Vergleichende und experimentelle Flügelmustergenomik bei Lepidoptera

Das Verständnis der Färbung und ihrer Variation zwischen den Arten, insbesondere bei Lepidoptera, fasziniert die Wissenschaftler seit den Anfängen der Naturgeschichte. In diesem Projekt wollen wir zwei Gattungen vergleichen, die unterschiedliche ökologische Strategien verfolgen, um sich mit Hilfe ihrer Flügelmuster vor Fressfeinden zu schützen. Hyles-Falter zielen auf Tarnung ab, während Zygaena eine aposematische Färbung aufweisen, die Fressfeinde vor ihrer Giftigkeit warnt. Durch den Vergleich der genomischen Grundlage von Flügelmustern in zwei Mottengattungen stellen wir unsere Analysen in einen evolutionären Kontext innerhalb der Lepidoptera und vergleichen die Unterschiede in der Wirkung verschiedener Selektionsdrücke auf Flügelmuster. Der Klimawandel wird sich auf Umweltgradienten auswirken, was voraussichtlich zu einer veränderten Verteilung der Flügelmuster führen wird, die durch adaptive Hybridisierung hervorgerufen wird. 

Die Müllersche Mimikry führt zu einer Konvergenz der Flügelmuster bei Zygaena, und es wird erwartet, dass auch die genetische Ausstattung der Flügelmuster innerhalb der Gattung konvergiert. Um den genetischen Hintergrund der Flügelmuster zu verstehen, werden wir genomweite Assoziationsstudien durchführen, die es uns ermöglichen, Assoziationen zwischen Genotyp und Phänotyp von Merkmalen zu finden. In diesem Zusammenhang wird maschinelles Lernen eingesetzt, um evolutionär bedeutsame Einheiten abzugrenzen und phänotypische Merkmale zu extrahieren. Darüber hinaus werden Zuchtexperimente unter verschiedenen kontrollierten Temperaturbedingungen durchgeführt und die Ergebnisse mit den Klimadaten des Sammlungsortes verglichen, um die Auswirkungen der phänotypischen Plastizität auf die Entwicklung der Flügelmuster von Individuen zu verstehen. Diese neuartige Nutzung naturhistorischer Sammlungen durch automatisierte Bildanalyse in Kombination mit Genomdaten aus historischen Sammlungen und frischen Exemplaren wird die integrative taxonomische Forschung an Museumsexemplaren vorantreiben.