"Evolution of the Metazoa"


Daniel Jackson’s group

Daniel Jackson's Arbeitsgruppe konzentriert sich auf das Verständnis der Ereignisse, die zur Diversifizierung der Metazoen im frühen Kambrium geführt haben ("Kambrische Explosion"). Ein wichtiges Merkmal dieses kritischen Intervalls der Erdgeschichte ist die Entwicklung unterschiedlicher Biomineralisationsstrategien in einem kurzen geologischen Zeitfenster.


Derzeit ist nur wenig über die Genetik der Biomineralisation in Invertebraten, und die Art und Weise, wie sich diese Prozesse entwickeln, bekannt. Für viele Metazoen beginnt die Biomineralisation in einer frühen Lebensphase - oft schon während des Larvenstadiums, und ist ein grundlegendes Merkmal dieses Entwicklungsprozesses.

Ein Verständnis der Entwicklung von Signaltransduktionswegen und der biochemischen Reaktionen, die zu larvalen Schalen, Schwammnadeln und anderen Skelettelementen führen, ist daher von entscheidender Bedeutung für unsere Interpretation der Metazoenentwicklung. Um diese Fragen zu klären, liegt unser Fokus derzeit auf den Mollusken, einer stark heterogenen Gruppe von Lophotrochozoen, deren Erfolg zum Teil auf ein unglaublich vielfältiges Angebot an Schalen-Morphologien zurückzuführen ist.

Durch die Kombination von molekularbiologischen Untersuchungen an Tieren, wie der Süßwasserschnecke Lymnaea stagnalis, dem tropischen Seeohr (Abalone) Haliotis asinina und der Südsee-Perlmuschel Pinctada maxima mit der Fülle von bioinformatischen Genomdaten der Metazoen, können wir damit beginnen, die molekularen Ereignisse aufzudecken, die diese Schalenvielfalt erzeugt haben. Vorteilhaft an der Studie der Mollusca ist der Umstand, dass diese Gruppe eine der morphologisch diversesten der Tierwelt ist, repräsentiert durch die bisher wenig untersuchten Lophotrochozoa. Über den Vergleich mit etablierten Modellorganismen
wichtiger Außengruppen (Schwestergruppen) der Lophotrochozoa, der Ecdysozoen (Drosophila, C. elegans), den Deuterostomiern (Igel, Maus, Frosch, Huhn) und frühen anderen Metazoen (Nesseltiere, Schwämme und Trichoplax) hoffen wir, durch die Entwicklung von L. stagnalis zu einem leicht zugänglichen Modell für molekulare Studien, einen Einblick zu gewinnen, wie sich die Regulierung der Entwicklung in Mollusken von anderen Taxa unterscheidet, und wie diese Unterschiede zur Entstehung einer solchen Vielfalt führen.

Ebenfalls sind wir an einer relativ aktuellen Entdeckung interessiert, die sich aus genomischen Analysen ergeben hat. Große Regionen von eukaryotischen Genomen, von denen früher angenommen wurde, sie seien inaktiv oder "Junk-DNA", sind jetzt in ihrer Bedeutung für den Entwicklungsprozess bekannt geworden. Diese Regionen aus repetitiver, mobiler DNA, sogenannte transposable Elemente (TEs), sind möglicherweise für die morphologische Neugenerierung und damit Artenbildung verantwortlich.

Wir isolieren evolutionär erhaltene TEs aus L. stagnalis, um ihre Rolle bei der Entwicklung der Mollusken und ihr Potenzial für den Einsatz als phylogenetische Marker zu charakterisieren.
Unsere Methoden sind molekulare Techniken (Genisolation, in-situ-Hybridisierung, konfokale Mikroskopie, In-vitro-Protein-Expression), und verschiedene in-silico-Methoden wie genome mining, EST-Sequenzierung und phylogenetische Rekonstruktion der molekularen und evolutionären Beziehungen und die Hybridisierung mit radioaktiv markierten Sonden.

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