Genetisches PAradoxon bei invasiven Tetramorium Ameisen

Biologische Invasionen, also die Einschleppung von Arten aus ihrem ursprünglichen Verbreitungsgebiet in Gebiete, in denen sie bisher nicht vorkamen, und die anschliessende Ausbreitung im nicht-ursprünglichen Gebiet, stellen eine zunehmend bedrohliche Facette globaler Umweltveränderungen dar. Invasive Arten verursachen ökologische Katastrophen, durch Biodiversitätsverluste, Veränderung von Struktur und Funktion ganzer Ökosysteme und durch die Verbreitung von Infektionskrankheiten. Biologische Invasionen bedeuten auch immense ökonomische Verluste. Aus populationsbiologischer Sicht ist der überwältigende Erfolg invasiver Arten nicht eingängig, da die anfängliche Einschleppung von einem oder wenigen Individuen eine ausgeprägte Flaschenhalssituation bedeutet. Man würde erwarten, dass die Lebensfähigkeit einer Population durch Inzucht und die erschwerte Evolution lokaler Anpassung aufgrund verringerter genetischer Diversität stark eingeschränkt ist. Daher wird der Erfolg invasiver Arten als "Genetisches Paradoxon" bezeichnet. Das Projekt bearbeitet das Genetische Paradoxon bei zwei nahe verwandten Ameisen, Tetramorium sp.E (weithin bekannt als T. caespitum) und T. tsushimae, beide ursprünglich paläarktisch und heute beide invasiv in Nordamerika. Die beiden Ameisen haben verschiedene Lebensgeschichten, charakterisiert durch voneinander streng getrennte Kolonien mit je einer Königin bei T. sp.E, aber Kolonien mit vielen Königinnen bei T. tsushimae, wobei die Kolonieteile häufig über grosse Flächen ausgedehnt sind. In diesem Aspekt reicht T. tsushimae nahe an Unikolonialität- völliges Fehlen von Koloniegrenzen - heran, welche bei vielen Ameisen als Auslöser von Invasionserfolg betrachtet wird. Durch Sequenzieren mitochondrialer DNA und Genotypisieren einer hohen Zahl von Mikrosatellitenloci bei Proben aus den gesamten ursprünglichen und nicht-ursprünglichen Gebieten ziele ich darauf ab, die Invasionsgeschichten der zwei Arten zu klären. Schwerpunkt wird darauf liegen, die Zahl der Einschleppungsereignisse und den Grad der Vermischung in den nicht-ursprünglichen Gebieten zu eruieren. Ich werde als theoretischen Überbau für die Interpretation der Daten den Ansatz des Genomischen Informationsgehalts heranziehen, indem ich ihn auf nicht-kodierende DNA ausweite und Parameter zur Schätzung genetischer Diversität aus der Populationsgenetik einschliesse. Die Hypothesen einer Abnahme versus einer Zunahme des Genomischen Informationsgehalts in den nicht-ursprünglichen verglichen mit den ursprünglichen Gebieten sollen für jede Art getestet werden. Die Ergebnisse meiner integrativen Analyse werden zeigen, wie die beiden Ameisen das Genetische Paradoxon gelöst haben. Die Evaluierung der Hypothesen wird anschliessend erlauben, die Bedeutung von Lebensgeschichte und Invasionsgeschichte für die Ausprägung des Genomischen Informationsgehalts invasiver Populationen gegeneinander abzuwägen. Jedes von vier möglichen Szenarien wird Aussagen darüber erlauben, ob Generalisierungen möglich sind oder ob artspezifische Kombinationen von Faktoren zu erwarten sind. Die Ergebnisse werden ausserdem an die derzeitige Diskussion anknüpfen, ob die genetische Machart einer Population für die Etablierung von Unikolonialität wichtig ist oder nicht. Antworten auf all diese Fragen werden bedeutend sein für zukünftige Modelle zur Prognose von Invasionserfolgen. Insgesamt ist das Projekt daher für die Populationsbiologie, die Erforschung sozialer Evolution und die praktische Bekämpfung biologischer Invasionen bedeutsam.