Zelluläre und genetische Mechanismen der heterochronen Entwicklung des Gehirns

• Antragsteller: Professor Dr. Gregor Bucher
• Fachliche Zuordnung: Evolutionäre Zell- und Entwicklungsbiologie der Tiere
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 427939880

Das Gehirn ist das komplexeste Organ eines Tiers. Da seine Funktion für das Überleben so wichtig ist, unterliegt seine Morphologie starker Selektion. In der Tat ist der grundlegende Aufbau der Gehirne von Insekten sehr konserviert. Allerdings unterscheiden sich Teile des Gehirns (Neuropile) in Größe und Form, was vermutlich evolutionäre Anpassungen darstellt. Zum Beispiel sind die Pilzköper der Bienen stark vergrößert, da sie für das Geruchslernen zuständig sind. Allerdings ist fast nichts über die zellulären und genetischen Mechanismen bekannt, die zur Evolution unterschiedlicher Gehirnmorphologien führen.Eine spannende Anpassung betrifft die Entwicklung des Zentralkörpers (CB) bei Insekten: In hemimetabolen Insekten entwickeln sich alle Teile des CB im Embryo – dies wird als ursprünglich angesehen. In der Fliege Drosophila melanogaster dagegen entwickelt er sich erst in späten Larven und während der Metamorphose. Der Reismehlkäfer Tribolium castaneum wiederum steht zwischen diesen Extremen: Ein Teil des CB entwickelt sich im Embryo, der Rest später.In diesem Projekt wollen wir die zellulären und genetischen Mechanismen untersuchen, die zu dieser so genannten heterochronen Entwicklung des CB führten. Wir werden Drosophila und Tribolium als Modellsysteme verwenden und vergleichen. Durch Genomeditierung haben wir Werkzeuge hergestellt, die homologe Zellen in beiden Spezies markieren. Nun planen wir, die Entwicklung dieser homologen Zellen von der neuralen Stammzelle bis zum adulten CB zu vergleichen. Dies wird zeigen, wann und wo sich die Entwicklungswege dieser Zellen unterscheiden. Dann wollen wir die genetischen Regulatoren identifizieren, die diese evolutionäre Veränderung steuern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen