Funktionelle und evolutionäre Genetik der Samenflüssigkeit

• Antragsteller: Dr. Steven Ramm
• Fachliche Zuordnung: Reproduktionsmedizin, Urologie ; Evolution, Anthropologie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 240721607

Während der Paarung in den weiblichen Reproduktionstrakt übertragene männliche Ejakulate enthalten üblicherweise nicht nur Spermien, sondern auch eine komplexe Mixtur aus anderen Stoffen. Diese Stoffe, meist kollektiv als Samenflüssigkeit bezeichnet, werden in Prostatadrüsen und anderen männlichen akzessorischen Drüsen produziert. Da solche Stoffe einen starken Einfluss auf weibliche Physiologie und Verhalten haben können, kommt der Untersuchung von Samenflüssigkeit eine sehr wichtige Rolle in der Erforschung von sexueller Selektion und sexuellen Konflikten zu. Trotz der vermutlich wichtigen Rolle der Samenflüssigkeit für die Evolutions- und Reproduktionsbiologie, gibt es zur Zeit nur wenige experimentelle Systeme, in denen es möglich ist, die Funktion und Evolution dieser Stoffe systematisch zu untersuchen. Im hier vorgeschlagenen multidisziplinären Projekt beabsichtige ich die Rolle der Samenflüssigkeit in der freilebenden und simultanzwittrigen Plattwurmgattung Macrostomum zu untersuchen. Die zu testende Arbeitshypothese ist, dass postkopulatorische sexuelle Selektion ein wichtiger Faktor für die Funktion und Evolution der Samenflüssigkeit ist. Weiter schlage ich vor, spezifische Voraussagen über die Funktion der Samenflüssigkeit bei Simultanzwittern zu testen. Als erstes werde ich für M. lignano eine Priorisierung potenzieller Samenflüssigkeitsgene für eine funktionelle Charakterisierung durchführen. Dies wird auf Basis von bereits vorhandenen RNA-Seq und neuen In-situ-Hybridisierungs-Daten geschehen. Für die priorisierten Kandidaten mit prostata-spezifischer Expression werde ich dann, zweitens, RNAi-Knockdown-Experimente in Kombination mit detailierten funktionellen Studien und Fitness-Analysen durchführen. Drittens werde ich das Ausmass innerartlicher Variation in der Samenflüssigkeitsproduktion messen und auf genetische und durch Umwelteinflüsse verursachte Effekte sowie deren Interaktion testen. Viertens, mit Hilfe von Transkriptomversuchen bei mehreren Arten, werde ich zwischenartliche Unterschiede in der Samenflüssigkeitszusammensetzung beschreiben und so untersuchen, inwiefern diese Samenflüssigkeitsgene Evidenz für adaptive Evolution zeigen. In diesem Kontext ist sehr interessant, dass die Arten in dieser Gattung zwei stark unterschiedliche Paarungsmuster zeigen, nämlich einerseits reziproke Paarung und anderseits hypodermale Besamung. Diese Paarungsmuster dürften stark unterschiedliche Effekte auf die Evolution der Samenflüssigkeit haben. Indem das vorgeschlagene Projekt klärt, wie männliche Reproduktionsmerkmale aufgrund von postkopulatorischer sexueller Selektion evolvieren und wie die Funktion der Samenflüssigkeit die Fertilität beeinflusst, trägt es massgeblich zu einem besseren Verständnis der Evolutions- und Reproduktionsbiologie bei.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen