The genetic and neural basis of reproductive isolation
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Behavioural barriers evolve early during divergence, and play a fundamental role during the evolution ofnew species. To fully understand the evolution of animal diversity we need to know how behavioural barriers are mediated through changes in the sensory systems and the brain, and how these changes are influenced by natural selection and genomic architecture. This requires the integration of ecological, behavioural, sensory and neuroanatomical data, both within and between species, as well as information about the underlying genomic and developmental bases. Heliconius butterflies offer an excellent opportunity to achieve this, as they represent a radiation of closely related species with well-characterised ecologies, high-quality genomic resources, and are emerging as model of evolutionary neurobiology. This proposal combines emerging technologies, including cutting-edge genomic techniques, as well computer vision and machine learning, with ecological field studies across four interrelated objectives. Specifically, I will ask: 1) Does behavioural isolation involve the integration of different sensory modalities, how does their importance relate to shifts in ecology, and how does their interaction influence speciation? 2) What is the role of natural selection in shaping sensory systems and the brain, and how does this relate to mate choice behaviours? 3) What is the genomic architecture of behavioural isolation, including changes in preference phenotypes and also the underlying sensory systems and brain? And 4) What are the genes involved, and can we determine how behavioural barriers are generated both during development and across evolutionary time?This ambitious project will address some of the most fundamental questions relating to the evolution ofbehavioural isolation, a process fundamental to speciation and biodiversity, but also has implications for our understanding of the processes that drive behavioural phenotypes more broadly.
Las barreras de comportamiento evolucionan pronto durante la divergencia y desempeñan un papel fundamental durante la evolución denuevas especies. Para comprender plenamente la evolución de la diversidad animal necesitamos saber cómo las barreras de comportamiento están mediadas por cambios en los sistemas sensoriales y el cerebro, y cómo estos cambios están influidos por la selección natural y la arquitectura genómica. Esto requiere la integración de datos ecológicos, conductuales, sensoriales y neuroanatómicos, tanto dentro de cada especie como entre ellas, así como información sobre las bases genómicas y de desarrollo subyacentes. Las mariposas Heliconius ofrecen una excelente oportunidad para lograrlo, ya que representan una radiación de especies estrechamente relacionadas con ecologías bien caracterizadas, recursos genómicos de alta calidad, y están emergiendo como modelo de neurobiología evolutiva. Esta propuesta combina tecnologías emergentes, incluyendo técnicas genómicas de vanguardia, así como la visión por ordenador y el aprendizaje automático, con estudios ecológicos de campo a través de cuatro objetivos interrelacionados. En concreto, me preguntaré: 1) ¿El aislamiento conductual implica la integración de diferentes modalidades sensoriales, cómo se relaciona su importancia con los cambios en la ecología y cómo influye su interacción en la especiación? 2) ¿Cuál es el papel de la selección natural en la configuración de los sistemas sensoriales y el cerebro, y cómo se relaciona esto con los comportamientos de elección de pareja? 3) ¿Cuál es la arquitectura genómica del aislamiento conductual, incluidos los cambios en los fenotipos de preferencia y también los sistemas sensoriales y el cerebro subyacentes? Y 4) ¿Cuáles son los genes implicados y podemos determinar cómo se generan las barreras conductuales tanto durante el desarrollo como a lo largo del tiempo evolutivo?Este ambicioso proyecto abordará algunas de las cuestiones más fundamentales relacionadas con la evolución delEl ambicioso proyecto abordará algunas de las cuestiones más fundamentales relacionadas con la evolución del aislamiento conductual, un proceso fundamental para la especiación y la biodiversidad, pero también tiene implicaciones para nuestra comprensión de los procesos que impulsan los fenotipos conductuales de forma más amplia.
