Vergleichende Studien zur Gliedmaßenentwicklung bei Arthropoden

Die Gliedmaßen der Arthropoden (die Arthropodien) sind seit jeher ein wichtiger Merkmalskomplex für die phylogenetische Forschung. Ziel dieser Arbeit war es, die molekularen Mechanismen der Beinentwicklung in mehreren Arthropodenarten vergleichend zu untersuchen. Auf diese Weise sollten konservierte und divergente Aspekte der Beinentwicklung beleuchtet werden und nach Anhaltspunkten gesucht werden, die Aufschlüsse über die Stammesgeschichte der Arthropoden geben können. In Drosophila existiert eine hierarchische, dreischichtige Genkaskade, welche das Beinwachstum und die Beinsegmentierung steuert. Homologe Gene zu allen drei Ebenen dieser Genkaskade wurden aus dem Tausendfüßer Glomeris marginata und der Kammspinne Cupiennius salei isoliert und untersucht; ergänzende Studien wurden auch mit dem Mehlkäfer Tribolium castaneum, der Taufliege Drosophila melanogaster und der Hausspinne Tegenaria atrica durchgeführt. Es zeigte sich, daß bezüglich aller Genexpressionen Unterschiede zwischen den Arten existieren. Allerdings sprechen die vorliegenden Daten trotzdem für eine Konservierung der Genkaskade innerhalb der Arthropoden. Die Feinjustierung innerhalb der Genkaskade ist aber offensichtlich in den unterschiedlichen Arthropodengruppen jeweils anders geregelt. Auf Grund dieser Tatsache wird dem Gedanken eine Absage erteilt, daß die Beinsegmente verschiedener Beintypen und Arthropodenklassen miteinander direkt oder seriell homologisiert werden können. Daneben wurde die Morphogenese der Beine von Cupiennius näher untersucht. Es zeigte sich, daß in der Nähe der entstehenden Gelenke Wachstumszonen existieren, deren Aktivität offenbar durch den Notch- und den Egfr-Signalweg, zwei wichtige Signalwege, gesteuert wird. Obwohl zu den Wachstumszonen bislang nur wenig vergleichende Daten vorliegen, deutet manches darauf hin, daß auch diese morphogenetischen Zentren innerhalb der Arthropoden konserviert sind. Auf der Basis der gewonnenen Daten wird schließlich gezeigt, wie damit neue Homologie- und Stammbaumhypothesen postuliert werden können. Dies zeigt zugleich wie lückenhaft unser Wissen über die Evolution der Gliedmaßen bei Arthropoden noch immer ist. Der Ursprung der Arthropodien und die Beschaffenheit des Urarthropodiums bleiben auch weiterhin offene Fragen der Phylogenetik