California

Migratory life-history & its associated microbes

I am interested in the co-evolution of vertebrate hosts and their associated bacteria. For my project here in California I am taking two different approaches using salmonid fish as my study system.

On one hand, I am studying bacterial communities in gametes of brown trout. I am interested in learning whether they are transferred to the offspring and what their consequences on offspring performance are. These fish have an external fertilization system and no parental care. This allows us to produce embryos in the laboratory and study the process of fertilization.

On the other hand, I am zooming out and taking a much broader look from an evolutionary perspective to study the effects of host-associated bacteria on their host. I am correlating bacterial communities and their genetic functions to life-history strategies of their hosts in Oncorhynchus mykiss. They exhibit extensive variation in migratory life-history: This includes rainbow trout that stay in their natal freshwater rivers and anadromous steelhead which undergo one or several ocean migrations but spawn in freshwater together with the rainbow trout. Exhibiting one or the other strategy is at least partially heritable.

The evolution of different life-history strategies in O. mykiss populations represents a unique opportunity to study the coevolution of natural host systems and their bacterial symbionts in the wild and to learn about functional differences in bacterial communities between the two different host phenotypes.

First I had to learn how to sample fish, how to study trophic interactions, and what to look out for in freshwater systems of California. So I joined Suzanne KelsonGabriel Rossi and Tommy Williams during their field trips. (Check out the links for beautiful pictures and a description of this kind of work). This was the perfect preparation for my own fieldwork trips, for example in the South Fork Eel River with my oldest sister who extra flew in from Switzerland, at Scott Creek with my colleague Katie Kobayashi, or in Humboldt County with my fellow-postdoc friend Laura Härkönen from Finnland!

Link to my project on the Swiss National Science Foundation website: http://p3.snf.ch/project-164915

More updates coming soon.

Und für meine Deutschen Kollegen:

1. Bilden Fische eine Lebensgemeinschaft mit den Bakterien die sie besiedeln? Alle mehrzelligen Lebewesen sind von Bakterien besiedelt, die wichtige Funktionen für ihren Träger übernehmen können. Besonders Darmbakterien spielen hier eine bedeutende Rolle. Untersuchungen solcher Bakterien führten in den letzten Jahren zu erstaunlichen Erkenntnissen. So haben verschiedene Forschungsgruppen aufgezeigt, dass diese winzig kleinen Mitbewohner nicht nur unsere Verdauung beeinflussen, sondern auch die Resistenz gegen Krankheiten und sogar den Gemütszustand. Ferner sind Bakteriengemeinschaften extrem vielfältig und unterscheiden sich vom einen Träger zum anderen stark. Folglich wissen wir wenig darüber, welche Faktoren die Vielfalt von Bakterien bestimmen und ob Bakterien an Nachkommen weitergegeben werden.

2. Für meine Arbeit habe ich die Regenbogenforelle in ihrem natürlichen Verbreitungsgebiet in Nordamerika ausgewählt. Denn diese Fische eignen sich besonders weil sie eine von zwei unterschiedlichen Lebensweisen auswählen: Entweder sie bleiben ihr Leben lang im Süsswasser oder sie wandern als Jungfische ins Meer, um erst für die Paarung wieder zu ihrem Ursprungsfluss zurück zu kehren. Dies führt zu physiologischen, morphologischen und verhaltenstypischen Unterschieden, welche ein spannendes System darstellen, um die Bedeutung von Bakterien für ihren Träger zu studieren. Überdies sind mit Regenbogenforellen gezielte Experimente im Labor möglich. Dort kann die Interaktion zwischen dem Träger und seinen Bakterien manipuliert werden und störende Umweltfaktoren sind ausgeschlossen. In diesem Projekt werde ich aufzeigen, wie Bakterien an Nachkommen weitergegeben werden und dabei helfen, sich an verschiedene Lebensbedingungen anzupassen.

3. Dieses Projekt befasst sich mit Grundlagenforschung. Wir untersuchen die Verteilung und Funktion von Bakterien in einem natürlichen Ökosystem. Informationen aus dieser Arbeit werden es uns erlauben, die Gemeinschaft von Bakterien und Forellen besser zu verstehen und mit der Lebensgeschichte der Regenbogenforelle in Verbindung zu bringen. Erkenntnisse aus diesem Projekt können nach meiner Rückkehr in die Schweiz auch auf heimische Forellenpopulationen angewendet werden und deren Schutz und Erhaltung stärken.