Genomanpassung in Polar- und Wüsten-Füchsen (Vulpes)

Echte Füchse (Gattung: Vulpes) sind mittelgroße Hundeartige (Canoidea), die in der ganzen Holarktis, Südostasien, Südafrika und im Norden Afrikas weit verbreiten sind. Ihre Lebensräume umfassen die eiskalte Arktis, die heiße Wüsten Arabiens und Nordafrikas, Städte, Höhenlagen und sogar das Meer (sie folgen Eisbären über das Eis). Obwohl ihre morphologischen Anpassungen weitgehend studiert sind, ist kaum etwas über ihre genetischen Veränderungen bekannt. Ihre fasst universelle Verbreitungen, kurze Divergenzen (meist liegt weniger als 2-5 Millionen Jahren zwischen den Arten) und ihre Genomgrößen machen Füchse zu Paradeexemplaren um die genetische Anpassung an ein Leben in verschiedensten Lebensräumen zu studieren. In diesem Projekt geht es vor allem um die Anpassung an ein Leben in der eiskalten Arktis und den heißen Wüsten Arabiens und Nordafrikas. Dafür plane ich die Genome vom Polarfuchs (Vulpes lagopus) und dem Rüppells Fuchs (V. ruepelli) de-novo und die Genome vom Blanfords Fuchs (V. cana) und dem Fennek Fuchs (V. zerda) mittels referenz-basierendem mapping zu sequenzieren. Während der Polarfuchs an ein Leben in der eiskalten Arktis angepasst ist, sind die anderen drei Arten in heißen und trockenen Wüsten zu finden. Diese Anpassung an Wüsten Gebiete ist zweimal in Füchsen erfolgt, einmal in den Vorfahren des Blanfords und des Fennek Fuchses und zum zweiten mal, viel später, im Rüppells Fuchs. Die Sequenzierung dieser drei Genome kann mir also Rückschlüsse darauf geben ob diese zwei unabhängigen Anpassungsevents die gleichen genetischen Regionen betroffen hat. Vergleiche zwischen den Fuchs- als auch zu anderen Säugetiergenomen (wie z.B. die Genome von Wolf, Hund, Tiger oder dem Menschen) erlauben es den Gewinn oder Verlust von Genen sowie Proteindomänen in den Füchsen zu studieren. Zusätzlich erlaubt es auch Gene die unter Selektion stehen aufzuspüren. Die Funktion dieser Gene oder Genfamilien wird dann über den Abgleich mit Gendatenbanken bestimmt. Diese Analysen erlauben darüber hinaus auch Informationen über die nicht kodierenden Bereiche des Genoms, copy-number variants (Kopien Nummer Variationen) und SNPs zu bekommen. Diese Studie lässt sich im Anschluss leicht durch das Einbeziehen weiterer Fuchsarten auf weitere Lebensräume ausdehnen.

Echte Füchse (Gattung: Vulpes) sind mittelgroße Hundeartige (Canoidea), die in Europa, Asien, Afrika und in Nordamerika weit verbreitet sind. Ihre Lebensräume umfassen die eiskalte Arktis, die heißen Wüsten Arabiens und Nordafrikas, Städte, den alpinen Raum und sogar das Meer (sie folgen Eisbären über das Eis). Obwohl ihre morphologischen Anpassungen weitgehend studiert sind, ist kaum etwas über ihre genetischen Veränderungen bekannt. Ihre fasst universelle Verbreitungen, kurze Divergenzen (meist liegt weniger als 2-5 Millionen Jahren zwischen den Arten) und ihre Genomgrößen machen Füchse zu Paradeexemplaren um die genomische Anpassung an ein Leben in verschiedensten Lebensräumen zu studieren. In diesem Projekt geht es vor allem um die Anpassung an ein Leben in der eiskalten Arktis, alpinen Lebensräumen und den heißen Wüsten Arabiens und Nordafrikas. Dafür sequenzierten wir die Genome vom Polarfuchs (Vulpes lagopus), dem Rüppellfuchs (V. ruepelli), dem Blanfordfuchs (V. cana), dem Tibetfuchs (V. ferrilata), dem Rotfuchs (V. vulpes) und dem Kitfuchs (V.macrotis). Während der Polarfuchs an ein Leben in der kalten Arktis angepasst ist, sind Rüppell- und Blanfordfuchs in heißen und trockenen Wüsten zu finden. Der Tibetfuchs lebt im Hochland von Tibet, in bis zu 5200m Seehöhe. Der Kitfuchs ist in Nordamerika zu finden und der Rotfuchs ist in Nordamerika und Eurasien weit verbreitet. Interessanterweise ist die Anpassung an Wüstengebiete zweimal in Füchsen erfolgt, einmal in den Vorfahren des Blanford- und des Fennekfuchses und zum zweiten Mal, viel später, im Rüppellfuchs. Die Sequenzierung dieser Genome kann uns also Rückschlüsse darauf geben ob diese zwei unabhängigen Anpassungsevents die gleichen genetischen Regionen betroffen haben. Vergleiche zwischen den Fuchsgenomen, als auch zu anderen Säugetiergenomen (wie z.B. die Genome von Wolf, Hund, Tiger oder dem Menschen) erlauben uns den Gewinn oder Verlust von Genen in Füchsen zu studieren. Zusätzlich erlaubt es uns auch Gene die unter Selektion stehen aufzuspüren. Die Funktion dieser Gene oder Genfamilien wird dann über den Abgleich mit Gendatenbanken bestimmt. So haben wir zum Beispiel festgestellt, dass ADORA1, ein Adenosin Rezeptor Gen, bei beiden Wüstenfüchsen unter Selektion steht. Das Gen ist unter anderem wichtig für Nierenfunktion, Schleimproduktion in der Luftröhre und der Immunantwort auf Entzündungen; alles Funktionen wichtig für das Leben in trockenen und heißen Lebensräumen. Genomanalysen ermöglichen darüber hinaus auch Informationen über nicht kodierenden Bereiche des Genoms, copy-number variants (Kopien Nummer Variationen) und SNPs (einzelne Mutationen im Genom) zu gewinnen.