Die Lebenszyklen von parasitischen Würmern - von makroevolutionären Mustern bis zur Genetik der Anpassung

Viele Parasiten haben komplexe Lebenszyklen, in denen sie mehrere Wirte nacheinander infizieren, bevor sie sich fortpflanzen. Diese Lebenszyklen sind verblüffend, weil sie riskant wirken. Wenn die Anzahl der aufeinander folgenden Wirte in einem Lebenszyklus zunimmt, steigt auch das Risiko, nicht in den nächsten Wirt zu gelangen und somit den Zyklus nicht zu vollenden. Zusätzlich müssen sich solche Parasiten an unterschiedliche Wirtsphysiologien, Immunsysteme und oft Umgebungstemperaturen anpassen (z.B. wenn sie von Kaltblütern zu Warmblütern wechseln). Was sind die ausgleichenden Vorteile, die die Entstehung und den Fortbestand von komplexen Lebenszyklen in verschiedenen Parasiten-Taxa erklären? Und welche genetischen Veränderungen ermöglichen einen solchen Lebensstil? Um diese Fragen zu beantworten, schlage ich zwei einander ergänzende Projekte vor: (i) artübergreifende Vergleichsanalysen und (ii) genomische und transkriptomische Vergleiche. Ich habe eine umfassende Datenbank der Lebenszyklen von parasitischen Würmern zusammengestellt, die fast 1000 Arten beinhaltet. Diese Datenbank wird verwendet, um Hypothesen zur Evolution der Lebenszyklen zu testen, wie beispielsweise, ob Parasiten mit komplexen Lebenszyklen größer werden oder ein breiteres Spektrum von Wirtstaxa infizieren. Diese Analysen werden wesentliche Unterschiede zwischen Parasiten mit einfachen und komplexen Lebenszyklen identifizieren. Weiterhin soll untersucht werden, wie sich solche Unterschiede in den Genomen von Parasiten manifestieren. Hierzu werden existierende Daten verwendet, um nach gemeinsamen genomischen Mustern in unabhängigen Abstammungslinien zu suchen, die andeuten würden, dass es allgemeine Lösungen für die Probleme gibt, die mit komplexen Lebenszyklen einhergehen. Zu diesen Mustern könnten unter anderem die Erweiterung von Genfamilien oder die Zunahme von alternativem Spleißen gehören. Dazu kommen transkriptomische Experimente, die bestimmen sollen, wann und in welchem Ausmaß Parasitenstadien in verschiedenen Wirten genetisch "entkoppelt" sind, d.h. ob die genetische Veränderung in einem Parasitenstadium in einem Wirt auch Auswirkungen auf andere Stadien in anderen Wirten hat. Mit der Kombination von phänotypischen, genomischen und transkriptomischen Vorgehensweisen möchte ich klären, warum (Vor- und Nachteile) und wie (Mechanismen der genetischen Anpassung) sich diese komplexe Lebenszyklen entwickelt haben.