Wie wirkt sich der Klimawandel auf die Evolution aus
Wie schnell können natürliche Populationen auf den durch den Menschen verursachten Selektionsdruck reagieren? Ein wesentlicher Aspekt der Vorhersage, wie Arten sich aufgrund des Drucks von außen entwickeln, ist das Verständnis der genetischen Anpassung und die Fähigkeit des Organismus, seinen Phänotyp (bekannt als phänotypische Plastizität) und die damit verbundenen molekularen Veränderungen zu verändern. Der Phänotyp kann als Verbund der beobachtbaren physikalischen Eigenschaften eines Organismus definiert werden. Obwohl phänotypische Plastizität eine wichtige Rolle dabei spielen könnte, wie sich eine Spezies entwickelt, erfordert die Evolution letztlich adaptive Veränderungen bei den Genhäufigkeiten. Das Projekt "Genetic and epigenetic basis of adaptation to climate change" (GEBACC) untersucht die Fähigkeit von wild lebenden Populationen auf anthropogene Umweltveränderungen zu reagieren. Frösche reagieren besonders empfindlich auf Umweltveränderungen. Daher wurde das ökologisch relevante Merkmal der Fortbewegung an dem in freier Wildbahn gefangenen Frosch Xenopus tropicalis untersucht, eine Art, die häufig als Modellorganismus in der Entwicklungsbiologie und Genetik verwendet wird. Die Zerstörung von Lebensräumen hat einen dramatischen Rückgang der Frösche und anderer Amphibien vor allem in tropischen Wäldern verursacht. Solche Veränderungen werden jenen Fröschen zugutekommen, die in der Lage sind in geeignete neue Lebensräume vorzudringen. GEBACC hat dieses Selektionsereignis im Labor durch selektive Zucht von X. tropicalis über mehrere Generationen nachgestellt. Dabei wurde auf erhöhte Ausdauer unter verschiedenen Temperaturbedingungen geachtet. Genetische, epigenetische, physiologische, biochemische und morphologische Veränderungen in Reaktion auf die Selektion wurden überwacht. Die Folgen der Selektion werden auch im Hinblick auf ein anderes Merkmal, Immunität, geprüft werden, da die natürlichen Populationen immer mit einer Reihe von Bedrohungen gleichzeitig konfrontiert sind und Amphibien auf der ganzen Welt derzeit durch eine ansteckende Krankheit, Chytridiomycose, gefährdet sind. Den Wissenschaftlern wird es dadurch möglich zu ermitteln, inwieweit die Reaktion auf einen Selektionsdruck die Reaktion auf einen anderen beeinflusst. Durch anfängliche Schwierigkeiten mit X. tropicalis, wurde das Modellsystem auf den Schmetterling Pieris brassicae geändert, der phänotypisiert und auf das Merkmal der Ausdauer hin gezüchtet wurde. Die Insekten wurden auf die Assoziation zwischen Expressionsmustern von assoziierten Genen und Unterschieden im Phänotyp zusammen mit der Erblichkeit der Ausdauer untersucht. Die Projektarbeit hat bereits zu vier Veröffentlichungen geführt. Der hoch integrative und interdisziplinäre Ansatz von GEBACC ist entscheidend, um einen klaren Einblick in die Feinheiten der molekularen und phänotypischen Reaktionen von natürlichen Populationen auf Umweltstörungen zu gewinnen. Das Projekt wird daher den Wissenschaftlern bei der Vorhersage helfen, wie sich natürliche Populationen an den Klimawandel anpassen.
