Zur Evolution und phänotypischen Konvergenz madagassischer Tenreks (Afrosoricida, Tenrecidae): eine molekulare und morphologische Perspektive

• Antragsteller: Dr. Patrick Arnold; Professor Dr. Michael Hofreiter
• Fachliche Zuordnung: Evolution, Anthropologie ; Ökologie und Biodiversität der Tiere und Ökosysteme, Organismische Interaktionen ; Systematik und Morphologie der Tiere
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 515851100

Madagaskar ist berühmt für die Diversität und den Endemismus seiner Säugetierfauna. Madagasische Tenreks sind dabei besonders hervorzuheben, da sie spitzmaus-, maulwurfs- und igelähnliche sowie semiaquatische Ökomorphen zusammenfasst. Trotz allem ist unser Verständnis der Evolution und Diversifizierung der Tenreks nach der Besiedelung Madagaskars bisher sehr eingeschränkt. Madagassische Tenreks wurden lange mit anderen kleinen und in vielen Aspekten ursprünglichen Säugetiere, wie Spitzmäusen, Maulwürfen und Igeln, im Taxon „Insectivora“ zusammengefasst. Mit dem Aufkommen phylogenomischer Analysen zeigte sich jedoch, dass die Insectivora zwei nicht näher miteinander verwandte Linien beinhalten: die Eulipotyphla (Spitzmäuse, Igel, Maulwürfe), die ihren Ursprung auf den nördlichen Kontinenten (Laurasia) haben, und die Afrosoricida (Tenreks, Goldmulle, Otterspitzmäuse) mit afrikanisch-madagassischer Verbreitung. Sie zeigten zudem, dass die Ökomorphen der madagassischen Tenreks ein bemerkenswertes Beispiel für konvergente Evolution zu den Spitzmäusen, Igeln und Maulwürfen repräsentieren. Aufgrund phylogenetischer Unsicherheiten und das Fehlen umfangreicher molekularer Daten sind die genomischen und mirphologischen Grundlagen hinter der Diversität und phänotypischen Konvergenz der madagassischen Tenreks bisher zum größten Teil unklar. Das Ziel dieses Projektes ist es daher, die Genome von sieben Arten in de-novo zu assemblieren, um alle phylogenetischen und ökomorphologischen Linien der Tenreks abzudecken. Der Vergleichsdatensatz wird zusätzlich durch eine Otterspitzmaus (als nächste Außengruppe der Tenreks) und einer semiaquatischen Spitzmaus (Eulipotyphla, für die Konvergenzanalyse) komplementiert. Innerhalb des Projekts wird eine der modernsten Sequenziertechnologien (PacBio HiFi) mit einer kürzlich in unserer Arbeitsgruppe entwickelten bioinformatischen Methoden zur in-silico Rekonstruktion sehr langer Sequenzstücke kombiniert, um einen umfangreichen aber trotzdem kosteneffektiven Datensatz zu erhalten. Diese neu-assemblierten Genome wollen wir nutzen, um (I) die Phylogenese der madagassischen Tenreks auf genomischer Basis zu rekonstruieren; (II) die Raten morphologischer Evolution entlang des phylogenetischen Baums der Tenreks zu vergleichen; und (III) genomweite, molekulare Konvergenzen zu den Eulipotyphla zu identifizieren. Um dabei die Hürden vorheriger, auf Kandidatengenen basierender Konvergenzanalysen zu überwinden, werden wir einen genomweiten, funktionell-agnostischen Ansatz implementieren. Dieser berücksichtigt die Hintergrundkonvergenz und sucht nach konvergenten Effekten auf Gewebe und Organe, statt nach einzelnen Genen. Zusammengenommen werden die Ergebnisse ein neues Licht auf die evolutionären Prozesse werfen, die zur Diversität der rezenten Tenreks geführt haben. Außerdem erwarten wir neue Erkenntnisse darüber, zu welchem Grad phänotypische Konvergenz an molekulare Konvergenz und veränderte morphologische Raten gekoppelt ist.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Michael Hiller