The influence of bapx1 on amphibian head development and its role for the development of evolutionary novelties

Lukas, Paul GND

Wie evolutionäre Neuheiten im Verlauf der Evolution entstehen ist eine zentrrale Frageentwicklungsbiologischer Forschung. Diese Arbeit untersucht die Sequenz der Knorpelentwicklung im larvalen Kopf von Xenopus laevis und wie Veränderungen der Genexpression während der Entwicklung diese Sequenz verändern und morphologische Anomalien entstehen können. Am Beispiel des primären Kiefergelenks der Gnathostomata wird dabei eingehend erläutert, wie evolutionäre Neuerungen entstanden sein könnten. Die vorliegende Dissertationsschrift konnte darlegen, dass die Entwicklung der Knorpel der Kaulquappen von Xenopus laevis nicht dem ursprünglichen Muster folgt. Die spezifischen Merkmale der Froschlurche und von Xenopus laevis entwickeln sich spät und durchbrechen das ursprüngliche Muster. In früheren Studien wurde angenommen, dass bapx1 sowohl bei der Evolution als auch bei der Entwicklung des primären Kiefergelenks eine Rolle spielt. Die Expression von bapx1 ist jedoch nicht in der Lage, die Gelenkentwicklung zu induzieren, da sich in Abwesenheit von bapx1 zunächst ein Gelenk entwickelt. Ohne die Expression von bapx1 wird der Gelenkspalt durch Knorpelvorläuferzellen, die sich im weiteren Verlauf der Entwicklung zu Knorpelzellen differenzieren und dann den Meckelschen-Knorpel mit dem Palatoquadratum miteinander verbinden, verschlossen. Diese knorpelige Verbindung der beiden Knorpel verursacht den Verlust des Gelenks. Diese Verbindung zwischen Unter- und Oberkiefer könnte ein Hinweis darauf sein, wie die Vorfahren der Gnathostomata ausgesehen haben könnten. Die Entwicklung der ektopischen Knorpel nach der Überexpression von bapx1 kann mit der Entwicklung zusätzlicher larvaler Knorpel bei einigen Froschlurchen in Verbindung gebracht werden. Die Fähigkeit von bapx1 Knorpelbildung zu verhindern unterstütz die Annahme, dass evolutiv neue Knorpel durch die Unterteilung bereits bestehender Knorpel entstehen können.

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Lukas, Paul: The influence of bapx1 on amphibian head development and its role for the development of evolutionary novelties. Jena 2019.

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