Überwindung von Barrieren: ERC fördert Bollback

Evolutionsbiologe Jonathan P. Bollback erhält einen ERC Consolidator Grant zur Erforschung von selektiven Barrieren im Bereich des horizontalen Gentransfers. IST Austria Präsident Thomas A. Henzinger: “Die Auszeichnung für Bollback durch den ERC unterstreicht die herausragende Arbeit der Forschenden am IST Austria. Die Anwendung von statistischen Modellierungen auf Fragestellungen der Biologie illustriert unseren interdisziplinären Zugang zu Forschung – einem Markenzeichen von IST Austria.“ Bollback ist seit 2010 am IST Austria. Der ERC Consolidator Grant in der Höhe von 1,8 Millionen Euro startet im Sommer 2015 mit einer Laufzeit von fünf Jahren. Damit sind nun 16 von 34 ProfessorInnen am IST Austria durch den ERC ausgezeichnet.

Horizontaler Gentransfer (HGT) ist eine Form der Vererbung zwischen Individuen innerhalb einer Population oder zwischen Spezies, im Gegensatz zur Vererbung zum vertikalen Gentransfer von einer Elterngeneration zu den Nachkommen. HGT tritt vorwiegend bei Bakterien auf, und stellt eine wichtige Quelle für neue Stoffwechselwege, Pathogenitätsfaktoren und Antibiotika-Resistenzen dar.

Trotz dieser Bedeutung von HGT gibt es noch wenige Erkenntnisse in die evolutionären Barrieren von HGT. Das ERC Projekt wird in einem systematischen experimentellen Ansatz jene Faktoren untersuchen, die den Ausschlag für oder gegen einen horizontalen Gentransfer geben. Drei Ziele sollen damit verfolgt werden: Erstens soll die spezifische Selektion von neu transferierten Genen durch einen experimentellen Transfer und Genexpression von mehreren hundert Genen über Gattungsgrenzen hinweg quantifiziert werden. Zweitens wird der Effekt von Artenbildung auf HGT untersucht, indem überprüft wird, ob miteinander nah verwandte Arten eher einen Gentransfer zulassen als voneinander weiter entfernte Arten. Schließlich wird erforscht, welche Rolle die Umwelt in der Ausformung der selektiven Effekte spielt. Insgesamt wird diese Arbeit eine systematische Analyse der Bedeutung der unterschiedlichen Einflussfaktoren liefern. Bollback: „Das Verständnis dieses Prozesses mittels Quantifizierung trägt entscheidend zur Erkenntnis von Anpassungsvermögen und Diversität bei“.

In einem größeren Kontext arbeitet Bollbacks Gruppe in drei Bereichen: experimentelle Evolution, evolutionäre Genomik und statistische Phylogenetik. Mikroben – Viren, Bakterien, Archaeen und Protisten – machen die Hälfte der gesamten Biomasse und die Mehrheit der organischen Vielfalt auf der Erde aus. Diese Mikroorganismen haben höheren Organismen ermöglicht und ihre genomische Visitenkarte in Form von Organellen, Genen und so genannter Junk-DNA hinterlassen. Sie sind die Ursache für die meisten Krankheiten beim Menschen. Allein schon aus diesen Gründen sind Mikroben es wert, wissenschaftlich erforscht zu werden. Darüber hinaus sind sie auch in anderer Hinsicht wichtig: Sie sind ein besonders aussagekräftiges Modellsystem, um detailliert zu verstehen, wie Evolution funktioniert. Bollbacks Forschungsgruppe konzentriert sich auf die Evolution von Mikroben, auf die evolutionären Interaktionen zwischen Wirten und Parasiten und auf die Evolution bakterieller Immunität. Um dies zu bewerkstelligen, arbeiten die ForscherInnen mit Modellen experimenteller Evolution, der Populationsgenetik und der Statistik.