Evolutionäre Epigenetik - die ökologische und evolutionäre Bedeutung natürlicher, epigenetischer Variation

• Antragsteller: Professor Dr. Jochen B. W. Wolf
• Fachliche Zuordnung: Evolution, Anthropologie ; Ökologie und Biodiversität der Tiere und Ökosysteme, Organismische Interaktionen
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 433025962

Seit der Verbindung der Evolutionstheorie Charles Darwins mit den Mendelschen Prinzipien der Vererbung zu Beginn des 20. Jahrhunderts steht die genetische Variation im Mittelpunkt evolutionärer Forschung. Genomweite Untersuchungen genetischer Variation in natürlichen Populationen haben weitreichende Einblicke in grundlegende evolutionäre Prozesse, wie Anpassung und Artbildung, gegeben. In den letzten Jahren wird aber auch zunehmend auch die Rolle epigenetischer Modifikationen im Rahmen evolutionärer Veränderung diskutiert. In der Tat könnte epigenetische Variation einen wichtigen Beitrag zur phänotypischen Variation leisten. Sie könnte darüber hinaus plastische Reaktionen auf Umwelteinflüsse bedingen, welche es Populationen ermöglichen neue ökologische Nischen zu erkunden. Die evolutionäre Bedeutung epigenetischer Modifikationen hängt maßgeblich vom dem Zusammenspiel umweltbedingter Induzierbarkeit und generationsübergreifender Stabilität ab. Umfassende Daten zu beiden Aspekten fehlen im Wesentlichen.Das vorgestellte Forschungsprogramm schickt sich an, diese Wissenslücke zu schließen. Über 2.400 Individuen zweier Meisenarten, der Kohlmeise Parus major und der Blaumeise Cyanistes caeruleus, die europaweit aus natürlichen Populationen entnommen wurden, dienen dabei als Modell. Aus Blutproben werden die genomweiten 5mC-DNA-Methylierungsmuster quantifiziert und verglichen. Die vergleichende Analyse über verschiedenen Intergrationsebenen hinweg (Familie/Population/Art) bietet die Möglichkeit offenzulegen, welche Faktoren epigenetische Variation maßgeblich beeinflussen. Zunächst werden die Vererbungsmuster dieser epigenetischen Merkmale innerhalb von Familien (Bruten) quantifiziert. Dann wird die Differenzierung der epigenetischen Variabilität zwischen Populationen beschrieben, die unterschiedlichen Umwelteinflüssen ausgesetzt sind. Drittens, durch Hinzunahme von Populationen der Aaskrähe, Corvus (Corone) spp. wird der Grad der genetischen und epigenetischen Divergenz über 44 Millionen Jahre der Evolution untersucht.Dieses Forschungsprogramm besticht durch eine einzigartige Datenbasis, deren Umfang es erlaubt grundlegende Einblicke in die Prozesse zu geben, die epigenetische Variation in natürlichen Populationen prägen. Durch die Quantifizierung mütterlicher und väterlicher genetischer Erbkomponenten und Umwelteffekte bietet es eine wertvolle Grundlage für die gegenwärtig lebhafte Diskussion, welche Rolle epigenetische Modifikationen in der Evolution spielen mögen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen