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Projekt
Kastenspezifisches Altern: Quantitative Modelle zur Evolution des Alterns bei sozialen Insekten. Teil II: Integration von Theorie und Experiment
Antragsteller
Professor Dr. Ido Pen
Fachliche Zuordnung
Evolution, Anthropologie
Förderung
Förderung von 2015 bis 2022
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 261675780
Trotz der Tatsache, dass sich Arbeiterinnen und Königinnen Kasten, bei den sozialen Insekten, aus ein und demselben Genom entwickeln können, leben fertile Königinnen viel länger als Arbeiterinnen, und auch länger als solitäre Insekten. Diese Alterungsmuster sind mit den evolutionären Theorien des Alterns (Mutations-Akkumulations-Theorie, MA; Dosposable-Soma-Theorie, DS; Antagonistische Pleiotropie Theorie, AP) schwer zu erklären, da sie nicht die Biologie der sozialen Insekten wiederspiegeln. Genau hier gibt es die Möglichkeit quantitative Alterungsmodelle zu entwickeln, die in der Lage sind die evolvierten Lebensspannen bei sozialen Insekten zu erklären. Folgende Ziele verfolgt dieses Projekt: (1) Die Entwicklung genereller aber auch artspezifischer Modelle zur Erklärung der kastenspezifischen Evolution von Alterungsmustern; (2) Die Integration der mathematischen Modelle mit Daten aus den Experimenten der beteiligten RU Gruppen, um die Modelle zu testen und zu verbessern.Schon während der ersten Förderperiode konnten wir mathematisch zeigen, dass die Selektionskraft, die Grundlage aller oben genannten Alterungstheorien, für Königinnen nicht, wie gewohnt, abnimmt. Als Resultat ist die Selektion gegen Mutationen die zu Alterung führen auch nach der ersten Fortpflanzung gleichbleibend hoch. Dies kann man aus der „Superorganismus“ Perspektive erklären wo Königinnen die Keimbahn darstellen und die Produktion von Arbeiterinnen als Wachstum des Somas verstanden werden können. Des Weiteren konnten wir zeigen, dass die kastenspezifischen Unterschiede der Selektionskraft zur Evolution von kastenspezifischen Lebensspannen führt. Momentan identifizieren wir welche Faktoren und Alterungstheorien (MA, AP ,DS) zu den größten Unterscheiden in der Lebenserwartung zwischen Königinnen und Arbeiterinnen führen.Bis zum Ende der ersten Förderperiode soll diese Frage beantwortet sein, damit wir anfangen können die alters- und kastenspezifischen Transkriptionsdaten der anderen RU Gruppen in unsere Modelle zu integrieren um quantitative Vorhersagen über kastenspezifische Alterungsprofiele zu generieren. Für die zweite Förderungsperiode habe wir folgende Ziele: Als erstes sollen unsere Modelle durch die Integration von evolvierenden genetisch regulatorischen Netzwerken, die die Ressourcen Verteilung im Organismus steuern und damit die Basis für Trade-offs zwischen Fitness relevanten Funktionen darstellen, mechanistisch erweitert werden. Dazu gehört auch die Untersuchung der Evolution von verschiedenen Arbeiterinnenkasten und deren Spezialisierung, sowie die Koevolution mit Kastenspezifischen Alterungsmustern. Das Zweite Hauptziel ist die Integration von bioinformatischen und life-history Daten aus der RU in unsere Modelle, um die evolutionären Alterungsmodelle mit bisher unerreichter Genauigkeit quantitativ testen zu können. Dies ist nicht nur von Relevanz innerhalb der sozialen Insekten, sondern auch essentiell für das generelle Verständnis der Evolution des Alterns.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
Internationaler Bezug
Niederlande
Mitverantwortliche
Professor Dr. G. Sander van Doorn; Professor Dr. Franz Josef Weissing
