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The Genomic Underpinnings of Convergent Evolution: Repeated Loss of Flight in Island Rails, the Greatest Avian Colonizers

Projektbeschreibung

Phänotypische konvergente Adaption und genomische Konvergenz

Das EU-finanzierte Projekt FLIGHTLOSS zielt darauf ab, die genomischen Ursachen dafür zu ergründen, dass die Vogelfamilie der Rallidae (Rallen und Verwandte) vor Kurzem ihre Flugfähigkeit verloren, und die Frage zu untersuchen, ob die phänotypische konvergente Adaption mit der Konvergenz auf molekularer Ebene verknüpft ist. Rallen haben dank ihrer Flugfähigkeit Tausende Inseln kolonisiert, wenn jedoch die Bedingungen auf den Inseln das Fliegen überflüssig machten, verkümmerte im Laufe der Zeit der Flugapparat und die Flugfähigkeit ging oft vollständig verloren. Dieser Vorgang lief wiederholt und unabhängig mindestens 30 Mal innerhalb kurzer evolutionärer Zeiträume ab. Die Forschungsgruppe plant, ganze Genome zu sequenzieren und zu assemblieren sowie ein Annotationsverfahren für ganze Genome auf Alignment-Basis zu verwenden, gefolgt von der Identifizierung genomischer Elemente als Ziele für die Selektion von Flugunfähigkeit.

Ziel

Convergent evolution—when similar changes occur in independent lineages—may be caused by similar selection pressures resulting in the same adaptations. This is exemplified by the evolution of echolocation in bats and whales, and the evolution of flight in insects, bats, and birds. The phenotypic convergence in major traits is less well-understood at a molecular level, and cases of genomic convergence are rare. In this action, I will focus on rails, a family of birds that is outstanding in two respects: (1) They are extremely successful dispersers and have colonized hundreds or thousands of islands by flight. (2) If island conditions did not require a volant lifestyle, over time the developmental resource investment into the flight apparatus is reduced, and the flight capability often eventually entirely lost. The loss of flight has occurred repeatedly and independently at least 30 times, often over short evolutionary time scales (<125,000 years). I will combine field sampling with historic samples from the unique bird collection of the Natural History Museum of the UK, including six now extinct species. With an extended museomics approach, I will sequence and assemble whole genomes with large-fragment linked-reads, and then employ a novel whole-genome alignment-based annotation method, followed by identification of genes or regulatory elements as targets for selection for flightlessness, replicated over three different lineages of rails. This MSCA action will uncover the genomic underpinnings of recent loss of flight and address the fundamental question whether phenotypic convergent adaption is reflected by convergence at a molecular level. It will also assess the contribution of changes in amino acid sequence vs. changes in gene regulation. Understanding the genomic changes behind loss of flight can also offer unique insights into the original gain of flight in the transitional theropod dinosaurs, ancestors of modern birds.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) H2020-MSCA-IF-2019

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Koordinator

NATURAL HISTORY MUSEUM
Netto-EU-Beitrag
€ 224 933,76
Adresse
CROMWELL ROAD
SW7 5BD London
Vereinigtes Königreich
Region
London Inner London — West Kensington & Chelsea and Hammersmith & Fulham
Aktivitätstyp
Public bodies (excluding Research Organisations and Secondary or Higher Education Establishments)
Links
Gesamtkosten
€ 224 933,76