Unsere Forschung konzentriert sich auf das Verständnis genetischer Variation komplexer Merkmale von Individuen und darauf, wie komplexe genetische Strukturen durch Umwelteinflüsse neu geform werden können (Genotyp-Umwelt-Interaktionen oder GxE).
Darüber hinaus sind wir daran interessiert zu verstehen, wie die Robustheit phänotypischer Merkmale reguliert wird. Das heißt, wir wollen nicht nur verstehen, warum sich Individuen in einer Population voneinander unterscheiden, sondern auch, warum einige Individuen gegenüber Störungen wie Stress oder Umweltveränderungen anfälliger sind als andere.
Modellorganismus Drosophila melanogaster
Um Fragestellungen im Kontext der genetischen Variation in der Natur zu erforschen, verwenden wir wild gezüchtete Drosophila melanogaster-Populationen als Modellsystem. Wir integrieren experimentelle und analytische Methoden aus den Bereichen der quantitativen Genetik und der Populationsgenetik sowie der Molekular- und Computerbiologie. Hierfür nutzen wir Methoden der experimentellen Evolution.
Konzeptionell befasst sich unsere Forschung mit seit langem bestehenden Fragen in der Evolutionsbiologie, darunter die Genotyp-Phänotyp-Korrelation sowie der (scheinbare) Konflikt zwischen Robustheit und Evolvierbarkeit.
Forschungsübersicht
Genetische Grundlagen komplexer Merkmale
Die Identifizierung der genomischen Loci, die die Variation zwischen Individuen auf Populationsebene regulieren, ist der erste Schritt zum Verständnis, wie die im Genom gespeicherte Information in phänotypische Varianz übersetzt wird. Von der transkriptionellen bis zur morphologischen Varianz wollen wir die genetische Architektur solcher Merkmale als ersten Schritt zur Rekonstruktion einer Genotyp-Phänotyp-Korrelation verstehen.
Wechselwirkungen zwischen Genotyp und Umwelt
Die Genregulation der phänotypischen Varianz ist kontextabhängig. Individuelle genetische Merkmale sowie die Genstrukturen werden in Abhängigkeit der Umweltbedingungen verändert. Wir konzentrieren uns auf die Quantifizierung von Wechselwirkungen zwischen Genotyp und Umwelt (GxE) im Zusammenhang ihrer Regulierung komplexer Merkmalsanpassungen. Hierbei legen wir einen besonderen Schwerpunkt auf die Identifizierung kryptischer genetischer Variation.
Genetische Regulierung der phänotypischen Robustheit
Die phänotypische Robustheit beschreibt das Ausmaß, mit dem ein Merkmal durch Bedingungen der Erbinformation oder aber der Umwelt gestört wird. Sie kann wie jedes andere komplexe Merkmal betrachtet werden, da sie von Individuum zu Individuum variiert - einige sind in der Lage, Stress besser zu bewältigen als andere. Wir konzentrieren uns auf die Identifizierung genetischer Grundlagen phänotypischer Robustheit. Wir fragen uns, welche genomischen Loci das Ausmaß eines Rauschens (die Variabilität um den Mittelwert eines Merkmals) in Zusammenhang mit morphologischen und transkriptionellen Merkmalen regulieren.
Evolution im Experiment zum Verständnis von Anpassungsprozessen
Um die Entwicklung einer Population hin zu einem Optimum ihrer Fitness zu verstehen, nutzen wir die experimentelle Evolution und verfolgen aus genetischer und phänotypischer Sicht die Anpassungsprozesse. Mit diesem Ansatz integrieren wir die anderen Forschungsthemen des Labors: Welche Loci sind an dem langfristigen Anpassungsprozess beteiligt? Sind es dieselben Loci, die auf kurzfristige Exposition gegenüber neuen Umgebungen reagieren (d. h. sind GxE-Loci, die Plastizität regulieren, adaptiv?) Welche Rolle spielt kryptische genetische Varianz bei der Anpassung? Welche Rolle spielen "Robustheitsloci", die es Populationen ermöglichen, neue Phänotypen zu entwickeln? Wie wird die phänotypische Varianz durch Anpassung geformt?
Tausche dich mit führenden Wissenschaftlern auf dem SMBE-Satellitentreffen über Ursprung, Erhaltung und Entwicklung biologischer Rauschphänomene aus vom 3. bis 5. Juni 2025 an einem einzigartigen und dynamischen Treffen in Tübingen.
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In einem spannenden ‚SWR Wissen‘ Interview mit Luisa Pallares vom Friedrich-Miescher-Labors des Max-Planck-Gesellschaft erfahren wir, warum Fruchtfliegen als Modellorganismen in der Forschung unverzichtbar sind. Die kleinen Insekten spielen eine entscheidende Rolle in der Genetik, der Evolution und der Erforschung von Krankheiten wie Diabetes und Alzheimer. Luisa. Pallares teilt ihre Leidenschaft für diese faszinierenden Lebewesen und erklärt die neuesten Entwicklungen in der Forschung, darunter die innovative TF-HighEvo-Methode.
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Eine bahnbrechende Technik, TF-High-Evolutionary (TF-HighEvo), ermöglicht eine groß angelegte Bewertung von de-novo-Mutationen in mehrzelligen Organismen.
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Eines der Ziele der Evolutionsforschung ist es zu verstehen, warum sich Individuen unterscheiden. Wir untersuchen das Fruchtfliegengenom, um herauszufinden, welche Gene die phänotypische Variation regulieren und beziehen dabei Umwelteinflüsse ein, um eine noch ungelöste Frage zu beantworten: Ist die Funktion eines Gens von der Umwelt abhängig? Mithilfe Tausender Fruchtfliegen identifizieren wir die Gene, die die Lebensdauer bei zuckerarmer und zuckerreicher Ernährung regulieren, und fragen: Sind die Gene, die bestimmen, wie lange ein Individuum bei beiden Ernährungsweisen lebt, dieselben?
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