2008 - Tania Schwander und Pascal-Antoine Christin

Welche Faktoren beeinflussen die Ausbildung von Kasten bei Ameisen? Welchen Einfluss hatten die Veränderungen der CO2-Konzentration in der Atmosphäre auf den Metabolismus bestimmter Süssgräser? Im Rahmen des Darwin-Jahrs geht der Prix A. F. Schläfli 2009 der Akademie der Naturwissenschaften Schweiz (SCNAT) an Tania Schwander und an Pascal-Antoine Christin für ihre Forschungsarbeiten im Bereich der Evolutionsbiologie.

Schläfli 2009 Schwander Mating flight

Dr. Tania Schwander, die dieses Jahr 31 Jahre alt geworden ist, hat an der schweizerischen Universität Lausanne Biologie studiert. Ebenfalls an der Universität Lausanne und unter der Betreuung von Michel Chapuisat schrieb sie eine Masterarbeit zum Polymorphismus bezüglich der Grösse von Arbeiterameisen sowie zur Arbeitsteilung bei Ameisen. Anschliessend promovierte sie unter Prof. Laurent Keller und Dr. Sara Helms Cahan. Als Doktorandin untersuchte sie die Entwicklung der genetischen Anlagen zur Differenzierung von Königinnen und Arbeiterinnen bei der Ernteameise Pogonomyrmex. Diese komplexe Art bringt durch Kreuzung zweier Individuen ein und derselben Linie Königinnen hervor, während die Arbeiterinnen durch Kreuzung zweier verschiedener Linien entstehen.

Welche Faktoren beeinflussen die Ausbildung von Kasten bei Ameisen?

Lange Zeit ging man bezüglich der Ausbildung von Königinnen und Arbeiterinnen bei sozialen Insekten davon aus, dass jedes Individuum totipotent sei und die morphologischen und physiologischen Unterschiede zwischen diesen beiden Kasten ausschliesslich auf Umweltfaktoren zurückzuführen seien. Tania Schwander führte mehrere Schlüsselstudien durch, die zeigten, dass diese dogmatische Sichtweise falsch war. Ihre innovative Forschungsarbeit hat starke Belege für den Einfluss der genetischen Epistase und die Bedeutung des Muttertiers im Prozess der Differenzierung der Kasten geliefert.

Derzeit befasst sich Tania Schwander in ihrer Forschung mit den Faktoren und Vorgängen, die für den Übergang zwischen den Fortpflanzungssystemen bei Insekten verantwortlich sind. Sie ist Postdoktorandin in der Forschungsgruppe um Prof. Bernard Crespi an der kanadischen Simon Fraser University, wo sie den Übergang von der geschlechtlichen Fortpflanzung auf die Parthenogenese bei der Heuschreckenart Timema untersucht. Mittels unterschiedlicher Ansätze widmet sie sich der Erforschung der Zusammenhänge der Mikroevolutionsprozesse, die sich in der Parthenogenese auf den Phänotyp sowie auf die Makroevolution auswirken.

Dr. Pascal-Antoine Christin wurde 1981 in Lausanne geboren. Er hat an der Universität Lausanne Biologie mit Spezialisierung auf Evolution und Botanik und erhielt sein Diplom im Jahre 2005 studiert. Anschliessend promovierte er in der Abteilung Ökologie und Evolution der Universität Lausanne unter Dr. Guillaume Besnard und Dr. Nicolas Salamin. Das Projekt für seine Doktorarbeit wurde vom Schweizerischen Nationalfonds (SNF) zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung finanziert. Die Studie befasst sich mit den genetischen Veränderungen, die für die evolutionsgeschichtliche Ausbildung der C4-Photosynthese in der Familie der Süssgräser (Poaceae) verantwortlich sind. Nach seiner Promotion im Jahre 2008 erhielt Pascal-Antoine Christin eine Anstellung an der Universität Lausanne, wo er seine Forschungen zur Entstehung der C4-Photosynthese, ausgeweitet auf andere Familien mit C4-Arten, fortsetzt. Er wird seine Forschung in der Brown University in Providence (USA) vertiefen, um die Evolution der photosynthetischen Typen in Kakteen und Verwandten näher zu studieren.

Welchen Einfluss hatten die Veränderungen der CO2-Konzentration in der Atmosphäre auf den Metabolismus bestimmter Süssgräser?

In seiner Doktorarbeit befasst Pascal-Antoine Christin sich mit der Entstehung der C4-Photosynthese in der Familie der Süssgräser (Poaceae). Die C4-Photosynthese, die unter anderem bei Mais und Zuckerrohr zu finden ist, ist eine verbesserte Form der klassischen, d. h. der C3-Photosynthese. Sie ermöglicht eine höhere Produktivität unter warmen und trockenen Bedingungen. Mit der Methodik phylogenetischer Forschung zeigt diese Dissertation, dass die C4-Photosynthese, blickt man 25 bis 32 Millionen Jahre zurück, mindestens 17 Mal unabhängig voneinander in Süssgräsern entstanden ist. Dies ist wahrscheinlich eine Reaktion auf den damals herrschenden Tiefstand der CO2-Konzentration in der Atmosphäre. Evolutionäre Analysen der Gene, die mit C4 in Verbindung gebracht werden, haben dabei gezeigt, dass dieselben adaptiven genetischen Veränderungen mehrmals unabhängig voneinander in C4-Süssgräsern und sogar in anderen Pflanzenfamilien stattgefunden haben. Dies ist der erste Fall starker genetischer Konvergenz und eröffnet neue Wege zur Verbesserung wichtiger C3-Getreidesorten wie Reis oder Weizen.

Die Jury des Prix A. F. Schläfli 2009 bestand aus folgenden Mitgliedern: Prof. Jean-David Rochaix, Universität Genf (Vorsitzender der Jury); Prof. Dieter Ebert, Universität Basel; Prof. Edward Farmer, Universität Lausanne; Prof. Markus Fischer, Universität Bern; Prof. Ernst Hafen, Universität Zürich.

  • Schläfli Schwander 2009
  • Schläfli 2009 Christin Grass C4
  • Schläfli Christin 2009
  • Schläfli Schwander 20091/3
  • Schläfli 2009 Christin Grass C42/3
  • Schläfli Christin 20093/3

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