FWF Lise Meitner Project M3302-B

PI: Jasmine L. Loveland

Co-PI: Leonida Fusani

Vögel haben eine große Vielfalt an Balztaktiken, mit faszinierenden Federarrangements, Farbmustern und Verhaltensweisen entwickelt, , um potenzielle Partner anzulocken. Die Rolle der Genetik in der Entwicklung von neuronalen Schaltkreise, die solchen Verhaltensweisen zugrunde liegen, steht im Mittelpunkt unseres Projekts.

Hier werden wir untersuchen, wie Genetik und Hormone das Gehirn und das Paarungsverhalten eines faszinierenden Küstenvogels formen: des Kampfläufers. Bei Kampfläufern sind die Farbe des Brutgefieders, Hormonprofile und alternative Paarungsstrategien mit einem einzigartigen genetischen Merkmal, der so genannten Chromosomeninversion, verbunden. Inversionen treten auf, wenn ein DNA-Fragment, das mehrere Gene enthält, aus seiner ursprünglichen Ausrichtung “gedreht” wird. Interessanterweise hat eine Inversion in der Geschichte des Kampfläufers Gene erfasst, die für die Hormonproduktion wichtig sind, so dass sich drei verschiedene Morphen entwickeln konnten: Independents, Satellites und Faeders.

Nur Satellites und Faeders tragen die Inversion in sich, und diese Männchen haben im Vergleich zu den Independent-Männchen sowohl extrem niedrige Testosteronwerte als auch geringe Aggressivität während der Brutzeit. Independent und Satelliten-Männchen haben während der Brutzeit ein auffälliges Erscheinungsbild mit langen Kampffedern in unterschiedlichen Farben – Independents sind dunkel und Satelliten sind normalerweise hell oder weiß gefärbt. Diese beiden Morphen bilden eine Allianz und balzen gemeinsam, was als kooperative Balz bezeichnet wird. Die Männchen des dritten Morphs, die Faeders, gelten als “Weibchen-Imitatoren”, weil sie klein sind, keine langen Halsfedern haben und sogar einige typische weibliche Verhaltensweisen zeigen.

In diesem Projekt werden wir auf der Verhaltensebene Techniken zur Untersuchung der Balz mit Hilfe von maßgeschneiderter Videosoftware-Analyse entwickeln. Im Bereich der Neuroendokrinologie werden wir in Männchen die Genexpression im gesamten Genom mittels RNA-seq, im Gehirn und in den hormonproduzierenden Organen messen. Im Hinblick auf geschlechtsspezifische und morphologische Unterschiede in der Gehirnorganisation werden wir die Gehirne von Männchen und Weibchen analysieren und uns dabei auf Zelltypen konzentrieren, von denen bekannt ist, dass sie sich zwischen Männchen und Weibchen unterscheiden. Auf diese Weise können wir die Rolle des Geschlechts weiter hinterfragen und herausfinden, wie sich das Vorhandensein der Inversion zusammen mit einem niedrigen Testosteronspiegel auf wichtige Knotenpunkte der neuronalen Schaltkreise für Balz und Aggression auswirkt. Diese Studie hat wichtige Auswirkungen auf das Verständnis der Biologie von Geschlechtsunterschieden in der neuronalen Entwicklung. Unsere Forschung wird untersuchen, wie das Paarungsverhalten erwachsener Tiere durch eine komplexe Interaktion zwischen lebensgeschichtlichen Unterschieden im Sexualhormonspiegel, dem Gonadengeschlecht und der Genexpression geprägt wird.