Mausprojekt
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Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie Abteilung: Evolutionsgenetik, Plön Anna Büntge Das Mausprojekt: Evolution vor unserer Haustüre Evolution i -n unseren Häuse-rn Latimeria chalumnae Archaeopteryx bavarica Darwins Finken Charles R. Darwin Pungitius pungitius Homo spp. Unsere Mäuse Charles R. Darwin Unser Ziel: Verständnis der genetischen Grundlage evolutionärer Prozesse I) Biologie und Geschichte der Hausmaus (Mus musculus) II) Speziation Was macht eine Art zu einer Art? (Bettina Harr) Was habt Ihr, was ich nicht habe? III) Auf der Suche nach Adaptation 1) Phänotyp abhängige Projekte 1a) Anpassung an limitierte Wasserresourcen (Tobias Heinen und Meike Teschke) 1b) Wahlverhalten nah verwandter Populationen (Inka Montero und Meike Teschke) 2) Phänotyp unabhängige Projekte 2a) Systematische Suche nach positiver Selektion zwischen nah verwandten Populationen (Meike Teschke) 2b) Stehen Entgiftungsgene unter Selektion? (Anna Büntge und Meike Teschke) Die Hausmaus: Mus musculus Habitus: Verbreitung: Taxonomie: Biologie: Kopfrumpflänge 7-11 cm, Schwanzlänge 5,510,5 cm, Gewicht: 12-28 g weltweit als Kulturfolger; Ursprung: Indien Eutheria, Rodentia, Muroidea, Murinae, Mus nachtaktiv lebt in der Nähe des Menschen (in Häusern, Bauernhöfen, Pferdeställen, U-Bahn etc.) ca. 3 Generationen pro Jahr Tagezeit 20-21 Tage, Entwöhung der Jungen mit ca. 3 Wochen Geschlechtsreife mit 2-3 Monaten, Männchen etwas früher als Weibchen Würfe zwischen 4 und 8 Jungen (Schnitt 5,5) Kommunikation über Ultraschall Geschichte der wilden Hausmaus (Mus musculus) Guénet and Bonhomme 2003. Trends in Genetics 19(1): 24-31 Geschichte der wilden Hausmaus (Mus musculus) Guénet and Bonhomme 2003. Trends in Genetics 19(1): 24-31 Warum der Evolutionsgenetiker Mäuse liebt Labormäuse: Sehr gut erforschter Organismus, da er in vielen Bereichen der medizinischen Forschung eingesetzt wird (Krebsforschung, Altersforschung, Alzheimer, Neurobiologie etc.) Die genetischen und biotechnischen Werkzeuge können auch zur Erforschung der Evolution genutzt werden Hybride Inzuchtlinien: Bsp.: C57BL/6J 70% Mus musculus domesticus 20% M. m. musculus 10% M. m. castaneus II) Speziation Was macht eine Art zu einer Art? Ein Projekt von Bettina Harr Speziation: Hybridzonen domesticus musculus Cucchi et al 2005. Biol. J. of the Linnean Society 84: 429-446 Speziation: Hybridzonen Speziation: Hybridzonen Speziation: Hybridzonen Ergebnisse: genomische Regionen, die zwischen Linien differenziert sind III) Auf der Suche nach Adaptation 1) Phänotyp abhängige Projekte 1a) Anpassung an limitierte Wasserresourcen Ein Projekt von Tobias Heinen und Meike Teschke Suche nach Adaptation: Phänotyp abhänig DEUTSCHLAND IRAN Guénet and Bonhomme 2003. Trends in Genetics 19(1): 24-31 Anpassung an limitierte Wasserresourcen Wasserhaushalt wird von der Niere kontrolliert Vergleich Genexpression: Iran vs. Deutschland In den iranischen Mäusen: Höhere Expression von Genen, die Wasserresorption steuern Salzkanal Wasserkanal Tight junctions Iranische Mäuse haben einen optimierteren und kontrollierteren Wasserhaushalt III) Auf der Suche nach Adaptation 1) Phänotyp abhängige Projekte 1b) Wahlverhalten nah verwandter Populationen Ein Projekt von Inka Montero und Meike Teschke Suche nach Adaption: phänotyp abhängig Köln/Bonn Massif Central Die Kolonisierung von Westeuropa durch die Hausmaus basierend auf fossilen Funden Cucchi et al 2005. Biol. J. of the Linnean Society 84: 429-446 Wahlexperimente Wahlexperimente in Käfigen MHC Polymorphismus Analyse MC ♂ ♀ CB ♂ III) Auf der Suche nach Adaptation 2) Phänotyp unabhängige Projekte 2a) Systematische Suche nach positiver Selektion zwischen nah verwandten Populationen Ein Projekt von Meike Teschke und Diethard Tautz Suche nach Adaption: phänotyp unabhängig Mikrosatelliten: Kurze, sich wiederholende Sequenzenabschnitte, in nicht kodierenden Regionen der DNA GTGTGTGTGTGTGT =(GT)7 GTGTGTGTGTGTGTGTGTGT =(GT)10 TATATATATATATATATATATA =(TA)11 TATATATATATATATATATATATA =(TA)12 GTGTGT =(GT)3 GTGTGTGTGTGT =(GT)6 TATATATATATATATATATA =(TA)10 TATATATATATATATATATATATATA =(TA)13 •Positive Selektion führt zu einem Verlust von genetischer Variabilität •Der Verlust von genetischer Variabilität kann mittels Mikrosatellitenanalyse gemessen werden. Nützliche Mutationen breiten sich in der Population aus Nützliche Mutationen breiten sich in der Population aus Nützliche Mutationen breiten sich in der Population aus Das evolutionäre Merkmal eines “Selective Sweep“ “The Hitchhiking-Effect” Sweep Population polymorphic locus beneficial mutation Maynard Smith and Haigh 1974. Genetic Res. 23:23-35. The Evolutionary Signature of a Selective Sweep The Hitchhiking-Effect Sweep Population polymorphic locus beneficial mutation Maynard Smith and Haigh 1974. Genetic Res. 23:23-35. The Evolutionary Signature of a Selective Sweep The Hitchhiking-Effect Sweep Population polymorphic locus beneficial mutation Maynard Smith and Haigh 1974. Genetic Res. 23:23-35. The Evolutionary Signature of a Selective Sweep The Hitchhiking-Effect Sweep Population polymorphic locus beneficial mutation Maynard Smith and Haigh 1974. Genetic Res. 23:23-35. The Evolutionary Signature of a Selective Sweep The Hitchhiking-Effect Sweep Population polymorphic locus beneficial mutation Maynard Smith and Haigh 1974. Genetic Res. 23:23-35. The Evolutionary Signature of a Selective Sweep The Hitchhiking-Effect Sweep Population polymorphic locus beneficial mutation Maynard Smith and Haigh 1974. Genetic Res. 23:23-35. The Evolutionary Signature of a Selective Sweep The Hitchhiking-Effect Variability Sweep Population Maynard Smith and Haigh 1974. Genetic Res. 23:23-35. Genome screen: 960 microsatellites Significant signatures of positive selection France and Germany comparison p < 5x10-5 Significant signatures of positive selection France and Germany comparison p < 5x10-5 III) Auf der Suche nach Adaptation 2) Phänotyp unabhängige Projekte 2b) Stehen Entgiftungsgene unter Selektion? Ein Projekt von Anna Büntge und Meike Teschke Suche nach Adaption: phänotyp unabhängig Anpassung an unterschiedliche Umweltfakoten? Beispiel: Suche nach Adaption: phänotyp unabhängig Anpassung an unterschiedliche Umweltfakoten? Cytochrom P450 Gene Selektion zwischen deutschen und französischen Mauspopulationen Fazit •Isolation von Linien ist auf kleine, chromosomale Aschnitte beschränkt •Positive Selektion finder häufiger statt, als erwartet •Evolution ist kein langwieriger Prozeß •Er findet jeden abend in unseren Kellern statt und wir können ihn vor unserer Haustür beobachten •Gerade Europa ist sehr gut für evolutionsbiologische Studien geeignet, da die Rückwanderung von Arten nach der letzten Eiszeit ein hohes Maß an Anpassung fordert Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!
