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Sexuelle Reproduktion über Artgrenzen hinweg

Fragen über die Natur von Arten - Was sind Arten? Wie entstehen sie? Wie werden Arten aufrechterhalten bzw. welche Mechanismen führen zum Verschwinden von Arten? - sind essentiell in der Evolutionsbiologie und somit auch für andere biologische Disziplinen. Seit die Bildung von Hybriden im Zusammenhang mit Artbildung beschrieben wurde, rückte die Erforschung interspezifischer Hybridisierung ins Interesse der Evolutionsbiologen. Hybride entstehen durch Kreuzungen zwischen Arten und enthalten das genetische Material von zwei vorher getrennten Genpools. Wir arbeiten im Moment mit Sedimenten des Neuhofener Altrheins und interessieren uns für drei Arten der Gattung Daphnia. Diese Arten hybridisieren miteinander und sowohl Planktonproben als auch isolierte Dauerstadien aus See-Sedimenten geben uns die Möglichkeit die Veränderung der Artenzusammensetzung über die Zeit zu analysieren. Mit Hilfe von Sedimentkernen aus Seen ist es möglich die Dauerstadien von aquatischen Organismen zu isolieren. Da das Sediment eine zeitliche Schichtung aufweist, ist es möglich Dauereier aus verschiedenen Zeiten zu isolieren (mehrere Jahrzehnte). Diese Dauereier werden einer Analyse unterzogen, die einen genetischen Fingerabdruck für jedes einzelne Ei generiert. Weiterhin ist in diesem Projekt aber auch angedacht, die Veränderung der genetischen Struktur der einzelnen Arten detailliert zu untersuchen, um den Einfluss der Hybridisierung und dem damit verbundenen Genfluss zwischen Arten zu detektieren.



Genetische Struktur bei aquatischen Organismen

Wie Populationen entstehen und sich entwickeln, sind wichtige Fragen der Evolutionsbiologie. Dabei steht vor allem die genetische Diversität, ein wichtiger Teilaspekt der Biodiversität, im Vordergrund. Zooplankton-organismen, die in stehenden Gewässern vorkommen, sind besonders interessant und geeignet, um die genetische Populationsstruktur zu analysieren, da die Zugehörigkeit zu einer Population einfach definiert ist. Aber auch die Verbreitung von Individuen kann mit Hilfe von genetischen Methoden dokumentiert und analysiert werden. Genfluss kann zur Steigerung der genetischen Diversität führen und damit das adaptive Potential einer Population erhöhen, welches sie vor allem in Hinblick auch sich verändernde Umweltbedingungen braucht. Wir analysieren die genetische Populations-struktur verschiedener Arten mit unterschiedlichen genetischen Methoden. Zurzeit gibt es z.B. Untersuchungen zu skandinavischen und iberischen Populationen der Gattung Daphnia als auch zu europäischen Populationen der Wasserassel.
 


Genetische Charakterisierung und Systematik von Grundwasser-Invertebraten

Das Grundwasser ist ein Lebensraum der bisher noch wenig untersucht ist und große Anforderungen an die vorkommende Fauna stellt (Kälte, kein Licht, wenig Nahrung). Oftmals findet man Tiere die nicht pigmentiert sind und innerhalb von taxonomischen Gruppen geringe Unterschiede in der Morphologie aufweisen. Dies macht die Bestimmung solcher Individuen sehr schwer. Mit Hilfe von genetischen Methoden (DNA-Barcoding) analysieren wir, in Kombination mit der Morphologie, die Systematik verschiedener Grundwassergruppen. Dies soll uns weitere Einblicke in die Biologie und Ökologie dieser Lebewesen ermöglichen. Laufende Projekte befassen sich mit den taxonomischen Gruppen Diacyclops und Proasellus.



Morphologische und genetische Beschreibung von kryptischen Arten in der Gattung Daphnia

Kryptische Arten sind im Tierreich weit verbreitet und zeichnen sich dadurch aus, dass sie morphologisch von einer nahe verwandten Art nicht abgrenzbar sind, aber genetisch eine eigene evolutionäre Linie darstellen. Bei einer vorangegangenen Studie wurden im Daphnia longispina-Artenkomplex mehrere nicht beschriebene genetische Linien detektiert. Diese werden nun morpho-logisch auf potentielle Unterschiede hin untersucht. Weiterhin werden weitere genetische Marker herangezogen, um eine genauere Einordnung in die Daphnia-Phylogenie vornehmen zu können.



Einfluss der genetischen Konstitution auf die Invasivität verschiedener Fallopia-Taxa

Der invasive Artenkomplex Fallopia japonica s.l., der ursprünglich aus dem asiatischen Raum kommt, ist in Europa und Nordamerika weit verbreitet. Ein hohes Aggressivitätspotential wird vor allem bei verschiedenen Hybriden vermutet. Da die morphologische Artbestimmung oft nicht zuverlässig ist, wenden wir genetische Methoden an, um eine Identifizierung vornehmen zu können. Dafür werden bereits bestehende Methoden eingesetzt, es sollen aber auch neue Methoden im Labor etabliert werden. Die eindeutige Zuordnung zu einer Parentalart oder zu verschiedenen Hybridklassen ermöglicht es, einen besseren Bezug zu ökologischen Parametern herzustellen und im Anschluss die Invasivität der einzelnen Taxa besser abschätzen zu können.