Vorlesung: Spezielle Zoologie WS 2018/2019

Transkript

1 Vorlesung: Spezielle Zoologie WS 2018/2019 Modul: Zoologische Systematik und Artenkenntnis Placozoa Dr. Wolfgang Jakob ITZ, Ecology & Evolution Bünteweg 17d D Hannover Phone:

2 Institut für Tierökologie & Zellbiologie (ITZ) Prof. Dr. Bernd Schierwater PD Dr. Heike Hadrys Biodiversity & Evolution of basal metazoans (Placozoa, Cnidaria) Odonate ecology & evolution Biodiversity and Systematics of insects

3 Spezielle Zoologie - WS 2018/2019 Literatur: Vorlesung: CAMPBELL: Biologie / PURVES: Biologie V. STORCH / U. WELSCH: Systematische Zoologie W. WESTHEIDE / R. RIEGER: Spezielle Zoologie, Teil 1, 2 A. KAESTNER: Lehrbuch der Speziellen Zoologie, Bd. R. WEHNER, W. GEHRING: Zoologie Praktikum: M. SCHAEFER (Hrsg.): BROHMER Fauna von Deutschland 24. Auflage, Auflage, 2010 (auch 22. Aufl., 2006 oder 21. Aufl., 2002 oder 20. Aufl., 2000 brauchbar)

4 Spezielle Zoologie - WS 2018/2019 Leistungsnachweise: 1. Wöchentliche Vorlesung Spezielle Zoologie - Die Stämme des Tierreichs, Mo., 14:15-15:45 Uhr Username: student - Passwort: aspera 2. Wöchentliches Praktikum + Kurzreferat Zoologische Bestimmungsübungen Mi., Uhr 3. Klausur: , Uhr (Prüfungsleistung) Wiederholungsklausur: xx.0x.2019, Uhr 4. 2 Halbtags-Exkursionen im Freiland (SS 2019)

5 Spezielle Zoologie - WS 2018/2019 Zeitplan Vorlesung: Einführung allgemein Jakob Placozoa Jakob Porifera / Cnidaria Jakob Cnidaria / Ctenophora Jakob Plathelminthes Jakob Nemathelminthes Jakob Annelida Jakob Mollusca Schierwater Arthropoda / Insecta Hadrys Echinodermata / u.a. Jakob Chordata / u.a. Jakob Klausur Jakob

6 Referatsthemen: Dozent Dr. Jakob Dr. Jakob Dr. Jakob Dr. Jakob / Osigus Dr. Jakob / Dr. Salamon Dr. Jakob / Dr. Salamon Kurs (Taxon) Cnidaria (Nesseltier) Aves (Vögel) Aves (Vögel) Mollusca (Weichtiere) Arthropoda (Gliederfüßer) Arthropoda (Gliederfüßer) Referatsthema 1: XXX Non- Passeriformes (Nicht- Singvögel) Vögel allgemein Gastropoda (Schnecken) Collembola (Springschwänze) Staphylinidae (Kurzflügel-Käfer) Referatsthema 2: XXX XXX Passeriformes (Singvögel) Bivalvia (Muscheln) Oribatida (Hornmilben) Carabidae (Laufkäfer)

7 Referatsthemen: Dozent Dr. Jakob / Dr. Kamm Prof. Schierwater PD Dr. Hadrys Dr. Jakob / Dr. Holtorf Dr. Jakob / Dr. Holtorf Dr. Jakob / Dr. Salamon Kurs (Taxon) Arthropoda (Gliederfüßer) Placozoa (Plattentiere) Arthropoda (Gliederfüßer) Mammalia (Säugetiere) Mammalia (Säugetiere) XXX Referatsthema 1: Heteroptera (Wanzen) Placozoa (Plattentiere) Großlibellen (Anisoptera) Vergleich Cerviden - Boviden Vergleich Mustelidae - Canidae - Felidae Abtestat Referatsthema 2: Homoptera (Gleichflügler) Cnidaria (Nesseltiere) Kleinlibellen (Zygoptera) Vergleich Rodentia - Lagomorpha XXX Abtestat

8 Ökologische Exkursion SS 2019 Crau Camargue Mittelmeer (Südfrankreich) Prof. Dr. Bernd Schierwater PD Dr. Heike Hadrys Dr. Wolfgang Jakob Termin: 05. Juli Juli 2019 Standort: St. Martin de Crau Kosten: 375,- plus Verpflegung Teilnehmerzahl: max. 14 Studenten Tiermedizin: Wahlpflichtmodul Bachelor-Studiengang: Wahlpflichtmodul 817 Vorbesprechungen: erstes Treffen: Di., 29. Jan. 2019, 12:00 Uhr c.t. jeweils Seminarraum ITZ, Bünteweg 17d Anmeldung: wolfgang.jakob@ecolevol.de

9 Alpilles Ökologische Exkursion SS 2019 Crau Camargue Mittelmeer (Südfrankreich) 05. Juli Juli 2019 Crau Camargue

10 Protostomier Deuterostomier Bilateria (Triploblasten, höhere Tiere) Campbell 1997 Placozoa Plattentiere Diploblasten Placozoa

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12 Äußere Systematik: Reich: Metazoa (Vielzelligen Tiere) Überabteilung: Diploblasten (Zweikeimblättrige) Abteilung: Parazoa (Tiere ohne echte Gewebe)

13 Innere Systematik: (Beispiel: Annelida) 1. Klasse: Polychaeta (Vielborster), ca Arten 1. Unterklasse: Errantia 2. Unterklasse: Sedentaria 3. Unterklasse: Archiannelida + Echiura (Igelwürmer) + Pogonophora (Bartwürmer) + Sipuncula (Spritzwürmer) + Myzostomidae 2. Klasse: Clitellata (Gürtelwürmer), ca Arten 1. Unterklasse: Oligochaeta (Wenigborster), ca Arten 2. Unterklasse: Hirudinea (Egel), ca. 650 Arten

14 Innere Systematik: 1. Familie: Trichoplacidae 1. Gattung: Trichoplax 1. Art: Trichoplax adhaerens (F.E. Schulze, 1883)

15 Innere Systematik: 1. Familie: Trichoplacidae 1. Gattung: Trichoplax 2. Gattung: Hoilungia 1. Art: Trichoplax adhaerens (F.E. Schulze, 1883) 2. Art: Hoilungia hongkongensis (M. Eitel et. al., 2018)

16 Marin 1-8mm Kein Kopf, Fuss, Körper-Achse(n), Symmetrie, Organe Kleinstes Metazoen Genom (50Mb)

17 Trichoplax adhaerens (Placozoa) Faserzelle Deckzelle O Z - Nur 4 somatische Zelltypen (Körperzelle, keine Gameten der Keimbahn) - Vegetative Reproduktion - Kein Kopf und keine Achsensymmetrien U Zylinderzelle (nach Grell, 1971) Drüsenzelle

18 Nur 4 somatische Zell-Typen: - Deckzellen (ue; upper epithelium) - Faserzellen (fc; kontraktil) - Zylinderzellen (le; lower epithelium) - Drüsenzellen Lipideinschlüsse (ss; shiny spheres)

19 2 Unterschiedliche Fortpflanzungsmodi: Vegetativ & Bisexuell 1. Vegetativ: simultan: Zweiteilung: Schwärmerbildung durch Knospung:

20 2 Unterschiedliche Fortpflanzungsmodi: Vegetativ & Bisexuell 1. Vegetativ: Schwärmerbildung durch Knospung:

21 Eizellen-Bildung bei Placozoa sp. H2 Kontakt-Porus zur Faserzelle Eitel M, Guidi L, Hadrys H, Balsamo M, et al. (2011) New Insights into Placozoan Sexual Reproduction and Development. PLoS ONE 6(5): e doi: /journal.pone

22 2 Unterschiedliche Fortpflanzungsmodi: 2. Bisexuell: 1 Zelle 2 Zellen 8 Zellen 64 Zellen Durchlicht DAPI Färbung Propidium Iodide Färbung Furchung: total, äqual Eitel M, Guidi L, Hadrys H, Balsamo M, et al. (2011) New Insights into Placozoan Sexual Reproduction and Development. PLoS ONE

23 Ökologie Die Verbreitung Trichoplax folgt Riffen in tropischen Gewässern 23

24 Weltweite Verbreitung der genetisch analysierten Placozoen

25 Placozoa sp. H2 auf einem Stein aus einer Feld-Probe

26 Unerwartete Diversität im Stamm Placozoa bei der Analyse molekularer Marker

27 Trichoplax zeigt phototaktisches Verhalten

28 Chemo-, Temperaturstress

29 Historic Bookmarks 1883 F. Schulze discovers a new species in Graz (Austria) and names it Trichoplax adhaerens 1884 Inspired by Trichoplax adhaerens O. Bütschli publishes an improved version of Haeckels gastrea-hypothesis, the "placula-hypothesis Rediscovery of Trichoplax adhaerens by W. Kuhl (1961), A.V. Ivanov (1968) and K.G. Grell (1969)a 1971 K.G. Grells research provides sufficient support for placing Trichoplax in a new phylum, the Placozoa 2004 O. Voigt et al.: Placozoa are no longer a phylum of one 2006 SL Dellaporta et al.: complete mitochondrial genome of Trichoplax 2008 M. Srivastava et al.: analysis of the ~98 Mb nuclear genome of Trichoplax adhaerens 2010 & 2018 M. Eitel and B. Schierwater: Placozoa are a taxon and ecology rich phylum

30 Warum Placozoa basal?

31 Trichoplax adhaerens (Placozoa) Faserzelle Deckzelle O Z - Nur 4 somatische Zelltypen - Vegetative Reproduktion - Kein Kopf und keine Achsensymmetrien U Zylinderzelle (nach Grell, 1971) Drüsenzelle

32 Anzahl Körperachse (n)? Protostomier Deuterostomier Eumetazoa Bilateria (Triploblasten, höhere Tiere) 3 Keimblätter Campbell 1997 Placozoa Diploblasten 2 Keimblätter Parazoa?

33 Organismus Genomgröße (BP) Gene Gendichte * λ-phage Vergleich von Genomen ( BP) Bakterium (Endosymbiont) Carsonella ruddii 1, ( BP) Darmbakterium Escherichia coli 4, ( BP) Hefe (fungi) Saccharomyces cerevisiae ( BP) Placozoa Trichoplax adhaerens ( BP) Fadenwurm Caenorhabditis elegans Taufliege Drosophila melanogaster Kugelfisch Fugu rubripes 3, Mensch Homo sapiens sapiens ( BP) Teichmolch Triturus vulgaris 2, Pflanze Arabidopsis thaliana *Anzahl von Genen pro 1 Mio. Basenpaaren Zunahme Abnahme

34 Choanoflagellata Placozoa Porifera Cnidaria (ancestral) (abgeleitet) 76kb 43kb 29kb 28kb or or or 11kb Ctenophora Reduktion oder Verlust von open reading frames, Introns, intergenic regions, trnas

35 From { } to oral to anterior? Bauplan-Diversität in Korrelation zur Anzahl der Hox-Gene Diploblasten Placozoa Porifera Cnidaria Triploblasten Platyhelm. Arthropoda Chordata Hauptkörper- Achse: {} 0 {} oral-aboral, 1 a-p, 3 a-p, 3 a-p, 3 Hox/ParaHox Gene: 1?

36 Trox-2/Aktin Expression bei Trichoplax adhaerens: Trox-2 Expression in distinkter Ringform Aktin Expression in fast allen Zellen I I 150 µm Trox-2 Antisense; NBT/X-Phos.-Färbung Aktin Antisense; NBT/X-Phos.-Färbung

37 Trox-2 Expression bei Trichoplax adhaerens: Trox-2 Expression in distinkter Ringform I I 150 µm Trox-2 Antisense; FITC-markiert I I 150 µm Trox-2 Antisense; NBT/X-Phos.-Färbung Histologischer Schnitt; (S. Sagasser)

38 Trox-2 Expression bei Trichoplax adhaerens: Trox-2 Expression in regenerierendem Gewebe I I 150 µm Detail-Ansicht Trox-2 Antisense; NBT/X-Phos.-Färbung

39 Gen-Inhibition mit RNA-Interferenz & Morpholino Antisense Oligos Trox-2- Inhibition: Keine (vegetative) Reproduktion grün: H2O Kontrolle blau: RNAi Kontrolle rot: Trox-2 RNAi gesv Versuchsdauer (Tage)

40 Thank you!