Das Projekt "Einfluss von ökologischer und sexueller Selektion auf den phänotypischen Polytypismus beim Erdbeerfröschchen Oophaga pumilio in Costa Rica und Panama" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover, Institut für Zoologie durchgeführt. Unser Projekt untersucht den Einfluss von sexueller und natürlicher Selektion auf die phänotypische Divergenz (insbesondere den Farb-Polytypismus) des Erdbeerfröschchens (O. pumilio). Eine der Grundvoraussetzungen für Artbildungsprozesse ist die Divergenz verschiedener Merkmale, z.B. phänotypischer oder olfaktorischer Merkmale oder des Verhaltens. Viele dieser Merkmale spielen eine Rolle in der intra- und interspezifischen Kommunikation und ihre Evolution kann daher gleichzeitig von natürlicher und sexueller Selektion beeinflusst werden. Divergenz in akustischen und visuellen Merkmalen, sowie im Verhalten, können zu präzygotischer Isolation - und schließlich zu Artbildung - führen, wenn die Weibchen entsprechende Präferenzen für diese Merkmale aufweisen (sexuelle Selektion). Zusätzlich können ökologische Parameter, die sich zwischen verschiedenen Populationen einer Spezies unterscheiden (z.b. Parasitenbefall und Prädationsdruck), die Divergenz von Merkmalen fördern (natürliche Selektion). Beim Erdbeerfröschchen weisen unterschiedliche Populationen deutliche Unterschiede in Färbung (Farbpolytypismus), Rufparametern und im Verhalten auf. Insbesondere zur Evolution der verschiedenen Farbmorphen gibt es zahlreiche Studien, die darauf hindeuten, dass sowohl sexuelle als auch natürliche Selektion eine Rolle spielt. In unserem Projekt untersuchen wir den Einfluss zweier sexueller Signale für die Partnerwahl (Mate Choice) beim Erdbeerfröschchen. In Playback-Experimenten setzen wir Froschmodelle des lokalen und eines fremden Farbmorphen in Kombination mit lokalen und fremden Anzeigerufen ein, um die relative Wichtigkeit und Interaktion beider Signale für die Partnerwahl unter natürlichen Bedingungen im Habitat der Frösche zu untersuchen. Dies ist die erste Studie, in welcher ausschließlich rezeptive Weibchen, welche unmittelbar zuvor in der Balz mit einem Männchen gefunden wurden, auf ihre Präferenz getestet werden. Des Weiteren untersuchen wir, inwieweit natürliche Selektion für die Evolution der verschiedenen Farbmorphen beim Erdbeerfröschchen eine Rolle gespielt hat. Hierzu wurde die Reflexion der Frösche gemessen, um ihre Auffälligkeit für die visuellen Systeme verschiedener Prädatoren mit Hilfe von Visual Modelling zu berechnen. Zusätzlich wurden Experimente mit Knetfroschmodellen in verschiedenen Farben (lokal und nicht-lokal) durchgeführt um zu untersuchen, ob Prädatoren Attacken auf Knetfrösche mit der lokalen Färbung der (giftigen) Frösche vermeiden, und ob in den Populationen verschiedene Prädatoren vorhanden sind. Weiterhin möchten wir die Frage beantworten, ob sich die relative Wichtigkeit von natürlicher und sexueller Selektion zwischen den Populationen unterscheidet. Daher wurden die Experimente in sechs geografisch getrennten Populationen durchgeführt: zwei stammen aus der monomorphen nördlichen genetischen Linie und vier Populationen aus der südlichen genetischen Linie, in welcher die Populationen unterschiedlich gefärbt sind.
Das Projekt "Adaptationsgenetik von farbenfrohen Pfeilgiftfröschen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover, Institut für Zoologie durchgeführt. Die Genetik von Farbmustern wurde in Säugetieren, Vögeln, Fischen und Reptilien untersucht, aber Amphibien wurden bei diesen Untersuchungen bislang vernachlässigt. Trotz der hohen Variabilität in Farbmustern ist nichts über die genetischen Komponenten, die die Farbdiversität innerhalb und zwischen Arten hervorrufen, bekannt. In diesem Zusammenhang ist die Vielfalt an Farbmustern in Verbindung zu Antiprädationsstrategien (Vermeidung von Raubfeinddruck) bei neotropischen Pfeilgiftfröschen eine hochinteressante Möglichkeit, die Genetik ökologischer Adaptation zu untersuchen. Viele Arten von Pfeilgiftfröschen unterscheiden sich in ihren Farbmustern zwischen Populationen. Es gibt zahlreiche Hinweise darauf, dass die Farbmuster adaptiv sind, wahrscheinlich verursacht durch Selektion durch Prädatoren, die zur Ausbildung von Warnfärbung bzw. kryptischer Färbung geführt hat. Divergenzen in adaptiven Farbmustern als auch Verhalten und Giftigkeit in Kombination mit assortative mating - basierend auf Farbmustern trägt sehr wahrscheinlich zur Ausbildung von präzygotischen Isolationsmechanismen zwischen Farbmorphen bei. Das Ziel dieses Antrages ist es, die Farbgene des extrem farbpolymorphen Erdbeerfrosches Oophaga pumilio zu charakterisieren. In dieser Art gibt es sowohl auffällig gefärbte aposematische Farbmorphen als auch unauffällige kryptische Farbmorphen. Für dieses Projekt werde ich Hautproben von drei Populationen, die sich in der Färbung unterscheiden, sammeln. Dafür werde ich eine rote, eine grüne und eine blaue Population in Panama beproben. Mit den dorsalen Hautproben wird eine RNAseq Analyse durchgeführt, um cDNA zu gewinnen. Im nächsten Schritt werden die Proben zu einem Sequenzierservice geschickt, um Next Generation Sequencing durchzuführen. Dabei können Unterschiede im Expressionsniveau in Farbgenen zwischen den Farbmorphen festgestellt werden. Ich erwarte, dass Gene, die in die Aufnahme von Carotinoiden oder Pteridinen, deren Synthese oder Lagerung involviert sind, sich in ihren Experessionsmustern zwischen den Farbmorphen der Frösche unterscheiden. Die Ergebnisse werden durch quantitative Real time-RT-PCR (RT=Reverse Transkription) für die Loci mit Expressionsunterschieden überprüft. Auf diese Weise können wir Expressionsmuster in Schlüsselgenen, die den Unterschieden in Farbmustern unterliegen, bestimmen. Diese kritische Information hat eine große Bedeutung, weil diejenigen Stellen des molekularen Signalweges für die Pigmentbildung, die in dieser Art adaptiv evoluiert, ermittelt werden kann. Es werden weiterhin viele Möglichkeiten für zukünftige wissenschaftliche Projekte eröffnet, die zu einem besseren Verständnis der Ursachen und Folge der adaptiven Färbung führen. - bedeutet in diesem Zusammenhang, dass bei der Paarung Paarungspartner gewählt werden, die dieselbe Färbung besitzen, wie das wählende Individuum.