Zur Funktion des Wasserleitungssystems und der Entwicklung von Knospen in Schwämmen : morphologische Grundladen einer reversen Genetik

Hammel, Jörg Ulrich

Schwämme stellen das phylogenetisch älteste rezente Phylum der Metazoa dar. Als Schwestergruppe der übrigen Metazoa nehmen sie eine Schlüsselstellung für unser Verständnis der Evolution der vielzelligen Tiere ein. In Folge der Verfügbarkeit vollständiger Genome unterschiedlicher basaler Metazoa sind besonders Entwicklungsgene in den Fokus der evolutionären Entwicklungsbiologie gerückt. Funktionelle genetische Untersuchungen sind derzeit nur in einer sehr begrenzten Anzahl von Arten der basalen Metazoa möglich, jedoch bisher nicht in Schwämmen. Um eine Methode der reversen Genetik in Schwämmen nutzbar zu machen, wurde in der vorliegenden Arbeit ein RNA-Interferenz-Protokoll in einem Vertreter der Demospongiae etabliert. Neben dem Zugang zu einer großen Anzahl an Versuchstieren erfordert dies auch eine detaillierte Kenntnis der Morphologie. Mit dem Ziel der Identifizierung funktioneller Stadien von Jungschwämmen in der tropischen Schwammart Tethya wilhelma, die als funktionelle Äquivalente adulter Individuen in genetischen Untersuchungen dienen können, wurden vier distinkte Stadien im Verlauf der Knospenentwicklung beschrieben, die durch eine sequenzielle Reihe räumlich-zeitlicher Muster charakterisiert sind. Für die in der vorliegenden Arbeit gewählte RNAi-Technik ist ein funktionelles Wasserleitungssystem essenziell. Anhand von 3D-Modellen von Kanalsystemabgüssen konnten quantitative Daten im Kontext der Architektur des Kanalsystems erhoben werden. Die Analysen ergaben, dass die Architektur im Kontext der allgemeinen Morphologie des Schwammkörpers ein hoch effizientes Flüssigkeitstransportsystem darstellt. Die Untersuchungen der Knospenentwicklung und des Kanalsystems bildeten die Grundlage für die Etablierung des RNAi-Protokolls. Dieses konnte anhand der Regulation der Aktin-mRNA-Level verifiziert werden. Damit gelang ein bedeutender Durchbruch, da erstmalig Techniken der reversen Genetik in einem Vertreter der Porifera erfolgreich angewandt wurden.

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Hammel, Jörg Ulrich: Zur Funktion des Wasserleitungssystems und der Entwicklung von Knospen in Schwämmen. morphologische Grundladen einer reversen Genetik. 2011.

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