den Darwinfinken, den Buntbarschen Ostafrikas und den Schmetterlingen der Gattung Heliconius zu sein. Studien an Hypoplectrus könnten somit entscheidend zum Verständnis von Artbildungsprozessen im Meer beitragen. Als wichtige Voraussetzung umfasst diese Fischgruppe das gesamte Spektrum genomischer Divergenz, von hoher genomischer Ähnlichkeit bis hin zu klar abgegrenzten Arten, und bieten so eine seltene Möglichkeit, die evolutive Abfolge von sich austauschenden Populationen bis hin zu kompletter reproduktiver Isolation zu studieren. Ich möchte die natürliche Vielfalt der Gattung Hypoplectrus nutzen um die genomischen Prozesse unter fortschreitender reproduktiver Trennung zu studieren. Es werden insbesondere folgende Fragen bearbeitet: (i) Welche genomische Architektur liegt der Artbildung zugrunde, und wie verändert sich diese über ein Artbildungs-Kontinuum? (ii) welches sind die genomischen Elemente, die reproduktive Isolation vorantreiben, und wie unterscheidet sich deren evolutive Historie vom Rest des Genomes? (iii) wie ähnlich sind sich wiederholte genomische Divergenzen (iv) kann Artbildung unter Genfluss stattfinden? Diese vier Forschungsfragen werden in drei unterschiedlichen Ansätzen mit wachsender Detailtiefe behandelt, und zwar in Kombination von (i) de novo RAD-Genotypisierung, (ii) RAD-Genotypisierung inklusive mapping auf ein Referenzgenom, sowie (iii) de novo Sequenzierung ausgewählter Genome. Insgesamt werden 43 Arten/Populationen bearbeitet (N=444 Individuen), darunter 15 Arten von 7 Standorten. Mehr als die Hälfte der Proben ist bereits vorhanden. Das Projekt fußt auf 8 Jahren meiner vorangegangenen Forschung über die Gattung Hypoplectrus und schließt zahlreiche internationale Kollaborationen mit ein. Das Projekt ist Teil eines umfassenden Forschungsprogrammes, welches die Genomik von Hypoplectrus mit ökologischen und verhaltensbiologischen Ursachen reproduktiver Isolation in Beziehung setzt. Indem wir die erstaunliche Radiation und Diversifizierung von Hypoplectrus analysieren, wird das Projekt unser Verständnis zur Artbildung und deren genomischer Basis im Lebensraum Meer signifikant voranbringen.
Start September 2015 Ende August 2018
Bewilligungssumme (gesamt) 221 T€ Bewilligungssumme (GEOMAR) 221 T€
Zuwendungsgeber DFG Programm
Kontakt Oscar Puebla

Zurück