FWF-Projekt P20994-B03

Zusammenfassung

Die ostafrikanischen Seen mit ihren Buntbarsch-Artenschwärmen eignen sich besonders zum Studium des evolutionären Phänomens, dass neue Formen fast immer innerhalb kurzer Zeitspannen entstehen und die Artentstehung mit der Besiedlung unterschiedlicher ökologischer Nischen verknüpft ist. Diese Phasen bezeichnet man als adaptive Radiation. Bei diesen Diversifizierungsprozessen ist es besonders kritisch, die Rolle der natürlichen Selektion zu verstehen. Das vorliegende Projekt basiert auf einem Vorprojekt zum Studium der evolutionären Muster im Verlauf der Radiation der Tanganjika-Buntbarsche, wobei im vorliegenden Projekt die Rolle der natürlichen Selektion bei der Evolution natürlicher Populationen im Vordergrund steht, mit dem Ziel, die treibenden Kräfte der explosiven Artentstehung zu belegen. Wir verwenden ausgewählte Modellarten aus einem Satellitensee des Viktoriasees und dem Tanganjikasee, um einerseits eine junge und andererseits eine reife Phase der Artentstehung zu studieren. Durch eine Kombination von vergleichend morphologischen, populationsgenetischen und quantitativ genetischen Analysen, angewandt an  natürlichen Populationen und künstlichen (Hybrid-) Populationen in Teichen stellen wir folgende zentrale Fragen: (1) Haben morphologische Unterschiede zwischen Populationen eine genetische Basis? (2) Zeigen öko-morphologische Unterschiede zwischen Arten oder Populationen die Signatur der natürlichen Selektion? (3) Wie groß ist die relative Wichtigkeit von divergenter und stabilisierender natürlicher Selektion, ausgelöst durch Konkurrenz zwischen Arten, in jungen und alten Phasen der explosiven Artentstehung? Wir rekonstruieren die Evolution quantitativer Merkmale in natürlichen Populationen durch die parallele Analyse der genetischen Verwandtschaft und der Variation jener quantitativen Merkmale, die in Zusammenhang mit ökologischer Spezialisierung stehen. In einem ersten Schritt muss eine genetische Basis für beobachtete morphologische Unterschiede zwischen Populationen/Arten nachgewiesen werden, was durch Heritabilitäts-Berechnungen mit Hilfe verwandter und nicht-verwandter Individuen einer Population, oder durch Kreuzungsversuche erfolgt. Dann wird durch Vergleich von selektiv neutral mutierenden Mikrosatellitenmarkern in Relation zur Quantität ökologisch relevanter morphologischer Merkmalsunterschiede auf Vorhandensein und Richtung der natürlichen Selektion geschlossen. Wir konzentrieren uns auf ökologisch relevante Körperproportionen (mithilfe geometrischer Morphometrie) sowie auf Strukturen der Kiefer- und Schlundzähne. Um Selektions-bedingte Evolution gegenüber der Nullhypothese in Form von Evolution durch neutrale Drift nachzuweisen, wird eine Kombination aus GST/QST-Vergleich und der Anwendung des „animal model-Tierzuchtmodells“ auf natürliche Populationen gewählt.