Evolution des Polymorphismus bei Bryozoa

Kolonietiere bestehen aus genetisch identischen Klonen, die durch ungeschlechtliche Knospenbildung entstanden sind. In vielen Gruppen, wie etwa Korallen, sehen die Klone identisch aus und führen dieselben Aufgaben aus. Im Gegensatz dazu haben einige Kolonietiere Klone, die strukturell auf unterschiedliche Funktionen spezialisiert sind. Beispielsweise haben viele Hydrozoenkolonien unterschiedliche Arten von Klonen für Ernährung, Fortpflanzung und Verteidigung. Die Aufteilung von Aufgaben zwischen Klonen wird als Arbeitsteilung bezeichnet. Man geht davon aus, dass Arbeitsteilung die Effizienz steigert, insbesondere in Kombination mit morphologische Spezialisierung der Klone (als Polymorphismus bezeichnet). Wenn jedoch Arbeitsteilung die Effizienz steigert, warum fehlt dann vielen kolonialen Organismen der Polymorphismus? Diese Frage lässt sich nicht einfach direkt beantworten, daher haben wir uns auf vier Unterfragen konzentriert: 1) Sind polymorphe Linien erfolgreicher als nicht-polymorphe? Aus evolutionärer Sicht hat eine erfolgreiche Linie viele Nachkommenarten (hoher Artenreichtum), eine hohe Artbildungsrate und eine niedrige Aussterberate. Wir gehen davon aus, dass eine durch Polymorphismus gesteigerte Effizienz polymorphe Linien erfolgreicher macht. 2) Welche Faktoren fördern die Evolution des Polymorphismus? Eine Hypothese besagt, dass ein externer Faktor, die Umweltstabilität, die Evolution des Polymorphismus fördern könnte. Andere Hypothesen legen nahe, dass stattdessen eine Vielzahl interner Faktoren (größere Koloniegröße, erhöhte morphologische Variation zwischen Klonen und verringerte morphologische Integration zwischen Klonen) wichtig sein könnten. Wir werden jede dieser Hypothesen unabhängig voneinander testen, um festzustellen, welche am besten zu den Daten passt. 3) Ist eine erhöhte strukturelle Spezialisierung polymorpher Klone mit einem erhöhten Aussterberisiko verbunden? Eine erhöhte strukturelle Spezialisierung kann zu abnehmenden Effizienz führen. Beispielsweise kann ein superspezialisierter defensiver Klon, der die Kolonie nur vor einem bestimmten Raubtier schützt, nur bei wenigen Gelegenheiten nützlich sein. Darüber hinaus sind extreme morphologische Merkmale oft mit einem erhöhten Aussterberisiko verbunden. Daher gehen wir davon aus, dass Linien mit extremem Polymorphismus anfälliger für das Aussterben sind. 4) Werden Entwicklungs-Verzerrungen bzw. Biase während der Evolution des Polymorphismus abgebaut? Solche Entwicklungsbiase begrenzen die physische Variabilität, die ein Entwicklungssystem hervorbringen kann. Entwicklungsbiase werden typischerweise anhand der Beziehung zwischen Merkmalen gemessen (z. B. wie sich Armlänge zu Beinlänge verhält) und können die Richtung der Evolution sogar über sehr lange Zeiträume (> 60 Millionen Jahre) vorhersagen. Wir gehen davon aus, dass die Evolution des Polymorphismus auch durch Entwicklungsbiase eingeschränkt wird. Dieses Projekt wird Phylogenese mit modernen und fossilen Exemplaren kombinieren, um die bislang gründlichste Untersuchung der Evolution des Polymorphismus durchzuführen. Wir werden Cheilostome-Bryozoen als Modellorganismus verwenden. Diese Kolonietiere haben eine hervorragende Fossilienrekord und ein breites Spektrum an Polymorphismus, was sie zur idealen Wahl für dieses Projekt macht.