Die Analyse von arktischen Adaptionsmechanismen auf der Basis des Genom der ausgestorbenen Stellers Seekuh

• Antragsteller: Professor Dr. Michael Hofreiter; Professor Dr. Torsten Schöneberg
• Fachliche Zuordnung: Evolution, Anthropologie ; Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung ; Biochemie und Physiologie der Tiere ; Ökologie und Biodiversität der Tiere und Ökosysteme, Organismische Interaktionen
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 418575273

Wie Organismen auf Klima- und Umweltveränderungen reagieren und sich anpassen, ist ein hoch relevantes Forschungsfeld in der Biologie und Genetik. Anders als die ausgestorbene Stellers Seekuh (H. gigas), die in arktischen Regionen der nördlichen Hemisphäre vorkam, können rezente Seekühe oder Sirenen (Dugongs, Manatees), die normalerweise in den Tropen und Subtropen beheimatet sind, nicht in kalter Umgebung überleben. Interessanterweise fehlt allen Sirenen einschließlich H. gigas das für die Körpertemperaturregulation wichtige Protein UCP1. Wie die arktische Sirene H. gigas die Körpertemperatur regelte, ist derzeit unbekannt. Wir möchten in diesem Projekt die Genominformation der ausgestorbenen H. gigas nutzen, um diese und weitere Prinzipien der Adaptation dieser arktischen, vor 250 Jahre ausgestorbenen Säugetierart zu untersuchen. Fortschritte in der Molekularbiologie und in Seqzuenziertechnologien ermöglichten uns, eine DNA-Bibliothek dieser ausgestorbenen Säugerspezies aus fossilen Knochen zu erstellen und das H. gigas-Genom bereits mit einer 7,8-fachen Abdeckung zu sequenzieren. Für unsere Untersuchungen benötigen wir ein Referenzgenom einer eng verwandten, rezenten Spezies. Deshalb wollen wir zusätzlich das Genom des Dugongs sequenzieren und de novo assemblieren. Durch eine tiefe Sequenzierung des fossilen H. gigas-Genoms (30-fach) können wir durch vergleichende Analysen von Kandidatengenen die genetische Basis von spezifischen Phänotypen (z.B. Temperaturregulation, das Fehlen von Fingerknochen, Körpergröße, Kiefer- und Zahnmorphologie) offenlegen. Weiterhin werden wir versuchen, die genetischen Grundlagen für Adaptationsprozesse mit Hilfe von Signaturen für natürliche Selektion zu identifizieren. Das diploide H. gigas-Genoms erlaubt uns, die demografische Historie der ausgestorbenen Seekuh zu rekonstruieren und den gegenseitigen genetischen Einfluss rezenter und ausgestorbener Sirenen zu untersuchen. Durch die Sequenzierung der Genome von ausgestorbenen Arten, wie Stellers Seekuh, die durch rücksichtslose Jagd ausgerottet wurden, und das Assemblieren der Genome von rezenten, jedoch stark bedrohten Arten möchten wir auch einen Beitrag zu einem möglichen Schutz der endlichen Ressource "Artenvielfalt" leisten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortliche: Janet Kelso, Ph.D.; Dr. Gabriela-Diana Le Duc