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ERC

QUANTEVOL Ergebnis in Kürze

Project ID: 206734
Gefördert unter: FP7-IDEAS-ERC
Land: Frankreich

Die Vorhersage der Zukunft mithilfe der Evolution 

Mutationen sind das Rohmaterial der Evolution. Ein EU-finanziertes Projekt sollte daher bestimmen, ob die evolutionäre Theorie verwendet werden kann, um neue Mutationen und ihre Auswirkungen vorherzusagen. 
Die Vorhersage der Zukunft mithilfe der Evolution 
Ziel des Projekts QUANTEVOL (Quantitative evolution) war es, festzustellen, ob die Evolutionstheorie verwendet werden kann, um Entscheidungen über die Zukunft zu machen, und wie der Zeithorizont dieser Vorhersagen läge. Obwohl die Disziplin der Evolutionstheorie bereits seit einiger Zeit besteht, begrenzen mehrere Schlüsselfragen ihre Verwendung bei der Erstellung von Prognosen.

Das erste Hindernis ist das Fehlen einer quantitativen Theorie, um die Auswirkung von neuen Mutationen unter verschiedenen Bedingungen vorherzusagen. Das zweite ist, dass die Vielfalt von Mutationseffekten in der Regel nicht in Anpassungsmodellen enthalten ist. Drittens versuchen sich Wissenschaftler nur selten an dieser Art von Prädiktion für Muster der langfristigen Anpassung im Labor und in der Natur.

Die Forscher gingen diese Herausforderungen mit einem allgemeinen Stand-alone-Ansatz basierend auf einem n-dimensionalen Fitnesslandschaft-Modell an, um die Verteilung von Mutationseffekten zu prognostizieren. Wissenschaftler verwendeten statistische Methoden, um die Wirkungen von Einzelmutanten und die Wechselwirkung von Mutanten an gleichen oder unterschiedlichen Loci vorherzusagen.

Dieser Ansatz wurde auch verwendet, um die Wirkung von Mutationen in Umgebungen vorherzusagen und die Bedingungen, unter denen die genetische Grundlage der Anpassungen vorhergesagt werden kann, zu definieren. Er wurde dann auf die verfügbaren Daten angewendet und er erwies sich als ausreichend genau, um schwache bis mittlere Mutationseffekte zu modellieren. Auch wurden neue Experimente eingerichtet, um die Theorie zu überprüfen und die Variation von Mutanions-Effekte zwischen Umgebungen besser zu verstehen.

Neue Methoden für die Fitness-Messung wurden auch entwickelt, basierend auf fluoreszierende Algen und innovativer statistischer Analyse, die im Vergleich zu Standardverfahren erheblich besser abschnitten. Auch eine neue Methode zur Messung der Fitness aus Merkmalen der Lebensgeschichte wurde entwickelt.

Die Anpassung an abrupte Veränderungen der Umwelt wurde mithilfe von Laborstudien zur langfristigen Anpassung von Escherichia coli-Bakterien an saure Bedingungen untersucht. Die Experimente zeigten, dass Nischenevolution mithilfe von globalen Deformationsmodellen genau beschrieben werden kann, aber konventionelle Szenarien müssen überarbeitet werden, um Plastizitätsevolution zu berücksichtigen.

Salinenkrebse (Artemis), die in tropische Salinen versetzt wurden, dienten als Modell, um die Anpassung an erhöhte Temperaturen in der Natur zu studieren. Die Ergebnisse zeigten, dass in der Natur selbst über Hunderte von Generationen nur wenig Anpassung im Vergleich zu Laborergebnissen stattfand.

Dies lag wahrscheinlich an den zahlreichen Kompromissen, die Populationen unter natürlichen Bedingungen im Vergleich zu Populationen im Labor eingehen müssen. Dies galt vor allem im Hinblick auf die Auswirkungen von biotischen Interaktionen auf die Populationen, selbst in der artenarmen hypersalinen Umgebung, die von Artemia bevorzugt wird.

QUANTEVOL führte daher zu einer Reihe von Ergebnissen, die zusammen einen bedeutenden Beitrag zur prädikativen Wissenschaft leisten werden.
 

Verwandte Informationen

Schlüsselwörter

QUANTEVOL, quantitative Entwicklung, Mutationen, Anpassungsmodelle, n-dimensionale Fitnesslandschaft, Fitness, Escherichia coli, Nischenentwicklung, Plastizität, Artemia 
Datensatznummer: 188435 / Zuletzt geändert am: 2016-08-31
Bereich: Industrielle Technologien
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