Ursprung und Entwicklung von Sexualsystemen

Coelho Lab

Die Evolution von Geschlechts bei Eukaryoten und damit verbundene Phänomene beschäftigen und faszinieren Biolog*innen seit Jahrhunderten. Während die Hauptprozesse der meiotischen Fortpflanzung (Meiose und Syngamie) weitgehend konserviert sind, sind die Systeme zur Geschlechtsdetermination verwirrend vielfältig und haben sich im Laufe der Evolution schnell verändert. Ihre faszinierende evolutionäre Dynamik wirft wichtige, noch unbeantwortete Fragen auf. Wie haben sich haploide Geschlechtschromosomen entwickelt? Was sind die genetischen Grundlagen und die genomischen Folgen von Veränderungen in den Sexualsystemen? Warum treten Übergänge in einigen Gruppen häufiger auf als in anderen, und warum sind einige Sexualsysteme häufiger zu finden als andere? Was sind die treibenden Kräfte, die diesen Übergängen zugrunde liegen?

Geschlechtsdetermination und Evolution von Geschlechtschromosomen

Wir untersuchen die Evolution der Geschlechtschromosomen in der gesamten Gruppe der Braunalgen. Wir verwenden Ectocarpus und andere eng verwandte Braunalgenarten, um die Mechanismen der Geschlechtsdetermination in dieser Gruppe zu verstehen. Wir haben einen Kandidaten für ein Mastergen für die Geschlechtsdetermination identifiziert und untersuchen, wie dieses Gen zusammen mit autosomalen Genen männliche oder weibliche Entwicklung steuert.

Wechsel von Sexualsystemen

Wir erstellen und nutzen genomische Datensätze (z.B. 50 Referenzgenome, Transkriptome und mehrere Genkarten für teils nur entfert verwandte Braualgen) und nutzen die Eignung von Modell-Braunalgen für genetische Ansätze, um die genetischen Ursachen, Mechanismen und evolutionären Kräfte zu erforschen, die dem Wechsel zwischen Getrenntgeschlechtigkeit und Hermaphroditismus und dem Übergang von haploider zu diploider Geschlechtsdetermination zugrundeliegen.

Regulierung von Sexualentwicklung bei Braunalgen

Wir erforschen umfassende, zeitaufgelöste Transkriptions- und Chromatinzustandspläne für die Sexualentwicklung von Braunalgenarten. Diese Arten repräsentieren unterschiedliche Sexualsysteme, unterschiedliche  Komplexität der Morphologie und verschiedene Ausprägungen des Sexualdimorphismus. Unser Ziel ist es, die genetischen und regulatorischen Programme zu verstehen, die an der Geschlechtsdetermination und -differenzierung beteiligt sind, und die evolutionäre Dynamik der Chromatinzusammensetzung und ihre Auswirkungen auf Genomfunktion und Evolution zu untersuchen.

Umweltfaktoren und die Evolution der Sexualsysteme

Wir nutzen Datenbanken und phylogenetische komparative Methoden, um Muster der korrelierten Entwicklung zwischen sexuellen, morphologischen und genomischen Merkmalen in einem phylogenetischen Kontext zu untersuchen. So möchten wir Umweltfaktoren mit Wechseln des Fortpflanzungssystems in Beziehung setzen. Diese umfangreichen Datenbanken ermöglichen uns auch eine EInschätzung, welche Auswirkungen Wechsel zwischen Sexualsystemen auf die Genomstruktur und die Artendiversifizierung haben. Unser Ziel ist es, die Dynamik der Evolution der Sexualsysteme auf  Makroevolutionsebene zu verstehen und ökologische Triebkräfte für den Wechsel zwischen den Sexualsystemen bei den Braunalgen aufzudecken.

Genetische Grundlage und Plastizität von Entwicklungsprogrammen bei der Fortpflanzung von Braunalgen

Bei vielen Braunalgen gibt es innerhalb eines einzigen Lebenszyklus eine außerordentliche Plastizität der Entwicklungsprogramme. Wir untersuchen die Genmechanismen, die an der Gameten-parthenogenese beteiligt sind. Interessanterweise weisen natürliche Populationen von Braunalgen, die sich ausschließlich über Parthenogenese fortpflanzen, reduzierte Sexualmerkmale auf (z. B. Rückgang der Pheromonproduktion) und haben deutlichere asexuelle Eigenschaften erworben. Wir erforschen diese Populationen, um die genomischen und evolutionären Folgen des Übergangs zur Asexualität zu verstehen.

Zur Redakteursansicht