Drittmittelprojekt: DFG, 242.660 EUR
Kliniken/Institute:
Institut für Zoologie
Institut für Pathologie
Projektdetails:
Aposematismus ist die Assoziation zwischen einer auffälligen Warnfärbung und einem Abwehrmechanismus (z. B. Gifte) zur Vermeidung von Prädation. Die Genetik der Färbung und der Giftigkeit bei aposematischen Tieren ist noch nicht gut erforscht. In diesem Zusammenhang ist die Vielfalt der Farbmuster und der Alkaloide in der Haut, die mit Strategien zur Vermeidung von Raubtieren bei neotropischen Giftfröschen verbunden sind, eine exzellente Gelegenheit, die Konvergenz der ökologischen Anpassung zu untersuchen. Pfeilgiftfrösche unterscheiden sich in ihren Farbmustern und ihrer Toxizität zwischen den Populationen und es gibt starke Beweise dafür, dass Aposematismus adaptiv ist, wahrscheinlich angetrieben durch die Selektion von Raubtieren. Für den Erdbeerfrosch Oophaga pumilio konnten wir für Gene, die im Zusammenhang mit dem Pigment-Metabolismus stehen (z.B. Pteridingene), zeigen, dass sie zwischen Farbmorphen unterschiedlich stark exprimiert sind. Nächstes Ziel ist es, den Aufbau pigmenthaltiger Zellen (Chromatophoren), die chromatographische Charakterisierung von Farbpigmenten und Alkaloiden, Expressionsmuster von Genen, die an der Färbung und Giftigkeit beteiligt sind, für drei farbpolymorphe, neotropischer Pfeilgiftfrösche der Gattung Oophaga in Verbindung zu setzen.
Für dieses Projekt werden wir Haut- und Leberproben von acht Populationen mit entweder grüner oder roter Färbung in Panama und Costa Rica sammeln. Zusammen mit Mitarbeitern der Universidad de Costa Rica, der TiHo, der University of Cambridge und des STRI in Panama werden wir die Chromatophoren in der Haut elektronenmikroskopisch charakterisieren, die Farbpigmente und Toxine in der Haut gaschromatographisch analysieren und eine RNAseq-Analyse mit dorsaler Haut durchführen. Wir erwarten, dass die Expressionsniveaus von Genen im Pigment- (z.B. Carotinoide) und Alkaloidmetabolismus zwischen verschiedenen Farbmorphen (rot vs. grün) variieren, aber aufgrund der Konvergenz innerhalb der Farbmorphen zwischen den Arten ähnlich sind. Unsere Studie wird zu einem besseren Verständnis des Zusammenhangs zwischen Geno- und Phänotypen adaptiver Anti-Räuber-Strategien führen und die Evolution regulatorischer Mechanismen der Genexpression beleuchten.
Resultate:
Kehrt LF, Vasquez V, Mora-Machado A, Mantzana-Oikonomaki V, Ibáñez R, Rodriguez A, Pröhl H, Tamayo-Castillo G. Alkaloid profiles in red and green color morphs of Neotropical poison frogs: untangling aposematic strategies in Oophaga granulifera and O. pumilio. Scientific Reports (in revision).
Mantzana-Oikonomaki V, Tamayo-Castillo G, Zamora Ramirez WJ, Ibáñez R, Pröhl H, Ariel Rodríguez A (2025) Gene expression and histological differences drive color divergence in the Panamanian poison frog Oophaga vicentei. Molecular Ecology 35: e70214. doi.org/10.1111/ mec.70214
Méndez-Rivera M, Ramírez-Morales D, Mora-Machado A, Pröhl H, Rodríguez A, Okada T, Toyooka N, Ibáñez R, Rodríguez-Rodríguez CE, Tamayo-Castillo G (2025) Acute toxicity of skin-homologues synthethic alkaloids and frog-skin extracts: miniaturized test to evaluate toxicity with Daphnia magna. Toxicon 268: 108599. doi.org/10.1016/j.toxicon.2025.108599
Mantzana-Oikonomaki V, Rodríguez A, Castillo-Tamayo G, Ibáñez R, Pröhl H (2024) Predator perception of aposematic and cryptic color morphs in two Oophaga species. Ecology and Evolution, 14: e70351. https://doi.org/10.1002/ece3.70351
Monteiro JPC, Ibáñez R, Mantzana-Oikonomaki V, Pröhl H, Rodríguez A (2023) Genetic diversity of Oophaga vincentei (Anura: Dendrobatidae) and taxonomic position of a remarkable color morph from Panama. Salamandra 59: 347-351
Kooperationspartner:
Dr. Giselle Tamayo, UCR, Costa Rica
Dr. Beatriz Willink, UCR, Costa Rica
Dr. Nicolas Mundy, University of Cambridge, UK
Dr. Roberto Ibañéz, STRI, Panama
