FWF - Cichlids - Entschlüsselung der Genome zweier Tanganyikabuntbarsche

Die Buntbarsche mit ihren Artenschwärmen in den Seen Ostafrikas haben sich in den letzten Jahrzehnten als evolutionäre Modellsysteme etabliert. Seit der Entschlüsselung des Genoms der Menschen hat sich die Sequenziertechnologie massiv weiterentwickelt, weshalb es nun auch für kleine Forschungskonsortien möglich ist Genome zu entschlüsseln und die gewonnenen Informationen in ihre evolutionäre Forschung einzubeziehen. Seit mehr als 15 Jahren forschen wir an den Mechanismen der explosiven Artentstehung bei ostafrikanischen Buntbarschen, wobei wir die treibenden Kräfte der Artentstehung und ihren Zusammenhang mit ökologischer und morphologischer Spezialisierung auf neue Nischen in den Mittelpunkt stellen. Dafür haben wir die Tropheus- artigen Buntbarsche ausgewählt, die ausgehend von einer Stammart durch unterschiedliche Adaptationen ihres Kieferapparates alle möglichen Nahrungsnischen in den felsigen Küstenzonen erschlossen haben. Im vorliegenden Projekt wollen wir die Genome zweier öko-morphologisch divergenter Arten entschlüsseln: Tropheus moorii und Petrochromis trevawasae. Hierfür verwenden wir die 454 Sequenzierungstechnologie in Kombination mit der Shotgun-Technik, um die beiden Genome kostengünstig in hinreichender Genauigkeit zu entschlüsseln. Das Projekt ist als Kooperation dreier Gruppen von drei Grazer Universitäten geplant, von der Karl-Franzens- Universität, der Medizinischen Universität und der technischen Universität Graz, wobei jede Gruppe für den Gesamterfolg entscheidende Expertisen und Ressourcen einbringt. Das Team vom Institut für Zoologie stellt das Modellsystem, evolutionäre Fragestellung und Forschungshypothesen, das Zentrum für Medizinische Grundlagenforschung die Sequenzier-Infrastruktur und das molekularbiologische know-how, das Institut für Genomik und Bioinformatik liefert das Wissen und die bioinformatische Infrastruktur zur Assemblierung der Genomabschnitte und der Annotierung der Gene. Dieses Projekt ist nicht in Konkurrenz zu anderen Buntbarsch- Genomprojekten zu sehen, sondern als komplementärer Beitrag zu einem breiteren vergleichenden Ansatz von "natürlichen Mutanten", wobei einige sorgfältig ausgewählten Buntbarsch-Repräsentanten gemeinsame Muster der adaptiven Evolution und der Verbindung zu Artentstehungsprozessen in unterschiedlichen Stadien einer adaptiven Radiation erschließen. Durch den zusätzlichen Vergleich struktureller und regulatorischer Gene hoffen wir auch Korrelate zu den divergierenden morphologischen Strukturen zu finden, analog zu kürzlich erzielten Befunden für Malawi- und Victoria-Buntbarschen. Der Vorzug und komplementäre Beitrag der Tanganyika-Arten liegt in ihrem wesentlich höheren evolutionären Alter, was sich in vollständig sortierten mitochondrialen Genomen widerspiegelt.