Phylogenie und Evolution essbarer Seeigel (Echinoidea: Camarodonta)

Seeigel der Ordnung Camarodonta sind wichtige Mitglieder bodenbewohnender Flachwasser- Lebensgemeinschaften. Sie werden intensiv für Studien im Bereich der Fortpflanzungs- und Entwicklungsforschung genutzt und sind häufig verwendete Modellorganismen in der biologischen Ausbildung. Ihre Fortpflanzungsorgane gelten als Delikatessen, weshalb jedes Jahr Seeigel im Wert von Hunderten Millionen Dollar gefischt oder gezüchtet werden. Es existieren zahlreiche Studien zu verschiedensten Aspekten der Lebensweise dieser Seeigelgruppe, ihre Evolution ist allerdings noch schlecht verstanden. Dies ist vor allem bedingt durch das Fehlen von Studien, die Daten von fossilen und lebenden Vertretern im gleichen Maße berücksichtigen. Das geplante Projekt zielt darauf ab, Stammesgeschichte der camarodonten Seeigel zu entschlüsseln. Um dies zu erreichen, ist geplant, sowohl morphologische als auch genetische Daten zu analysieren. Im Gegensatz zu früheren Studien werden diese Untersuchungen auf Genom-Ebene stattfinden. Die dabei gewonnene umfangreichere Datenmenge läßt robuste Ergebnisse erwarten. Das Erstauftreten von camarodonten Seeigeln im Fossilbericht wird ermittelt und für die Datierung des Ursprungs der einzelnen Gruppen verwendet werden. Neue analytische Methoden, generell unter dem Begriff Next Generation Sequencing zusammengefasst, haben die Menge an genetischer Information, die gewonnen werden kann, drastisch erhöht. Um robuste und korrekte Stammbäume zu erhalten, ist eine große Menge an Sequenzdaten alleine unzureichend. Das Problem liegt vielmehr in der Identifikation vergleichbarer Bereiche innerhalb der DNA-Sequenzen. Im geplanten Projekt wird eine innovative Methode verwendet, um dieses Problem zu lösen. Durch die Verwendung und Anreicherung von speziellen Bereichen der DNA so genannten Ultrakonservierten Elementen, die in nahezu unveränderter Form in verschiedenen Organismen vorkommen können identische Partien im Genom verschiedener Organismen identifiziert werden. Die unmittelbar an die konservierten Elemente angrenzenden Regionen enthalten phylogenetisch wertvolle Informationen, die sich für genetische Analysen einsetzen lassen. Dieser Ansatz wurde erstmals 2012 für das Studium von Wirbeltier-Verwandtschaftsverhältnissen genutzt und hat sich in darauffolgenden Studien als sehr erfolgreich herausgestellt. Nur wenige dieser Studien betrafen jedoch wirbellose Tiere und keine davon Echinodermen. Das Forschungsprojekt ist für eine Dauer von drei Jahren geplant und wird am Naturhistorischen Museum Wien von Andreas Kroh, Elisabeth Haring und Omri Bronstein in Kooperation mit einem internationalen Team durchgeführt werden. Innerhalb des ersten Halbjahres wird die neue, auf Ultrakonservierten Elementen beruhende Analysemethode für die Verwendung bei Echinodermen angepasst werden. In den darauffolgenden eineinhalb Jahren werden die genetischen Untersuchungen durchgeführt und die ältesten Mitglieder der Camarodonta identifiziert werden. Für das letzte Projektjahr sind die Zusammenführung der Ergebnisse und die Rekonstruktion des Stammbaumes der Camarodonta geplant. Anhand der gewonnenen Daten kann festgestellt werden, wann und wo die einzelnen Gruppen erstmals auftraten.