Molekulare Ökologie

Das Vorkommen von Tierarten hängt entscheidend davon ab, wie flexibel sie sich an die Bedingungen ihrer Umwelt anpassen können. Sich wandelnde Klimaverhältnisse beeinflussen sowohl die evolutionäre Entwicklung einer Art als auch ihre räumliche Ausbreitung. Professor Markus Pfenninger erforscht mit molekularen Methoden die Stammesgeschichte von Arten in den vergangenen fünf bis zehn Millionen Jahren und setzt sie mit ihrem geographischen Vorkommen (Phylogeographie) und den jeweiligen Klimabedingungen in Beziehung. Sein Ziel ist es, anhand der Diversifikationsprozesse die genetischen Voraussetzungen zu erkennen, die die Anpassung ermöglichen oder verhindern.

Modellorganismen bilden unter anderem kryptische Arten, die sich morphologisch kaum unterscheiden und nur durch genetische Analyseverfahren wie das barcoding der Desoxyribonukleinsäure (DNA) voneinander abgegrenzt werden können. An den Schwesternarten der Zuckmücken-Gattung Chironomus analysiert Pfenninger diejenigen Unterschiede im Genom, die dafür verantwortlich sein könnten, dass sie sich in der nördlichen Hemisphäre in unterschiedlichen klimatischen Nischen angesiedelt haben. Die Schlammschnecke Radix balthica hat sich hingegen nicht ausdifferenziert und sich in Nordwesteuropa an verschiedene Klimazonen angepasst. Diese Fähigkeit kann darin begründet sein, dass die Transkription relevanter Gene reguliert wird. Die Forschungsergebnisse sollen zukünftig Prognosen darüber erlauben, wie Organismen auf Klimaveränderungen reagieren werden.

Im Fokus von Pfenningers Arbeit steht damit die Evolution klimatischer Nischen und die Frage, welche Gene es Arten ermöglichen, sie zu besiedeln. Für die Nutzung der umfangreichen genetischen Datensätze entwickelt er neue Identifikationsverfahren wie taxonomische Hochdurchsatzmethoden. „Dabei steht für uns immer die Frage im Vordergrund, wie uns technische Neuerungen bei der Arbeit an übergeordneten Forschungszielen wie der Offenlegung der Wechselwirkungen zwischen Biodiversität und Klima unterstützen können“, betont Pfenninger. In seiner Lehre unter anderem im Masterstudiengang „Ökologie und Evolution“ will er Studierende zu konzeptionellem Denken und zur vorausschauenden Interpretation statistischer Daten anregen.