Röhren versus Schneckenhäuser - basiert die Analogie zwischen Wurmröhren und Schneckenhäusern auf molekularer Homologie?

• Antragsteller: Dr. Paul Kalke
• Fachliche Zuordnung: Evolutionäre Zell- und Entwicklungsbiologie der Tiere
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 580775983

Das vorliegende Projekt untersucht, ob die Röhrenbildung in Anneliden und Schalenbildung in Mollusken auf einem homologen Ursprung basieren, und auf welchem Level diese analogen Strukturen unabhängig voneinander entstanden sind. Dazu werden drei Schlüsselorganismen ausgewählt, die verschiedene Formen der Biomineralisierung zeigen: Spirorbis spirorbis (kalkhaltige Röhren, Anneliden), Platynereis dumerilii (muköse Röhren, Anneliden) und Lymnea stagnalis (kalkehaltige Schalen, Mollusken). Diese Kombination aus Arten ermöglicht eine umfassende vergleichende Analyse genetischer, morphologischer und entwicklungsbiologischer Aspekte im gesetzten Rahmen von zwei Jahren. Im Mittelpunkt steht die Erstellung des Transkriptoms von Spirorbis spirorbis (für die anderen Arten vorhanden), welches die Grundlage für anschließende Genexpressionsstudien mittels HCR (Hybridisation Chain Reaction) bildet. Ziel ist es, Genexpressionsmuster in adulten und frühentwickelten Stadien der Röhren- und Schalenbildung zu analysieren. Ergänzt wird dies durch die Identifikation und Analysen von orthologen Genen in allen drei Arten, um zu klären, ob die Bildung verschiedener Wurmröhren, und Schneckenschalen auf homologen Genen basiert. Ergänzt werden die molekularen Analysen durch detaillierte morphologische Untersuchungen, die mit Immunohistochemie, konfokaler Laserscanningmikroskopie (CLSM) und Azan-Histologie durchgeführt werden. So sollen die röhren- und schalenbildenden Gewebe präzise definiert werden und geklärt werden bis zu welchem Level Schalen- und Röhrenbildung bei Mollusken und Anneliden homolog, beziehungsweise konvergent evolviert, ist. Besondere Aufmerksamkeit wird Spirorbis spirorbis gewidmet, da diese Art mineralisierte Röhren bildet, die in ihrer Schichtung und Zusammensetzung Ähnlichkeiten mit Molluskenschalen aufweisen. Platynereis dumerilii dient als Vergleich für nicht-mineralisierte Röhrenbildung, während Lymnea stagnalis repräsentativ für die komplexe Schalenbildung in Mollusken steht. Alle Entwicklungsstadien dieser Arten sind entweder leicht zugänglich oder in bestehenden Kulturen verfügbar. Das Projekt vereint morphologische, transkriptomische und genomische Ansätze, um die evolutionäre Beziehung zwischen Röhrenbildung in Anneliden und Schalenbildung in Mollusken zu klären. Es wird erwartet, dass die Ergebnisse nicht nur Einblicke in die Evolution der Biomineralisierung liefern, sondern auch die Rolle konservierter genetischer Netzwerke und molekularer Mechanismen beleuchten, die die Entwicklung von konvergenten Strukturen in beiden Taxa ermöglichen. Die gewonnenen Daten sollen über öffentliche Datenbanken zugänglich gemacht werden, um zukünftige vergleichende Studien zu unterstützen.

• DFG-Verfahren: WBP Stelle