Spermienaufnahme und -übertragung bei männlichen Spinnen: eine funktionelle, biomechanische und neurobiologische Perspektive.

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Stanislav Gorb; Professorin Dr. Gabriele Beate Uhl
• Fachliche Zuordnung: Systematik und Morphologie der Tiere ; Evolution, Anthropologie
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 578631514

Tiere mit innerer Befruchtung haben vielfältige Strukturen für den Spermientransfer vom Männchen zum Weibchen. Dazu gehören extern abgesetzte Spermatophoren, die vom Weibchen aufgenommen werden, sowie spezialisierte Körperteile wie Penisse, die mit den Hoden verbunden sind. Einige Arten haben modifizierte Körperanhänge als sekundäre Spermientransfervorrichtungen. Spermientransferstrukturen sind hochkomplex und artspezifisch und gehen über die einfache Spermienabgabe hinaus. Diese Komplexität der männlichen Genitalien stellt ein wichtiges Merkmal für die Artenidentifizierung dar und macht Genitalstrukturen zu einem Schwerpunkt der evolutionsbiologischen Forschung zu sexueller Selektion, sexuellem Konflikt und Artbildung. Dieses Forschungsprojekt zielt darauf ab, die Mechanismen der Spermienaufnahme und des Spermientransfers bei männlichen Spinnen mithilfe der Palpenorgane (POs) aufzuklären. Wir konzentrieren uns auf zwei Arten aus verschiedenen Spinnengroßgruppen: Pholcus phalangioides (Synspermiata) und Pisaura mirabilis (Entelegynae). Das Projekt wird Bildgebungstechniken, biomechanische Tests und experimentelle Manipulationen einsetzen, um Folgendes zu untersuchen: 1. Strukturelle und materielle Eigenschaften von POs, einschließlich Skleriten, Membranen und spermientragenden Spermophoren. 2. Die Rolle von Muskeln, Hämolymphdruck, Drüsensekreten und Innervation bei der Spermienaufnahme. 3. Die Dynamik der Spermienfreisetzung aus dem PO bei der Paarung an das Weibchen während der Paarung. Wir gehen davon aus, dass das PO von P. phalangioides in erster Linie sekretionsgesteuert sind, während P. mirabilis POs hauptsächlich hemolymphgesteuert sind. Vier Arbeitspakete werden bearbeitet: WP1: Untersuchung der PO-Struktur, Materialzusammensetzung und biomechanischen Eigenschaften. WP2: Untersuchung der Mechanismen der Spermienaufnahme durch Verhaltensbeobachtungen und experimentelle Manipulationen. WP3: Untersuchung der Dynamik der Spermienfreisetzung während der Paarung unter Verwendung verschiedener bildgebender und biomechanischer Techniken. WP4: Synthese der Ergebnisse, um eine Vorstellung dazu zu entwickeln, wie PO-Mechanismen die Paarungssysteme und Strategien der sexuellen Selektion von Spinnen beeinflussen. Mit diesem Projekt verknüpfen wir das Fachwissen des Uhl-Labors (Greifswald) in den Bereichen Paarungsverhalten von Spinnen, Ultrastukturforschung und funktioneller Morphologie von Kopulationorganen mit den modernsten Methoden der Mikromechanik des Gorb-Labors (Kiel). Wir beantragen zwei Doktoranden, die sich auf morphologische/verhaltensbezogene und biomechanische Aspekte konzentrieren und eng zusammenarbeiten werden. Durch die Aufklärung der komplexen Mechanismen der Spermienübertragung bei Spinnen wird diese Studie unser Verständnis der Fortpflanzungsbiologie von Spinnentieren erheblich verbessern und möglicherweise zu neuen technologischen Anwendungen in der Mikrofluidik und verwandten Bereichen führen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Peter Michalik, Ph.D.