These legs were made for walking... - Evolutionäre Morphologie des Laufbeinapparates der Arachnida (Chelicerata; Arthropoda)

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Christian S. Wirkner
• Fachliche Zuordnung: Systematik und Morphologie der Tiere
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 278407570

Arachnida besitzen vier Beinpaare, die primär der Fortbewegung dienen. Sie stellen sehr wahrscheinlich eine monophyletische Gruppe dar, so dass bereits ihr gemeinsamer Vorfahre diese vier Laufbeinpaare besessen hat. Dennoch wird beim Vergleich der Laufbeine der rezenten Taxa eine große morphologische Disparität deutlich. Diese Unterschiede treten hauptsächlich innerhalb der Taxa zwischen Beinen verschiedener Segmente auf, aber auch zwischen vergleichbaren Beinen (d.h. vergleichbarer Segmente) verschiedener Taxa. Die Untersuchung der Laufbeine der Chelicerata hat eine lange Geschichte und es kam zur Anwendung unterschiedlichster Homologisierungansätze wie z.B. anhand der i) Gelenktypen, ii) ansetzenden Sehnen und iii) der Inserierung der Muskulatur Diese Studien konzentrierten sich meist jedoch nur auf Teilaspekte, wie z.B. die Anzahl der Podomere, die Anordnung der Gelenke oder der Muskulatur und sehr viel seltener auf die die Innervierung der Beine. Eine kombinierte Analyse all dieser Merkmale bei Vertretern aller rezenten Arachnidentaxa fehlt bis heute.Funktionell lassen sich bei Arachniden zwei verschiedene Arten der Beinstreckung wiederfinden. Während die Beinstreckung einiger Taxa in einigen Gelenken über hydraulischen Druck erfolgt und entsprechende Streckermuskulatur fehlt, findet die Streckung der Beine bei anderen Taxa über Muskulatur statt. Die strukturellen Grundlagen beider Mechanismen sind allerdings nur unzureichend verstanden. Es ist nicht für alle Arachnidentaxa klar ob und welche Muskeln zur Beinstreckung eingesetzt werden können. Gleiches gilt auch für die Generierung des hydraulischen Druckes. Was dennoch klar ist, ist das Prosoma bei der Generierung eines hydraulischen Druckes eine zentrale Rolle spielt und somit in vergleichenden Studien der Arachnidenbeine berücksichtigt werden sollte. Das Ziel dieser Studie ist die daher die 3-dimensionale Analyse des gesamten Sets der Prosomata und Laufbeine an Vertretern aller höheren Arachnidentaxa (~20 Arten). Methodisch soll dabei in Bezug auf das Exoskelett, die Muskulatur und die Sehnen die Analyse unter Verwendung von Micro-Computer-Tomographie durchgeführt werden. Zur Untersuchung der Innervation der Laufbeine soll konfokale Laser-Scanning-Mikroskopie zum Einsatz kommen. Bei ausgewählten Arten sollen diese Daten durch Backfill-Techniken komplettiert werden.Basierend auf diesen Beschreibungen werden kombinierte Homologiehypothesen der erwähnten Beinmerkmale formuliert. Dadurch wird eine detaillierte strukturelle Analyse zur Evolution der Laufbeine und der Prosomata innerhalb der Arachnida, einer Gruppe der Chelicerata, die sehr wahrscheinlich vor mehr als 420 Mio. Jahren das Land als Lebensraum erobert hat, ermöglicht.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Kooperationspartner: Professor Dr. Steffen Harzsch; Professor Dr. Harald Wolf