Genomik der öko-evolutionären Dynamiken in koevolvierenden Räuber-Beutesystemen

• Antragsteller: Professor Dr. Lutz Becks
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Tiere und Ökosysteme, Organismische Interaktionen
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 432982237

Reziproke evolutionäre Veränderungen interagierender Arten sind wichtige Prozesse für die Diversifikation innerhalb von Arten und Artbildung, wurden aber bisher hauptsächlich in Wirt-Parasiten-Systemen und für mutualistische Interaktionen untersucht. Obwohl Raubtier-Beute-Interaktionen weit verbreitet sind und sich durch starke Selektion auszeichnen, wurden deren Koevolution und ihre Auswirkungen auf die Diversifikation bisher nur selten und nie auf der Sequenz-Ebene untersucht. Um diese Prozesse besser verstehen zu können, planen wir, eine langfristige experimentelle Evolutionsstudie mit Genomsequenzierung mikrobieller Populationen zu kombinieren. Dafür haben wir 7 Bakterienarten in Replikaten in Abwesenheit und in Anwesenheit des Ciliaten Tetrahymena thermophila (Räuber) für 34 Monate evolvieren lassen. Wir haben bereits Daten zu den Populationsgrößen über die Zeit gesammelt und begonnen, evolutionäre Veränderungen der Beute und des Räubers auf der Ebene des Phänotypen der Beute (Wachstum und Verteidigung gegen Fraß durch Ciliaten) und des Räubers (Wachstum und Fraß) zu sammeln. Im Rahmen des vorgeschlagenen Projekts wollen wir nun Räuber- und Beutepopulationen von mehreren Zeitpunkten sequenzieren und Mutationen aufzeigen, die Frequenzänderungen dieser Mutationen über die Zeit verfolgen, diese innerhalb und zwischen den Arten vergleichen, die Veränderungen mit der Zeit in der Beute- und Räuberpopulation korrelieren und schließlich diese Dynamik mit den phänotypischen und Populationsgrößenänderungen verknüpfen. Dieses Projekt wird die ersten Daten zur Koevolution von Räuber und Beute auf Genomebene mit Informationen über das gesamte Genom und für ganze Populationen über die Zeit generieren. Das experimentelle Design erlaubt es uns außerdem, evolutionäre Veränderungen innerhalb von Replikaten derselben Art sowie zwischen verschiedenen Arten zu vergleichen, was uns die einzigartige Möglichkeit gibt, die Wiederholbarkeit evolutionärer Veränderungen in Bezug auf Mutationen und deren Verlauf sowie in Bezug auf Muster evolutionärer Veränderungen, wie das Auftreten selektiver Sweeps, klonaler Interferenzen oder frequenzabhängiger Selektion, zu beurteilen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen