Das Mausprojekt: Evolution vor unserer Haustüre Evolution i-n unseren Häuse-rn

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Simon Hummel
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1 Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie Abteilung: Evolutionsgenetik, Plön Anna Büntge Das Mausprojekt: Evolution vor unserer Haustüre Evolution i-n unseren Häuse-rn

2 Latimeria chalumnae Archaeopteryx bavarica Darwins Finken Charles R. Darwin

3 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

III) Auf der Suche nach Adaptation 1) Phänotyp abhängige Projekte 1a) Anpassung an limitierte Wasserresourcen (Tobias Heinen und Meike Teschke) 1b) Wahlverhalten

4 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)

20-21 Tage, Entwöhung der Jungen mit ca.

5 Die Hausmaus: Mus musculus Habitus: Kopfrumpflänge 7-11 cm, Schwanzlänge 5,5-10,5 cm, Gewicht: g Verbreitung: Taxonomie: Biologie: 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 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

6 Geschichte der wilden Hausmaus (Mus musculus) Guénet and Bonhomme Trends in Genetics 19(1): 24-31

7 Geschichte der wilden Hausmaus (Mus musculus) Guénet and Bonhomme Trends in Genetics 19(1): 24-31

8 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

9 II) Speziation Was macht eine Art zu einer Art? Ein Projekt von Bettina Harr

10 Speziation: Hybridzonen domesticus musculus Cucchi et al Biol. J. of the Linnean Society 84: :

11 Speziation: Hybridzonen

12 Speziation: Hybridzonen

13 Speziation: Hybridzonen

14 Ergebnisse: genomische Regionen, die zwischen Linien differenziert sind

15 III) Auf der Suche nach Adaptation 1) Phänotyp abhängige Projekte 1a) Anpassung an limitierte Wasserresourcen Ein Projekt von Tobias Heinen und Meike Teschke

16 Suche nach Adaptation: Phänotyp abhänig DEUTSCHLAND IRAN Guénet and Bonhomme Trends in Genetics 19(1): 24-31

17 Anpassung an limitierte Wasserresourcen Wasserhaushalt wird von der Niere kontrolliert

18 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

19 III) Auf der Suche nach Adaptation 1) Phänotyp abhängige Projekte 1b) Wahlverhalten nah verwandter Populationen Ein Projekt von Inka Montero und Meike Teschke

20 Suche nach Adaption: phänotyp abhängig Köln/Bonn Massif Central Die Kolonisierung von Westeuropa durch die Hausmaus basierend auf fossilen Funden Cucchi et al Biol. J. of the Linnean Society 84: :

21 Wahlexperimente

22 Wahlexperimente in Käfigen MHC Polymorphismus Analyse MC CB

23 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

24 Suche nach Adaption: phänotyp unabhängig Mikrosatelliten: Kurze, sich wiederholende Sequenzenabschnitte, in nicht kodierenden Regionen der DNA GTGTGTGTGTGTGT GTGTGTGTGTGTGTGTGTGT TATATATATATATATATATATA TATATATATATATATATATATATA GTGTGT GTGTGTGTGTGT TATATATATATATATATATA TATATATATATATATATATATATATA =(GT)7 =(GT)10 =(TA)11 =(TA)12 =(GT)3 =(GT)6 =(TA)10 =(TA)13 Positive Selektion führt zu einem Verlust von genetischer Variabilität Der Verlust von genetischer Variabilität kann mittels Mikrosatellitenanalyse gemessen werden.

25 Nützliche Mutationen breiten sich in der Population aus

26 Nützliche Mutationen breiten sich in der Population aus

27 Nützliche Mutationen breiten sich in der Population aus

28 Das evolutionäre Merkmal eines Selective Sweep The Hitchhiking-Effect Sweep Population polymorphic locus beneficial mutation Maynard Smith and Haigh Genetic Res. 23:23-35.

29 The Evolutionary Signature of a Selective Sweep The Hitchhiking-Effect Sweep Population polymorphic locus beneficial mutation Maynard Smith and Haigh Genetic Res. 23:23-35.

30 The Evolutionary Signature of a Selective Sweep The Hitchhiking-Effect Sweep Population polymorphic locus beneficial mutation Maynard Smith and Haigh Genetic Res. 23:23-35.

31 The Evolutionary Signature of a Selective Sweep The Hitchhiking-Effect Sweep Population polymorphic locus beneficial mutation Maynard Smith and Haigh Genetic Res. 23:23-35.

32 The Evolutionary Signature of a Selective Sweep The Hitchhiking-Effect Sweep Population polymorphic locus beneficial mutation Maynard Smith and Haigh Genetic Res. 23:23-35.

33 The Evolutionary Signature of a Selective Sweep The Hitchhiking-Effect Sweep Population polymorphic locus beneficial mutation Maynard Smith and Haigh Genetic Res. 23:23-35.

34 The Evolutionary Signature of a Selective Sweep The Hitchhiking-Effect Sweep Population Variability Maynard Smith and Haigh Genetic Res. 23:23-35.

35 Genome screen: 960 microsatellites

36 p < 5x10-5 Significant signatures of positive selection France and Germany comparison

37 p < 5x10-5 Significant signatures of positive selection France and Germany comparison

38 III) Auf der Suche nach Adaptation 2) Phänotyp unabhängige Projekte 2b) Stehen Entgiftungsgene unter Selektion? Ein Projekt von Anna Büntge und Meike Teschke

39 Suche nach Adaption: phänotyp unabhängig Anpassung an unterschiedliche Umweltfakoten? Beispiel:

40 Suche nach Adaption: phänotyp unabhängig Anpassung an unterschiedliche Umweltfakoten?

41 Cytochrom P450 Gene Selektion zwischen deutschen und französischen Mauspopulationen

42 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

43 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!

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