Shedding light on the evolution of a blind cavefish FWF-PAT 1494723

 
Cave organisms often evolve similar (troglomorphic) phenotypes associated with living in subterranean habitats. Most striking changes include the reduction or loss of eyes and body pigmentation.
Studying the evolutionary mechanisms of trait variation in cave organisms has multiple advantages: selective pressure (or relaxed selection) in caves is often strong and well-understood and in different organism groups, cave- and surface-dwelling species pairs are known.

Two main hypotheses have been proposed concerning the mechanisms that drive the convergent evolution of troglomorphisms: i) They result from a lack of selective constraints. (ii) Troglomorphic traits provide selective advantages in cave ecosystems, this also includes pleiotropic effects.

Both hypotheses do not exclusively explain the evolution of troglomorphic phenotypes and thus the question remains: to what extent do they contribute to the evolution of different cave dwelling organisms?
In our project, we will to continue our research focus on a troglomorphic cave fish from Northern Oman: Garra longipinnis.

We aim to answer the following questions:
 

1. Is genetic differentiation among cave and surface populations driven by adaptation to the cave environment or due to random fixation from genetic drift?
2. Are adaptive genetic changes the result of de-novo mutations or due to shifts in standing genetic variation?
3. Are troglomorphic characters the result of changes in protein structure of genes and/or due to regulatory changes modifying expression patterns?

To uncover the genomic basis of troglomorphic phenotypes, we will perform cutting edge analyses, that include de novo genome assemblies, population genomic analyses using comprehensive genome-wide data generated through Whole Genome Resequencing (WGR) and transcriptomics. We will compare large numbers of samples from both cave and surface populations of G. longipinnis, as well as from a population of a closely related surface species.

Primary Researchers involved

Priv.-Doz. Dr. Luise Kruckenhauser
Dr. Sandra Kirchner
Dr. Martin Kapun


Die Forschungsprojekte der Molekularen Systematik behandeln Phylogenie und Phylogeographie einer Vielzahl von Tiergruppen sowie deren genetische und morphologische Diversität. Sie werden in Zusammenarbeit mit den Abteilungen des NHM sowie in nationalen und internationalen Kooperationen durchgeführt.

Ausbildung

• 27.11.2020 Habilitation an der Universität Wien für das Fach Evolutionäre Zoologie, Titel der Habilitationsschrift: “Investigations on the interface between populations and species”
• 23.5.2000 Promotion (Zoologie) zur Dr. rer. nat.
• 1996-2000 Dissertation am Institut für Medizinische Biologie, AG. Allgemeine Genetik, (Medizinische Fakultät, Universität Wien). Titel: "Molekulare Analyse der intra- und interspezifischen Variation in der Gattung Marmota".
• 28.11.1995 Sponsion zur Mag. rer. nat.
• 1993-1995 Diplomarbeit am Institut für Allgemeine Biologie (Medizinische Fakultät, Universität Wien). Titel: "Genetische Differenzierung des Alpenmurmeltieres untersucht mittels DNA-Fingerprinting."
• 1988-1995 Studium der Biologie (Zoologie, Genetik)

Beruflicher Werdegang

• seit 01.01.2009 Wissenschaftliche Angestellte am Naturhistorischen Museum Wien, 1. Zoologische Abt., Forschungslabor für Molekulare Systematik
• seit 01.11.2007 - 31.12.2008 Wissenschaftliche Mitarbeit (Postdoc) am Naturhistorischen Museum Wien, 1. Zoologische Abt., Molekulare Systematik: FWF-Projekt: "Phylogeographic analysis of selected Alpine land snails."
• 01.07.2006-31.09.2006 Wissenschaftliche Mitarbeit (geringfügige Beschäftigung) am Naturhistorischen Museum Wien, 1. Zoologische Abt, Säugetiersammlung
• 1.2.2001 - 31.10.2007 Selbstständige wissenschaftliche Tätigkeit:
  • Populationgenetische Untersuchungen von Garra barreimiae im Oman
  • WWF-Projekt "Genetisches Monitoring der Braunbärenpopulation der niederösterreichisch-steirischen Kalkalpen."
  • Office National de la Chasse et de la Faune Sauvage "Genetic analysis of brown bear scats and hair samples collected in the Pyrenees."
• 1.4.2000-13.8.2001 Wissenschaftliche Mitarbeiterin (Postdoc) am Naturhistorischen Museum Wien, 1. Zoologische Abt., Chemosystematik, FWF-Projekt: "Molekulare Phylogenie der Gattung Buteo."
• 1.1.1997-29.2.2000 Wissenschaftliche Mitarbeiterin (Dissertantin) am Institut für Medizinische Biologie (Med. Fakultät, Univ. Wien), FWF-Projekt: "Molecular analysis of intra- and intraspecific variation in the genus Marmota (marmots)."
• 1994-1996 Demonstratorin am Institut für Allgemeine Biologie (Med. Fakultät, Univ. Wien)
• 1993-1996 Wissenschaftliche Mitarbeit beim Projekt Neue Donau (Auftragsgeber MA45) "Mikrobielle Untersuchung der Gewässergüte der Neuen Donau."

Akademische Lehrtätigkeit

• seit 2014 Lehrauftrag: Seminar “Evolutionsgenetik” (Fakultät für Lebenswissenschaften, Universität Wien)
• 2012 Lehrauftrag: Summer School: 500 Millionen Jahre Mollusken (Fakultät für Lebenswissenschaften, Universität Wien)
• seit 2011 Lehrauftrag für das Praktikum: "Molekulare Phylogenie auf der Basis von                   Museumsmaterial" (Fakultät für Lebenswissenschaften, Universität Wien)
• 2011 Lehrauftrag für das Praktikum: "Labor für Evolutionsbiologie" (Fakultät für Lebenswissenschaften, Universität Wien)
• 2005 Lehrauftrag Evolution des Menschen und seiner Krankheiten (Med. Univ. Wien)
• 1995-2000 Tutoriumsauftrag für das Praktikum ”Genetik für Mediziner" (Med. Fakultät, Univ. Wien)
• 1994-2001 Mitwirkung am Praktikum "Experimentelle Populations- und Evolutionsgenetik" (NaWi Fakultät, Univ. Wien)
• 1995-1998 Mitwirkung am Praktikum "Experimentelle Systeme der Entwicklungsgenetik" (NaWi Fakultät, Univ. Wien)
• 1994-1997 Mitwirkung am Praktikum "Biologie für Mediziner" (Med.Fakultät, Univ. Wien)
• 1993-1996 Tutoriumsauftrag für die EDV-unterstützte Lehrveranstaltung "Molekularbiologie der Zelle" (Med. Fakultät, Univ. Wien)

Forschungsaufenthalte und Fortbildungskurse

• 2010 “Hands on Genomics/Transcriptomics Data Mining”, Workshop und Symposium, Frankfurt (Germany)
• 2007  “Networking for Future” Fortbildungskurs bei ösb–consulting, Wien (Austria): 4 Monate
• 2006 Wildlife Forensics course bei Wildlife DNA Services, Dr. Rob Ogden, Bangor UK
• 2000 R.J. Nelson, University of Victoria, Victoria (Canada): 3 Monate
• 1998 A. Bryant, Vancouver Island Marmot Recovery Team, The Nature Trust of B.C., Nanaimo (Canada)
• 1996 Prof. Pierre Taberlet, Laboratoire de Biologie des Populations d´Altitude, CNRS UMR 5553, Universite Joseph Fourier, Grenoble (Frankreich)
• 1996 EU-workshop "Molecular tools for biodiversity", Bristol (England)
• 1995 EMBO course "Computer based sequence analysis and molecular evolution", Lyon (Frankreich)

Lehre

seit 2022 - Lehrauftrag, Vorlesung: „Molekulare Biodiversitätsforschung: DNA Barcoding und andere Methoden - Beispiele aus der praktischen Anwendung und theoretische Grundlagen
 
seit 2014 - Co-Lehrauftrag, Seminar: “Evolutionsgenetik” (Fakultät für Lebenswissenschaften, Universität Wien)
 
Seit 2011 - Co-Lehrauftrag, Praktikum: „Molekulare Phylogenie auf der Basis von Museumsmaterial" (Fakultät für Lebenswissenschaften, Universität Wien)
 
2012 Co-Lehrauftrag, Summer School: „500 Millionen Jahre Mollusken“
 (Fakultät für Lebenswissenschaften, Universität Wien)
 
2001 - Lehrauftrag, Praktikum: "Labor für Evolutionsbiologie" (Fakultät für Lebenswissenschaften, Universität Wien)
 
2005 - Lehrauftrag: „Evolution des Menschen und seiner Krankheiten“ (Medizinische Universität Wien)