DFG

Genetische Varianz im Lichte ökologischer Wechselwirkungen

01.07.2024 bis 30.06.2027

Arten weisen auffällige Unterschiede in ihren morphologischen, phänologischen und Verhaltensmerkmalen auf. Ein Teil dieser Merkmalsvariationen hat in der Regel eine genetische Grundlage und ist daher vererbbar und wird an die nächste Generation weitergegeben. Der Test, ob sich vererbbare Variation aus neutralen (stochastischen) Prozessen oder als adaptive Reaktion auf natürliche Selektion entwickelt hat, ist jedoch nicht trivial. Der übliche Ansatz besteht darin, die additive genetische Differenzierung Qst mit der Differenzierung an neutralen genomischen Stellen Fst zu vergleichen. Es wird angenommen, dass solche Vergleiche eine neutrale Merkmalsvariation anzeigen, wenn Qst=Fst, disruptive Selektion mit Qst>Fst und eine stabilisierende Selektion mit Qst<Fst. WPI: Ich gehe davon aus, dass die gängige Interpretation von Qst/Fst-Ergebnissen unvollständig ist und alternative Treiber der intra-spezifischen genetischen Varianz außer Acht lässt. Im Gegensatz zur gängigen Interpretation erwarte ich starke Qst<Fst-Signale durch lokale und zeitlich disruptive Selektion. Diese Art der disruptiven Selektion begünstigt die genetische Variation innerhalb von Populationen und entsteht zum Beispiel durch Konkurrenz um Ressourcen. WPII:
Welche Art vererbbarer Merkmalsvariationen sich entwickeln, hängt jedoch nicht nur von der Art der Selektion ab, sondern auch von der Art der Anpassung. Neben der genetischen Evolution könnten sich Arten auch durch phänotypische Plastizität anpassen. Da bekannt ist, dass Plastizität mit der genetischen Evolution interagiert, möchte ich untersuchen, wie phänotypische Plastizität die evolutionäre Reaktion auf mehrere gleichzeitig auftretende Arten disruptiver Selektion moduliert. Aufgrund ihrer Allgegenwärtigkeit kann die Evolution der adaptiven genetischen Varianz nicht ohne Berücksichtigung der phänotypischer Plastizität verstanden werden. WPIII: Ökologische Interaktionen finden nicht nur innerhalb, sondern auch zwischen Arten statt. Ein bekanntes Beispiel ist die ökologische Charakterverschiebung, bei der Arten ihre Ressourcenpräferenz als Reaktion auf interspezifische Konkurrenz verschieben. Welche Art
genetischer Merkmalsvariationen sich im Zusammenhang mit der ökologischen Charakterverdrängung entwickeln, wurde bisher jedoch nicht untersucht. Insbesondere ist nicht klar, ob ein solcher Wettbewerb zwischen Arten zu lokalen oder räumlichen genetischen Variationen innerhalb der Arten führt (Qst>Fst oder Qst<Fst). Die Verdrängung von Charakteren könnte auch zu neutralen Mustern führen (Qst=Fst), obgleich disruptive Selektion auf Gemeinschafts-Ebene wirkt. Um diese Fragen zu untersuchen, sind Individuenbasierter Simulationen sinnvoll. Solche Simulationen ermöglichen die
Erstellung von Ground-Truth-Data mit bekannten Selektionsregimen. Simulationen erlauben dann zudem die Berechnung von Qst und Fst, sowie die Untersuchung des Zusammenhangs zwischen Qst/Fst-Ergebnissen und den zugrundeliegenden evolutionären Mechanismen.