Evolution und Funktion von Spezies-Interaktionsnetzwerken am Beispiel symbiotisch lebender Pionierarten

Institution: Arbeitskreis für angewandte Bioinformatik, Goethe-Universität, Frankfurt

Symbiotische Gemeinschaften von Organismen sind ein evolutionär sehr erfolgreiches Konzept, um verfügbare Ressourcen in einem Lebensraum optimal zu nutzen. Wir stehen jedoch erst am Anfang, wenn es darum geht, Art und Ausmaß der organismischen Wechselwirkung, ihre molekulare Grundlage sowie die Konsequenzen für die Evolution molekularer Funktionen zu verstehen. In vielen Fällen liegt das an der Komplexität der ökologischen Nische, in die eine symbiotische Gemeinschaft eingebettet ist. Sie beherbergt oft eine Vielzahl von Arten und bietet ein vielfältiges Spektrum an Ressourcen. Eine genaue Abgrenzung der symbiotischen Gemeinschaft und ein mechanistisches Verständnis der Symbiose sowie der daraus resultierenden Synergien ist daher oft schwierig.

In diesem Projekt konzentrieren wir uns auf Pioniergemeinschaften, d.h. auf Metaorganismen, die die Neubesiedelung von Habitaten initiieren. Oft handelt es sich dabei um extreme Lebensräume wie nackte Felsen oder Lavafelder. Auf der Grundlage neu generierter Genomsequenzen der Symbionten annotieren wir die kodierten Protein- Interaktionsnetzwerke und analysieren deren Integration über die symbiotischen Partner. Ein Vergleich mit nah verwandten Arten ohne einen Pionierstatus gibt schließlich Hinweise darauf, über welche evolutionären Wege sich eine Spezies an eine extreme Umwelt angepasst hat.