Ko-evolution und -integration von Pilzkörper und Zentralkomplex
Evolutionäre Zell- und Entwicklungsbiologie der Tiere
Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
Zusammenfassung der Projektergebnisse
In meinem Projekt habe ich das geteilte Netzwerks zwischen Pilzkörper und Zentralkomplex in Schmetterlingen des Tribus Heliconiini untersucht, um mechanistische Rückschlüsse zu treffen, wie neuronales Gewebe und neuronale Netzwerke sich adaptieren können und wie inwiefern sie eingeschränkt sein sich anzupassen. Die Pilzkörper sind Hirnareale die im Insektenhirn für das Lernen und Erinnern verantwortlich sind und extrem stark zwischen Insektenarten variieren können, vor allem im Volumen, dass sie relativ zu dem Rest des Hirns einnehmen. Im Kontrast dazu ist der Zentralkomplex, der ebenso integrative Funktionen übernimmt aber mehr für die Orientierung verantwortlich ist, sich zwischen selbst sehr unterschiedlichen Arten sehr ähnlich. Beide Hirnareale teilen sich allerdings ein Netzwerk um mehrere Informationsquellen miteinander vergleichen zu können und integrativ und situativ Motorreaktionen herbeiführen zu können. Innerhalb der Heliconiini Schmetterlinge sieht man interessanterweise dass die Tiere die sich von Pollen ernähren viel größere Pilzkörper haben als die die es nicht tun. Die Zentralkomplex-areale, hingegen, bleiben gleich. Ich wollte in diesem Projekt verstehen, wie sich das Netzwerk innerhalb dieses Artkomplexes und zwischen diesen beiden Hirnarealen verändert um die Ernährung an Pollen zu ermöglichen. Ich habe als erstes festgestellt, dass innerhalb der Heliconiini Pilzkörper, sich manche Zellpopulationen mehr vergrößern als andere. Ebenso habe ich festgestellt dass manche Zelltypen in der Anzahl zunehmen und andere gleich bleiben. Ein solch differenzieller Effekt der Evolution deckt sich mit der Theorie der Mosaikevolution von Hirnen, wobei manche Hirnareale unabhängig voneinander sich evolvieren können. Meine Resultate zeigen dies nun auf Netzwerkebene und innerhalb eines Areals. Der Zentralkomplex, in Kontrast dazu, sieht sehr oft gleich aus, auch wenn es sehr distinkte Veränderungen zeigt. In einer weiteren Arbeit versuche ich diese Ergebnisse in einen größeren Rahmen der kognitiven Evolution zu ziehen. Insgesamt zeigen meine Grunddaten mechanistische Einsichten in die Hirnevolution und legen die Grundlagen für viele weitere Untersuchungen, die ich nun weiter an der University of Bristol vornehme.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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An atlas of the developing Tribolium castaneum brain reveals conservation in anatomy and divergence in timing to Drosophila melanogaster. Journal of Comparative Neurology, 530(13), 2335-2371.
Farnworth, Max S.; Bucher, Gregor & Hartenstein, Volker
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Complexity of biological scaling suggests an absence of systematic trade-offs between sensory modalities in Drosophila. Nature Communications, 13(1).
Farnworth, Max S. & Montgomery, Stephen H.
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Evolution of neural circuitry and cognition. Biology Letters, 20(5).
Farnworth, Max S. & Montgomery, Stephen H.
