Genetics of adaptation: selective sweeps in Drosophila melanogaster
Final Report Abstract
Die Lebensbedingungen von Organismen können sich im Laufe der Evolution dramatisch ändern. Wie passen sich Pflanzen und Tiere solchen Umweltveränderungen an? Welche Gene lassen sich im Genom ausmachen, die eine solche Anpassung ermöglichen? Wir haben eine von uns entwickelte Methode benützt, um im Genom von Drosophila melanogaster Spuren positiver Selektionsereignisse zu finden, die zur Adaptation dieser in Afrika beheimateten Fliegen geführt haben (z. B. an die temperierten Klimazonen außerhalb Afrikas). Dazu haben wir ca. 250 kurze Fragmente auf dem X-Chromosom und dem dritten Chromosom von einer Stichprobe von Fruchtfliegen aus Südostasien sequenziert und mit einer bereits analysierten anzestralen Population aus Afrika und einer abgeleiteten Population aus Europa verglichen. Dabei konnten wir feststellen, dass die beiden abgeleiteten Populationen (aus Asien und Europa) zeitgleich aus Afrika ausgewandert sind und sich erst später aufgespalten haben. Ferner haben wir begonnen, die Signaturen der positiven Selektion genauer zu untersuchen. Diese sind vor allem durch eine Reduktion der genetischen Variabilität gekennzeichnet (sog. selective sweeps). Durch die Identifizierung von selective sweeps im Genom konnten wir in drei Fällen das Target-Gen der Selektion bestimmen. Ferner haben wir die Analyse von selective sweeps mit der Kartierung von quantitativen Merkmalen im Genom kombiniert. Insgesamt konnten wir so mehrere Gene finden, die an der Temperaturanpassung beteiligt sind. Berichte über unsere Forschungsergebnisse sind erschienen in LMU-Einsichten 2009 und Laborjournal (3/2009).
Publications
- (2008). A population genomic approach to map recent positive selection in model species. Mol. Ecol. 17: 3585-3598
Pavlidis, P., S. Hutter, and W. Stephan
- (2008). Adaptation und Selektion. Biospektrum 14: 255-257
Stephan, W.
- (2008). Charles Darwin reloaded – Die natürliche Selektion als Helfer der Neofunktionalisierung. In: Bayern forscht, Bayerische Staatszeitung, Heft 4, pp. 18-19
Stephan, W.
- (2008). Evidence that strong positive selection drives neofunctionalization at the tandemly duplicated polyhomeotic genes in Drosophila. Proc. Natl. Acad, Sci. USA 105: 5447-52
Beisswanger, S. and W. Stephan
- (2008). Gene expression variation in African and European populations of Drosophila melanogaster. Genome Biol. 9: R12
Hutter, S., S. S. Saminadin-Peter, W. Stephan, and J. Parsch
- (2008). Linkage disequilibrium under genetic hitchhiking in finite populations. Genetics 179: 527-537
Pfaffelhuber, P., A. Lehnert, and W. Stephan
- (2009). Recent strong positive selection on Drosophila melanogaster HDAC6, a gene encoding a stress surveillance factor, as revealed by population genomic analysis. Mol. Biol. Evol. 26: 1549-1556
Svetec, N., P. Pavlidis, and W. Stephan
- (2009). Recombination rates may affect the ratio of X to autosomal polymorphism in African populations of Drosophila melanogaster: Reply to Beatriz Vicoso and Brian Charlesworth. Genetics 181: 1703
Hutter, S. and W. Stephan
- (2010). Genetic hitchhiking versus background selection: the controversy and its implications. Phil. Trans. R. Soc. B 365: 1245-1253
Stephan, W.
- (2010). Searching for footprints of positive selection in whole-genome SNP data from non-equilibrium populations. Genetics 185: 907- 922
Pavlidis, P., J. D. Jensen, and W. Stephan
