Neue Methoden zur Artabgrenzung anhand von Genomdaten mit Beispielen von zwei weit verbreiteten Leuchtkäfer Arten (Lamprohiza splendidula und Photinus pyralis)

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Ana Catalan, Ph.D.; Dr. Sebastian Höhna
• Fachliche Zuordnung: Bioinformatik und Theoretische Biologie ; Evolution, Anthropologie
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 447192820

Methoden zur Artenabgrenzung spielen eine wichtige Rolle in der Evolutionsbiologie, Systematik und Ökologie. Das primäre Ziel dieser Methoden ist das Schätzen der Grenzen zwischen Arten; wann eine Art in mehrere Arten unterteilt werden sollte und wann verschiedene Population zur gleichen Art gehören. In den letzten Jahren wurden mehrere neuen Methoden zur Artenabgrenzung entwickelt, angetrieben von der Verfügbarkeit von Genomdaten. Jedoch sind die aktuellen Methoden zu vereinfacht und entsprechen nicht der Komplexität der Natur. Zum Beispiel wird zumeist angenommen, dass sich Populationsgrößen nicht verändert haben und es keinen Genfluss zwischen Arten gibt. Beide Annahmen treffen in der Realität selten zu.In diesem Projekt werden wir eine neue Methode zur Artenabgrenzung entwickeln welche die bestehende Unzulänglichkeiten adressieren wird. Unsere neue Methode basiert auf einem Model mit Genfluss und Populationsgrößenänderungen. Des weiteren erwarten wir, dass unsere Methode robust und exakt sein wird, da unsere Methode auf erprobten Ansätzen der Statistik aufbaut. Wir werden unsere Method auf Robustheit und Präzision evaluieren. Zusätzlich werden wir unsere Methode mit bestehenden Methoden in einer ausführlichem Studie anhand von simulierten Daten vergleichen.Wir werden unsere Methodenentwicklung mit einer Fall-Studie komplementiere damit die Methodenentwicklung keine Praxis-relevanten Probleme übersieht. Unsere Fall-Studie bezieht sich auf die Artabgrenzung des Nordamerikanischen Glühwürmchens Photinus pyralis und des Europäischen Glühwürmchens Lamprohiza splendidula. Beide Arten sind auf ihren Kontinenten weit verbreitet und die aktuellen Taxonomie erkennt nur jeweils eine Art an. Dies ist erstaunlich da beide Glühwürmchen Arten sich weit verbreitet haben und nur die Männchen fliegen können. Die europäische Glühwürmchen Art hat sich höchst wahrscheinlich erst nach der letzten Eiszeit in Zentraleuropa (einschließlich Deutschland) verbreitet und könnte deshalb nördlich der Alpen eine neue Art repräsentieren.Dieses Projekt wird die Forschung in der Taxonomie und Biodiversität durch eine neue Methode zur Artabgrenzung vorantreiben. Das Fallbeispiel der Glühwürmchen wird als Beispiel für weitere Studien dienen, einige davon im SPP. Die Analyse der Artabgrenzung der Glühwürmchen wird auch Fragen zum Klimawandel (die Besiedlung von Permafrost-Gebieten) und der Verstädterung (Lichtüberflutung) und deren Einfluss auf die Biodiversität der Insekten adressieren.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1991: Taxon-OMICS: Neue Herangehensweisen zur Entdeckung und Benennung von Arten und Biodiversität