Geschlechtschromosomen-Evolution in Drosophila albomicans

Sexuelle Reproduktion unterscheidet sich von asexueler (klonaler) Fortpflanzung auf genetischer Ebene primär duch das Vorhandensein von Rekombination des Genoms während der meiotischen Zellteilung. Obwohl sexuelle Reproduktion mit erhöhten Kosten verbunden ist, erweist sie sich in natürlichen Populationen als erfolgreicher. Die evolutionären Gründe sind nach einer über 100-jährigen wissenschaftlichen Debatte ungelöst, und empirische Daten um dieses Paradoxon zu erklären sind rar. Heteromorphe Geschlechtschromosomen (X / Y) stammen von autosomalen ("gewöhnlichen") Chromosomen ab. Das Y-Chromosom hat jedoch beinahe sämtliche genetische Aktivität verloren; der Grund dafür liegt im Fehlen von genetischer Rekombination am Y-Chromosom. Bei einigen Arten des Modellorganismus Drosophila (Fruchtfliegen) sind sogenannte Neo-Geschlechtschromosomen vorhanden, die aus einer Fusion von Geschlechtschromosomen mit einem Autosom entstanden sind. Ein Teil des Genoms wird dadurch der Rekombination entzogen und in der Folge klonal weitergegeben. Ziel dieses Antrags ist, die Ursachen und Mechanismen der Degeneration des Neo-Y-Chromosoms von D. albomicans zu untersuchen. Ein spezifischer Vorteil dieser Art ist, daß ihr Neo-Y- Chromosom sehr jung und nur sehr wenig degeneriert ist. Dies ermöglicht einem anhand von molekularer Variation und Evolution von DNA-Sequenzen der Neo- Geschlechtschromosomen zwischen verschiedenern Hypothesen zur Y-Chromosom-Degeneration zu unterscheiden. Im speziellen möchte ich untersuchen (1) wie alt dieses Neo-Y Chromosom ist; ob das Neo-Y (2) verringerte Variabilität und (3) geringere Adaptation zeigt; ob (4) mobile DNA am Neo-Y akkumuliert und (5) ob das Neo-X Chromosom bereits Dosis-Kompensation evolviert hat. Die Ergebnisse dieses Projekts sollten für die Mechanismen der Evolution von Geschlechtschromosomen im speziellen sowie für die Evolution von sexueller Reproduktion im generellen von größter Bedeutung sein.