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Mechanismen Reproduktiver Isolation während schneller Artbildung

Sina Rometsch – Hector Fellow Axel Meyer

Reproduktive Isolation, die Einschränkung des Austausches von genetischem Material, ist ausschlaggebend für die Aufspaltung von Populationen in eigenständige Arten. Meist wird Artbildung durch extrinsische physische Barrieren vereinfacht, sie kann in seltenen Fällen aber auch ohne solche Barrieren von statten gehen. Jedoch ist noch nicht erforscht, ob Artbildung unter diesen zwei unterschiedlichen geographischen Szenarien durch dieselben oder verschiedene Mechanismen der reproduktiven Isolation verursacht wird. Wir wollen zur Beantwortung dieser bedeutenden Frage in der Biologie beitragen, indem wir uns ein Modellsystem der Artbildung zu Nutze machen: die Midas Buntbarsche Nicaraguas.

Artbildung ist definiert durch das Auftreten von reproduktiven Isolationsmechanismen zwischen Gruppen von Individuen und führt schlussendlich zu deren Aufspaltung in unterschiedliche Arten. Obwohl dies meist das Resultat einer physischen Barriere ist, die den Austausch von genetischen Material ganzheitlich stoppt (Allopatrie), kann Artbildung auch innerhalb eines Lebensraums ohne solche Barrieren stattfinden (Sympatrie). Eine der wichtigsten noch ungelösten Fragen ist, ob Artbildung in Allopatrie und Sympatrie auf denselben oder auf verschiedenen reproduktiven Isolationsmechanismen beruht. Dies liegt am Fehlen von geeigneten Forschungssystemen, die aus verschiedenen Arten mit ähnlichem genomischen Hintergrund bestehen, welche sowohl in Allopatrie als auch in Sympatrie evolvierten.

Midas Buntbarsche aus den Seen Nicaraguas stellen ein großartiges Forschungssystem für das Untersuchen der Entstehung von reproduktiven Barrieren dar. Der Artkomplex beinhaltet 13 beschriebene, nah verwandte, sympatrische und allopatrische Arten. Diese bewohnen sowohl die beiden alten, großen Seen Nicaraguas, als auch mehrere jüngere Kraterseen, welche kürzlich (vor ~2.000 bis 20.000 Jahren) von den großen Seen kolonisiert wurden.

Dieses Projekt, betreut durch Hector Fellow Prof. Dr. Axel Meyer, untersucht unterschiedliche Aspekte der reproduktiven Isolation: präzygotische Isolation vor und nach der Paarung sowie postzygotische Isolation. Durch die Kombination von verhaltensbiologischen, molekularen und entwicklungsbiologischen Methoden möchten wir umfassende Erkenntnisse der verschiedenen reproduktiven Isolationsmechanismen gewinnen und zum Verständnis der Artbildung – noch immer eine der bedeutendsten Fragestellungen der Evolutionsbiologie – beitragen.

Midasbuntbarschpärchen beim Verteidigen seiner Nachkommen. Die Fotografie wurde bereitgestellt von Ad Konings.