Abteilung Fischökologie & Evolution

The onset of ecological diversification 50 years after colonization of a crater lake by haplochromine cichlid fishes

17. August 2018
Die Familie der Buntbarsche gehört zu den Fischfamilien mit den meisten Arten – und dauernd entstehen neue. Die schillernd bunten Fische entwickeln sich so schnell, dass Eawag-Forschende ihnen nun quasi bei der Evolution zuschauen konnten.

Innerhalb von einigen tausend Jahren kann sich eine Buntbarschart in mehrere hundert Arten aufgliedern. Dies zeigen etwa Untersuchungen im afrikanischen Viktoriasee, wo in den letzten 15'000 Jahren über 500 verschiedene Buntbarscharten entstanden sind. Nun ist es Fischökologen der Eawag erstmals gelungen, den Beginn einer solchen Artenaufspaltung – der sogenannten adaptiven Radiation – beinahe in Echtzeit zu beobachten. Diese seltene Situation fanden sie in einem Kratersee in Tansania vor. Dort setzten Menschen vor etwa 50 Jahren Buntbarsche der Gattung Astatotilapia aus. Das Erstaunliche: Bereits heute, nur einige Jahrzehnte später, haben sich die Fische bereits in zahlreiche spezialisierte Formen aufgefächert.  

Anhand von Magenanalysen und stabilen Isotopen fanden die Forschenden etwa heraus, dass sich einige der untersuchten Buntbarsche eher vegetarisch, andere mehrheitlich von Jungfischen oder Fischeiern ernähren. Auch leben die Fische in unterschiedlichen Wassertiefen und besitzen verschiedene Paarungsfarben. Allerdings zeigen Genanalysen, dass man noch nicht von einzelnen Arten sprechen kann, dafür ist das Erbgut der Fische noch zu ähnlich. Bis sich gänzliche neue Arten entwickeln werden, dauere es wohl noch einige Jahrzehnte bis Jahrhunderte, schätzen die Forschenden.

Originalpublikation

Population size changes and selection drive patterns of parallel evolution in a host–virus system

08. Mai 2018
Wenn die einzellige Alge Chloralla variablis und ihr für sie tödlicher Kontrahent, das Chlorovirus, miteinander ringen, kommt in verschiedenen identischen Versuchen immer wieder das Gleiche raus: Nach wiederholten Phasen des Zusammenbruchs und der Wiederbesiedelung sind die meisten Algenzellen in jedem wiederholten Versuch gegen den Erreger resistent. Forschern am Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie in Plön und der Eawag Kastaninebaum zufolge kann Evolution bei den gleichen Startbedingungen ähnlich verlaufen und dieselben Eigenschaften hervorbringen. Ganz anders das Erbgut: In jeder Wiederholung des Versuchs tragen die Algen unterschiedliche Mutationen. Die Wissenschaftler zeigen damit, dass die Evolution neuer Eigenschaften parallel verlaufen kann, selbst wenn sich die zugrundeliegenden Gene unterschiedlich entwickeln.

Originalpublikation:
Jens Frickel, Philine G. D. Emre Karakoc, Lutz Becks, Population size changes and selection drive patterns of parallel evolution in a host–virus system. Nature Communications; 27 April, 2018 

Experimental evidence for rapid genomic adaptation to a new niche in an adaptive radiation

5. Juli 2018
Wie schnell können sich Organismen an ein neues Habitat anpassen? Um diese Frage zu beantworten hat Tom Reimchen von der Universität Victoria, Kanada, 1993 ein Selektionsexperiment angesetzt und Dreistachlige Stichlinge aus einem grossen See für 19 Jahre in einem kleinen Teich evoluieren lassen. Analysen von David Marques an der Eawag / Universität Bern, die eben in Nature Ecology & Evolution wurden, zeigen nun, dass natürliche Auslese zu sehr schnellen und voraussgbaren Anpassungen in Genen geführt hat, welche für Feindabwehr, Körperfärbung und das Farbensehen zuständig sind.

Prevalence of disruptive selection predicts extent of species differentiation in Lake Victoria cichlids

26. Januar 2018
Jacco van Rijssel, Florian Moser, David Frei und Ole Seehausen haben ein neues paper in Proceedings of the Royal Society B über den Einfluss von disruptiver Selektion auf den Arbildungsprozess mit Genfluss publiziert. Sie fragen, ob Unterschiede in aktueller divergenter ökologischer Selektion, Unterschiede in genetischer Divergenz zwischen sympatrischen Arten erklären können. Dies haben sie untersucht, indem sie sieben Art-Paare, die in verschiedenen Phasen der Artbildung sind, verglichen haben. Einige dieser Art-Paare haben unterschiedlich gefärbte Männchen (ein Hinweis auf divergente sexuelle Selektion) und bei anderen ist der Unterschied in der Färbung nur gering. Disruptive ökologische Selektion scheint verbreiteter zu sein bei den Arten-Paaren, die genetisch stärker unterschiedlich sind und die Anzahl Merkmale und ökologisch divergenter Selektion ist grösser als bei den Art-Paaren mit ähnlicher Färbung. Ihre Resultate lassen den Schluss zu, dass es zwei unterschiedliche Mechanismen zu Artbildung mit Genfluss gibt: Artbildung hauptsächlich durch sexuelle Selektion dicht gefolgt von ökologischen character displacement (Merkmalsdivergenz) in einigen Fällen und Artbildung hauptsächlich durch ökologische Selektion in anderen Fällen.

Originalpublikation
van Rijssel JC, Moser FN, Frei D, Seehausen O. 2018 Prevalence of disruptive selection predicts extent of species differentiation in Lake Victoria cichlids.  Proc. R. Soc. B 285: 20172630.     

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David FreiTel. +41 58 765 2158E-Mail senden

Revisiting Seehausen et al 1997

10. Januar 2018
Dies ist eine sehr interessante Blog Serie des theoretischen Ökologen Hari Sridhar. Er interviewt Autoren von bekannten Publikationen in Ökologie und Evolution, um etwas über die Entstehung der Publikation, den Einfluss der Publikation auf die Karriere des Autors und seine Forschung und darüber, was der Autor heute über den Inhalt der Publikation denkt, herauszufinden. Die Idee ist sozusagen eine Sammlung von ‘shadow papers’ (Schattenpublikationen) zu publizieren, die die Vergangenheit und Zukunft dieser Publikationen erfassen.
Interview mit Ole Seehausen 

Originalpublikation
Seehausen, O., van Alphen, J.J.M, Witte, F.,  Cichlid Fish Diversity Threatened by Eutrophication That Curbs Sexual Selection. Science 1808-1811 doi:10.1126/science.277.5333.1808  

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Blog-Serie

Reflections on Papers Past

Revisting old papers in ecology and evolution through interviews with their authors

News aus 2017

Evolutionary causes and consequences of recombination rate variation in sexual organisms

06.11.2017
Philine Feulner editierete eine Themen-Ausgabe von Philosophical Transactions of the Royal Society B und ist Co-Author von zwei Reviews über Variation in Rekombinationshäufigkeit in Eukaryoten. Rekombination ist der Prozess durch den DNA Stränge gebrochen und geflickt werden und durch den new Kombinationen von Allelen entstehen. Der Prozess kommt in nahezu allen multizellulären Organismen vor und hat wichtige Auswirkungen auf viele evolutionary Prozesse. Diese Ausgabe fokussiert auf wie und warum Rekombinationsraten in sich geschlechtlich vermehrenden Arten variieren.  
Theme issues

Publikationen

  • Stapley, J.; Feulner, P. G. D.; Johnston, S. E.; Santure, A. W.; Smadja, C. M. (2017) Variation in recombination frequency and distribution across eukaryotes: patterns and processes, Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 372(1736), 20160455 (10 pp.),
  • Stapley, J.; Feulner, P. G. D.; Johnston, S. E.; Santure, A. W.; Smadja, C. M. (2017) Recombination: the good, the bad and the variable, Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 372(1736), 20170279 (5 pp.),

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What genomic data can reveal about eco-evolutionary dynamics

20.11.2017
Ole Seehausen und Kollegen haben in Nature Ecology & Evolution ein "Perspektiven paper" publiziert. Die Autoren argumentieren, dass Genomische Daten so in Öko-evolutionäre Studien integriert werden können, dass sie unser Verständnis zur Zusammenspiel von Ökologie und Evolution vertiefen. Die genomischen Tools sollten helfen die Naturgeschichte von schnellen evolutionären Veränderungen in ökologisch relevanten Merkmalen von Arten zu enthüllen. Wenn man dies über verschiedene Systeme hin weg besser versteht, wird man in einer besseren Position sein, um genauere testbare evolutionäre Hypothesen über öko-evolutionäre Dynamiken zu machen.

Originalpublikation

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Wenn die Evolution bei Fischen durch den Magen geht

03.10.2017
In stabilen Lebensräumen teilen Forellen das Beutespektrum untereinander auf und werden Spezialisten. In Wildbächen mit instabiler Versorgungslage werden sie Generalisten. Stichlinge aus unterschiedlichen Evolutionslinien verändern ihre Umwelt durch ihr Fressverhalten. Das bekommt den Nachkommen schlecht, ausser wenn es Hybride sind. Solche Wechselspiele zwischen Arten und Umwelt zu verstehen, ist für einen griffigen Schutz der Biodiversität wichtig. 

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Philip DermondTel. +41 58 765 2258E-Mail senden

Tiefer Einblick in die Fischfauna des Vierwaldstättersees

19.07.2017
Der Vierwaldstättersee prägt das Bild der Zentralschweiz. Nicht nur die landschaftliche Vielfalt zeichnet ihn aus, sondern auch sein Lebensraum für zahlreiche Tiere. Im Zuge der schweizweiten Studie «Projet Lac» wurde die Fischfauna des Sees zum ersten Mal mit standardisierten Methoden quantitativ untersucht. Dabei kam auch Überraschendes an die Oberfläche.

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Projet Lac am Victoriasee

02.05.2017
Im afrikanischen Viktoriasee wächst der Konflikt zwischen Fischzucht in Netzkäfigen und der «normalen» Fischerei. Zudem setzen invasive Arten, Abwässer, Pestizide oder Dammbauten das einzigartige Ökosystem zunehmend unter Druck. Zahlreiche Fischarten sind bereits verschwunden. Ein Team mit Forscherinnen und Forschern der Universitäten Denver und Boston, den Fischereiforschungsstellen von Tanzania, Uganda und Kenia und der Eawag/Uni Bern untersucht in den nächsten vier Wochen daher Fischvielfalt und -vorkommen im See detailliert.
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