Entwicklung und Anpassung bei Pilzen
Eines der zentralen Ziele der Evolutionsbiologie ist es, die genetischen Grundlagen der Anpassung zu verstehen. Für diese Arbeit werden Pilze verwendet, da ihre Genome klein und dicht sind. Allerdings kann es Schwierigkeiten geben, adaptive Phänotypen über einfache metabolische Merkmale hinaus zu identifizieren. Glücklicherweise haben Fortschritte in der Hochdurchsatz-Sequenzierung den Ansatz der Reverse-Genetik ermöglicht. Auf diese Weise können Wissenschaftler Genome scannen und Gene mit ungewöhnlichen Entwicklungsverläufen identifizieren. Außerdem lassen sich Umweltfaktoren, die mit den Genen übereinstimmen, feststellen und die Hypothese durch genetische Manipulation überprüfen. Das EU-finanzierte Projekt GEDINDIS (Genomics of ecological divergence in the fungal species Neurospora discreta) untersuchte, wie sich N. discreta (der auf abgestorbenem Pflanzenmaterial nach einem Feuer zu finden ist) in mehrere Arten aufgeteilt hat. Die Wissenschaftler sammelten 52 Proben von N. discreta an 7 Standorten in Asien, Europa und Nordamerika. Aus diesen Proben wurde die DNA extrahiert und unter Verwendung neuer Hochdurchsatz-Techniken sequenziert. Die Forscher schufen mithilfe von freier Bioinformatik-Software eine Daten-Analyse-Pipeline und verwendeten sie, um die riesigen Datenmengen aus der Sequenzierung zu analysieren. Auf der Suche nach genetischen Hinweisen für Speziation zwischen verschiedenen Populationen fanden sie heraus, dass Proben aus Alaska und der EU eng miteinander verwandt waren. Noch interessanter ist, dass es Hinweise darauf gab, dass zwei verschiedene Populationen im US-Bundesstaat Washington existieren, die aber nicht hybridisieren oder sich kreuzen. Außerdem konnten die Wissenschaftler festzustellen, dass sich die Differenzierung dieser Populationen vor rund 440.000 Generationen ereignete. Sie untersuchten auch, ob diese verschiedenen Populationen sich erfolgreich kreuzen können, was darauf hindeuten würde, ob die Isolierung auf Umwelt- oder genetische Faktoren zurückzuführen ist. Das Projekt hob die Bedeutung des genetischen Austauschs zwischen eng verwandten Taxa für die Entwicklung der Pilzgenome hervor. Außerdem hält es die Rolle der geographischen Isolation als Motor der Diversifizierung bei Saprobie-Pilzen, die auf totem und verfallenem organischem Material leben, für bedeutsam. GEDINDIS überprüfte die allgemeingültige Sichtweise aus Tier- und Pflanzenstudien in Bezug auf die evolutionäre Bedeutung des Genflusses zwischen den Arten. Das Projekt erweiterte das Verständnis der Pilz-Genomik und beleuchtete die Mechanisation der Artbildung und die evolutionäre Reaktion auf den globalen Wandel. Daher könnte die Arbeit weitreichende Auswirkungen für Landwirtschaft, Forstwirtschaft und Naturschutz haben.
