Abstract English

Intraspecific variation in the distribution and hue of integument coloration is a widespread phenomenon in Lake Tanganyika’s cichlid species, and is most strikingly realised in the 120 colour variants within the genus Tropheus. The occurrence of a unique colour morph at virtually every isolated location is difficult to explain in the light of the past population admixtures triggered by lake level fluctuations and the short history of the extant distribution since the last rise in water level less than 20,000 years ago. The proposed study addresses the forces behind the creation of the extant plethora of colour variants in Tropheus by investigating the role of colour variation in mating behaviour, and the influence of lake level fluctuations on the current distribution of colour morphs and genetic lineages. To this aim, mate choice experiments will compare the importance of specific factors of male nuptial coloration such as hue and area of colouration for assortative mate choice by females, and look for correlations between observed assortative mating tendencies and actual genetic distances between populations. Phylogeographic analyses will be conducted at two levels. AFLP studies shall shed light on the phylogenetic relationships among populations all around Lake Tanganyika, while the mitochondrial and nuclear (SNP) variation at selected locations along the southern shoreline will be analysed to reconstruct movements of populations triggered by lake level changes and to gauge the extent of genetic exchange between populations that potentially merged versus that of populations whose isolation was enforced with changing habitats. We will also continue to monitor the consequences of a man-made admixture of five distinct populations released four years ago at one location in Zambia to assess the level of interbreeding under natural conditions. Finally, polymorphism in colour visual capabilities of Tropheus variants will be examined by opsin gene sequence comparisons, gene expression analysis and studies of spectral sensibilities of retinal cones. The proposed study will contribute to the identification of the evolutionary forces at work in one of Lake Tanganyika’s most remarkable species complexes, and augment the basis for a comparison of the species radiations in the old lake and the much younger Lakes Malawi and Victoria. The recognition of parallels and differences between the three lake systems will eventually teach us to which degree the current status of each lake can be interpreted as a temporal sample in the reconstruction of the architecture of an explosive lacustrine radiation.

Abstract German

Viele Buntbarscharten im Tanganjika-See zeigen innerartliche Variation in ihrer Färbung und der Verteilung von Farbmustern, wobei die Gattung Tropheus mit 120 unterschiedlichen Rassen die größte morphologische Vielfalt aufweist. Die Ausprägung einer eigenen Farbvariante in nahezu jeder isolierten Population lässt sich schwer erklären, wenn man bedenkt, dass sich die verschiedenen Populationen im Zuge der wiederholten Schwankungen des Seespiegels mehrmals vermischt haben, und dass die derzeitige Verteilung der Populationen nicht länger auf den vorerst letzten Anstieg des Wasserspiegels vor weniger als 20000 Jahren zurückgeht. Das beantragte Projekt beschäftigt sich mit den evolutionären Kräften, die zu dieser Fülle an farblicher Variation führten, und untersucht die Bedeutung der Färbung für das Fortpflanzungsverhalten, sowie den Einfluss der vergangenen Seespiegelschwankungen auf die Verteilung und genetische Struktur der Populationen. In Partnerwahlversuchen wird der Grad der assortativen Paarung innerhalb von Farbvarianten erhoben, und mit der beobachteten genetischen Isolierung zwischen Linien verglichen. Die Erhebung der Verwandtschaftsbeziehungen zwischen den verschiedenen Populationen erfolgt mittels AFLP Analysen von Fischen entlang des gesamten Seeufers. In einer detaillierten phylogeographischen Analyse von mehreren Populationen des südlichen Seeufers werden Rückzugs- und Rekolonisierungsbewegungen, sowie Populationsvermischungen während der Seespiegelschwankungen rekonstruiert. Der Ausgang einer künstlichen Vermischung von Populationen in einem Hafenbecken in Sambia soll weiterhin in Verwandtschaftsanalysen untersucht werden, um das Ausmaß der Kreuzungen zwischen den Populationen unter natürlichen Bedingungen abzuschätzen. Um Unterschiede im Farbsehvermögen bei verschiedenen Tropheus-Morphen aufzudecken, werden Opsingensequenzen sowie das Expressionsmuster der verschiedenen Opsingene verglichen, und im Fall von molekularen Polymorphismen die Absorptionsmaxima der retinalen Zäpfchen ermittelt. Das beantragte Projekt wird dazu beitragen, die evolutionären Vorgänge in einem außerordentlichen Artenkomplex im ältesten der großen afrikanischen Grabenseen zu charakterisieren, und wird eine Basis für den Vergleich mit den jüngeren, aber ebenso explosiven Artbildungsprozessen im Malawisee und Viktoriasee schaffen. Die Parallelen und Unterschiede zwischen den drei Seen werden zeigen, ob und in welchem Ausmaß sich die drei Seen als zeitlich gestaffelte Stationen in der Reifung einer lakustrinen Radiation interpretieren lassen.