Genomische Analyse zu Einflüssen des Klimawandels auf eine abnehmende Seebärenpopulation in der Antarktis

• Antragsteller: Professor Dr. Joseph Hoffman
• Fachliche Zuordnung: Physik, Chemie und Biologie des Meeres
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 424119118

Ein rascher Klimawandel in der Antarktis wird starken Selektionsdruck auf fitnessrelevante Merkmale ausüben. Jedoch haben nur wenige empirische Studien bisher diesen veränderten Selektionsdruck im Zuge des Klimawandels sowie dessen demographische Konsequenzen quantifiziert. Außerdem haben sich die meisten Untersuchungen bislang auf additive genetische Effekte (z.B. Allelfrequenzänderungen) fokussiert. Es ist aber mittlerweile klar, dass auch Heterozygotie einen entscheidenden Beitrag individuellen Fitness hat, und dadurch auch auf das Wachstum der gesamten Population und damit deren Aussterbenswahrscheinlichkeit.Eine exzellente Gelegenheit die genetischen und phänotypischen Auswirkungen eines vom Klimawandel veränderten Selektionsdrucks zu untersuchen bietet unsere Langzeitstudie von Antarktischen Seebären im Südpolarmeer. Wir haben kürzlich gezeigt, dass die Anzahl der Seebärenmütter seit 1980 um 25% zurückgegangen ist, und dass gleichzeitig das Geburtsgewicht der Jungen sich um 8% reduziert hat. Beides scheint außerdem auf den Rückgang der Antarktischen Krillbestände zurückgeführt werden zu können. Interessanterweise hat auch die Heterozygotie der adulten Weibchen um 17% zugenommen, was durch einen verstärkten Selektionsdruck auf Jungtiere mit geringer Heterozygotie erklärt werden kann. In dieser Studie haben wir jedoch nur neun Mikrosatellitenmarker verwendet, wodurch der zugrundeliegende Mechanismus unklar bleibt. Haben diese genetischen Marker den Grad der Inzucht der Individuen gemessen oder waren sie nur zufällig an fitnessrelevante Gene gekoppelt? Das zu untersuchen und die beteiligten Gene zu identifizieren ist sowohl wichtig um die Art der Selektion zu verstehen, als auch deren evolutionäre Dynamik in einem sich rasch verändernden Habitat.Wir haben vor, 576 Individuen aus drei Jahrzenten der Langzeitstudie genotypisieren. Der resultierende Datensatz wird aus über 80,000 genomweiten Einzelnukleotidpolymorphismen bestehen und klären, ob Inzuchtdepression zur Variation in individueller Fitness beiträgt. Zudem werden wir verschiedene komplementäre Ansätze verwenden, um die Bedeutung bestimmter genomischer Abschnitte zu untersuchen, sowie möglicherweise die Bedeutung von Kandidatengenen. Schlussendlich werden wir tiefer in die Frage eintauchen, ob Heterozygotie mit der Gewichtszunahme von Seebärenjungen korreliert ist und damit einen der wichtigen Bausteine der Fitness von Jungtieren darstellt. Dieses Projekt wird damit in einzigartiger Weise tiefe Einsichten in die Folgen des Klimawandels für einen Antarktischen Top-Prädator liefern.

• DFG-Verfahren: Infrastruktur-Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1158: Bereich Infrastruktur - Antarktisforschung mit vergleichenden Untersuchungen in arktischen Eisgebieten
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Kooperationspartner: Jaume Forcada, Ph.D.