Die Evolution von Genomen und Transkriptomen

Wir nutzen Transkriptome und Genome, um die genetischen Grundlagen der Variation innerhalb und zwischen Arten sowie die evolutionären Kräfte, die diese prägen, mithilfe phylogenetischer und populationsgenetischer Ansätze zu untersuchen

Die genetischen Grundlagen des Geschlechtsdimorphismus bei Glühwürmchen

Die kleine europäische Glühwürmchenart Lamprohiza splendidula mit einem neotenischen, flugunfähigen Weibchen.

Foto Ana Catalan

Geschlechtsdimorphismus ist eine der ausgeprägtesten Ursachen für Variation innerhalb einer Art und steht in engem Zusammenhang mit geschlechtsspezifischer Genexpression. Die zugrundeliegenden genomischen Architekturen und evolutionären Prozesse sind jedoch noch weitgehend unerforscht. Glühwürmchen eignen sich ideal, um diese Mechanismen zu untersuchen: Während einige Arten einen weitgehend monomorphen Phänotyp aufweisen, hat sich in anderen Linien im Laufe der Phylogeny wiederholt und unabhängig voneinander ein extremer Geschlechtsdimorphismus entwickelt. Mittels vergleichender Genomik und Transkriptomik analysieren wir, wie diese dimorphen Merkmale entstehen und erhalten bleiben.

Demografie, Anpassung und Speziation bei Glühwürmchen

Ein neotenisches Weibchen der Art Lamprohiza splendidula sendet Leuchtsignale aus, um paarungsbereite Männchen anzulocken.

Foto Ana Catalan

Das Verständnis der demografischen Geschichte von Arten ist eine wichtige Voraussetzung, um Migrationsmuster, lokale Anpassung und Prozesse der beginnenden Speziation ableiten zu können. In unserem Projekt nutzen wir moderne populationsgenomische Methoden, um die Populationsgeschichte europäischer Glühwürmchen (Gattungen Lampyris, Luciola und Lamprohiza) zu entschlüsseln. In einem vergleichenden Rahmen rekonstruieren wir ihre Besiedlungswege und demografischen Dynamiken. Ein besonderer Fokus liegt darauf, zu bewerten, wie das einzigartige Phänomen der weiblichen Neotenie, bei der die Weibchen ihre larvenartige Form beibehalten, die Anpassungsfähigkeit und Artbildung dieser faszinierenden Insekten beeinflusst hat.

Die Artenvielfalt der Glühwürmchen in Europa und den Neotropen

(A) Luciola novaki, (B) Luciola lusitanica (female), (C) Luciola italica, (D) Lamprohiza paulinoi, (E) Lamprohiza mulsanti, (F) Lamprohiza splendidula, (G) Photuris sp3 (female), (H) Lamprohiza germari, (I) Lampyris noctiluca, (J) Lampyris zenkeri, (K) Lampyris lareynii, (L) Lampyris iberica, (M) Nyctophila reichii, (N) Bicellonycha sp1 (O) Photinus sp1, (P) Photinus schusteri, (Q) Photinus sp4, (R) Photinus sp3, (S) Photuris sp4, (T) Photinus signaticollis, (U) Photuris sp1.

Foto Ana Catalan

Tropische Regionen weisen weltweit die höchste Artenvielfalt auf, gehören jedoch nach wie vor zu den am wenigsten erforschten Gebieten der Erde. Die Biodiversität der Glühwürmchen in den Neotropen wurde besonders vernachlässigt, sodass die Artenidentität und die phylogenetischen Beziehungen weitgehend ungeklärt sind. Gemeinsam mit Kooperationspartnern untersuchen wir mittelamerikanische Glühwürmchen, um ihre aktuelle Biodiversität zu dokumentieren und zu charakterisieren. Parallel dazu entdecken wir potenzielle neue Arten unter den europäischen Glühwürmchen, einer Gruppe, deren phylogenetische Beziehungen ebenfalls noch wenig verstanden sind. Um dies zu erreichen, kombinieren wir morphologische Analysen mit DNA-Metabarcoding und genomischen Ansätzen, um die Biodiversität der Glühwürmchen zu charakterisieren.

Teammitglieder

Dr. Ana Catalán

PI

Regulatorische Evolution, Anpassung, Transcriptomics, Glühwürmchen

Dr. Nicolas Lichilin

Postdoktorand