Wirt-Parasit Koevolution zwischen Wettrüsten und Grabenkrieg: der Einfluß variabler Populationsgröße

• Antragsteller: Professor Dr. Wolfgang Stephan; Professor Dr. Aurélien Tellier
• Fachliche Zuordnung: Mathematik
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 221691301

Ziel dieses Projektes ist es, die Koevolution von Wirt-Parasit Systemen zu analysieren, und zwar insbesondere Prozesse, die zu genetischer Variabilität führen. Im ersten Teil der Analyse studieren wir ein epidemiologisches Modell der Koevolution von Wirts- und Parasitenpopulationen mit reziproken Änderungen der Allelfrequenzen und der Populationsgrößen. Anhand der gewonnenen Resultate zeigen wir dann, wie die genomischen Signaturen der Koevolution durch das Frequenzspektrum der genetischen Polymorphismen ermittelt werden können. Für unsere Analyse benützen wir ein allgemeines Modell der Koevolution, das die in der Tier-und Pflanzenliteratur bekannten Matching-Allele und Gene-for-Gene Modelle als Spezialfälle enthält. Dann erweitern wir dieses deterministische Modell durch die Einführung mehrerer Parasitengenerationen pro Wirtsgeneration. Im zweiten Teil der Analyse studieren wir den Einfluss der Stochastizität sowohl auf die Erhaltung von Polymorphismen in Wirts- und Parasitenpopulationen als auch auf Verlust und Fixierung von Allelen. Zwei stochastische Prozesse werden modelliert: (i) genetische Drift in Parasitenpopulationen, die durch eine große Varianz in der Nachkommenzahl verursacht wird, was bei Parasiten von Pflanzen und Insekten oft beobachtet wird, und (ii) die Übertragung von Krankheiten, welche als Markov Prozess modelliert wird. Unser Ziel ist es insbesondere, die Bedingungen herauszuarbeiten, unter denen Populationen mit drei Parasiten- und drei Wirtsallelen in Populationen mit zwei oder einem Allel übergehen. Unser Hauptaugenmerk liegt dabei auf den beiden Extremfällen der Wirt-Parasit Dynamik, den Szenarien des Wettrüstens und der Grabenkriege, die wir bereits in der ersten Projektphase untersucht haben.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1590: Probabilistische Strukturen in der Evolution