Die adaptive Bedeutung und rapide evolutionäre Dynamik von Samenflüssigkeitsproteinen

• Antragsteller: Dr. Steven Ramm
• Fachliche Zuordnung: Evolution, Anthropologie ; Biologie des Verhaltens und der Sinne ; Reproduktionsmedizin, Urologie
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 448589387

Weil Samenflüssigkeit einen starken Einfluss auf weibliche Physiologie und Verhalten haben kann, kommt der Untersuchung dieser komplexen männlichen Sekretion eine sehr wichtige Rolle in der Erforschung der sexuellen Selektion und sexuellen Konflikten zu. Aufgrund ihrer Komplexität, schnellen Evolution und funktionalen Redundanz, ist es jedoch schwierig, spezifische Samenflüssigkeits-Proteine, die einen Einfluss auf der abschließenden Nutzung von Spermien durch den Partner haben und die dafür zuständigen Mechanismen, zu identifizieren. Trotz der allgemein anerkannten, wichtigen Rolle der Samenflüssigkeits-Proteine für die Evolutions- und Reproduktionsbiologie gibt es daher nur wenige experimentelle Systeme, zumeist in Insekten, in denen es möglich ist ihre Funktion und Evolution systematisch zu untersuchen. Unsere neuesten Ergebnisse brachten den freilebenden und simultanzwittrigen Plattwurm, Macrostomum lignano, als neuen und phylogenetisch distinkten Modellorganismus für solche Studien hervor. Das hier vorgeschlagenen Projekt wird zwei Hauptziele verfolgen. Erstens, sollen die Wirkmechanismen einiger Schlüsselproteine, die das Verhalten des Partners nach der Paarung modifizieren, näher bestimmt werden. Des Weiteren sollen die gleichen Proteine auf intra- und interspezifische Unterschiede getestet werden. Zwei dieser von uns bereits identifizierten Schlüsselproteine hemmen das sogenannte Saugverhalten, welches normalerweise nach dem Empfangen des Ejakulates bei M. lignano zu beobachten ist und vermutlich dazu dient, Komponente von diesem zu entfernen. Im Gegensatz dazu haben wir ein weiteres Protein gefunden, dass das Saugverhalten sogar stimuliert. Dies lässt vermuten, dass das Protein eventuell einen bisher unbekannten, jedoch wichtigen Nutzen für den Spermiengeber hat. Folgend beabsichtige ich eine Reihe von Experimenten durchzuführen, um die adaptive Signifikanz dieser Proteine und ihre Wirkmechanismen zu untersuchen. Hierbei spielen die besonderen Eigenschaften von M. lignano eine große Rolle. Diese ermöglichen, z.B. durch seine Transparenz und einer bereits etablierten GFP-transformierten Linie, in-vivo Spermienobservierungen sowie effiziente Gen-Knockdown durch RNAi. Hiermit sollen die schnellen Veränderungen der Proteine und ihre Funktionen getestet werden, indem Verpaarungsexperimente zwischen verschiedenen natürlichen Populationen von M. lignano durchgeführt werden. Abschließend würden Verpaarungen zwischen M. lignano und der erst kürzlich entdeckten Schwesterspezies M. janickei vollzogen werden, um auch heterospezifische Veränderungen erfassen zu können. Insgesamt verspreche ich mir unser bisheriges Wissen, welchen Einfluss sexuelle Selektion und sexueller Konflikt auf die Funktion und Evolution von Samenflüssigkeit haben, erweitern und generalisieren zu können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen