Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Insekten teilen den gleichen Signalweg zur dreidimensionalen Entwicklung ihres Körpers

18.10.2019

Zoologe zeigt, dass auch Käfer, Grillen und Wanzen ihre Gestaltbildung durch den Fog-Signalweg steuern / Publikation in eLife

Ein Signalweg, der in der Fruchtfliege Drosophila melanogaster die Morphogenese, also die Ausbildung der dreidimensionalen Körpergestalt des Fliegenkörpers reguliert, ist auch von zentraler Bedeutung für die frühe Entwicklung des Embryos in anderen Insekten wie Käfern, Grillen und Wanzen.


Käferembryonen (Mehlkäfer Tribolium castaneum) während der Ausbildung der dreidimensionalen Körperstruktur

Foto: Siegfried Roth

Bei diesen Insekten wird der Signalweg sogar für die Ausbildung der primären Zellschicht des Embryos benötigt. Der Nachweis dieser weiteren Funktion in stammesgeschichtlich weit voneinander entfernten Insekten lässt vermuten, dass der „Fog“-Signalweg (Folded gastrulation) in allen Insekten eine zentrale entwicklungsbiologische Funktion erfüllt und somit zum evolutiven Ursprungsrepertoire der Insekten gehört.

Das ist das Ergebnis einer grundlagenwissenschaftlichen Studie von einem Team um Professor Dr. Siegfried Roth vom Institut für Zoologie der Universität zu Köln, die unter dem Titel „Fog signaling has diverse roles in epithelial morphogenesis in insects“ in eLife veröffentlicht ist.

Für die Erforschung von Entwicklungsgenen bei Drosophila erhielten Christiane Nüsslein-Volhard, Eric Wieschaus und Edward B. Lewis 1995 den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin. Manche dieser Gene sind im ganzen Tierreich – von der Fruchtfliege bis zum Menschen hin – erhalten geblieben, andere Entwicklungsgene scheinen spezifisch an die schnelle Entwicklung des Drosophila-Embryos angepasst zu sein. Bisher wurde der Fog-Signalweg zu diesen Drosophila spezifischen Komponenten gezählt.

Die Arbeitsgruppe des Kölner Zoologen Roth fand nun heraus, dass Fog keinesfalls exklusiv in Drosophila-Embryonen wirkt.

Die Gruppe konnte mithilfe von echtzeitlicher molekularer Bildgebung außerdem zeigen, dass der Signalweg auch Funktionen hat, die von Drosophila nicht bekannt sind.

So wird „Fog“ im Käfer-Embryo auch für die Wanderung der Geschlechtszellen, für die Ausbildung der extraembryonalen Hüllen („Serosa“ und „Amnion“) und für die am Beginn der Embryonalentwicklung stehende Bildung der primären Zellschicht gebraucht.

Da gerade die letztere Funktion auch in Vertretern stammesgeschichtlich älterer Gruppen wie Wanzen und Grillen vorhanden ist, könnte sie die ursprüngliche Funktion des Signalwegs darstellen.

„Unsere Erkenntnisse tragen zu einem besseren Verständnis bei, woher die in allen Lehrbüchern beschriebenen Eigenschaften der Drosophila-Entwicklung kommen und wie sich diese Entwicklungsprozesse selbst in der Evolution verändert haben. Der Vergleich mit anderen Insekten zeigt, dass der Signalweg in der Evolutionslinie, die zu Drosophila führt, Funktionen verloren hat“, so Professor Roth.

„Der Fog-Signalweg spielt demnach eine uralte Rolle bei der frühen Morphogenese bei Insekten und kann vielfältige Funktionen bei der Ausbildung und Faltung von Zellschichten erfüllen.“
Die Studie wurde im Rahmen des Kölner Sonderforschungsbereichs 680 „Molekulare Grundlagen evolutionärer Innovationen“ initiiert, der von 2006 bis 2017 an der Universität zu Köln eingerichtet war.

Inhaltlicher Kontakt:
Prof. Dr. Siegfried Roth
Institut für Zoologie
+49 221 470-2491
siegfried.roth@uni-koeln.de

Presse und Kommunikation:
Frieda Berg
+49 221 470-1704
f.berg@uni-koeln.de

Zur Veröffentlichung:
https://elifesciences.org/articles/47346

Anneliese Odenthal | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
https://www.portal.uni-koeln.de/9015.html?&tx_news_pi1%5Bnews%5D=5511&tx_news_pi1%5Bcontroller%5D=News&tx_news_pi1%5Baction%5D=detail&cHash=5d22227459f4dc6d711fcaf70df4006c

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Antibiotika: Neuer Wirkstoff wirkt auch bei resistenten Bakterien
11.11.2019 | Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg

nachricht Kleine RNAs verbinden Immunsystem und Gehirnzellen
11.11.2019 | Goethe-Universität Frankfurt am Main

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: A new quantum data classification protocol brings us nearer to a future 'quantum internet'

The algorithm represents a first step in the automated learning of quantum information networks

Quantum-based communication and computation technologies promise unprecedented applications, such as unconditionally secure communications, ultra-precise...

Im Focus: REANIMA - für ein neues Paradigma der Herzregeneration

Endogene Mechanismen der Geweberegeneration sind ein innovativer Forschungsansatz, um Herzmuskelschäden zu begegnen. Ihnen widmet sich das internationale REANIMA-Projekt, an dem zwölf europäische Forschungszentren beteiligt sind. Das am CNIC (Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares) in Madrid koordinierte Projekt startet im Januar 2020 und wird von der Europäischen Kommission mit 8 Millionen Euro über fünf Jahre gefördert.

Herz-Kreislauf-Erkrankungen verursachen weltweit die meisten Todesfälle. Herzinsuffizienz ist geradezu eine Epidemie, die neben der persönlichen Belastung mit...

Im Focus: Göttinger Chemiker weisen kleinstmögliche Eiskristalle nach

Temperaturabhängig gefriert Wasser zu Eis und umgekehrt. Dieser Vorgang, in der Wissenschaft als Phasenübergang bezeichnet, ist im Alltag gut bekannt. Um aber ein stabiles Gitter für Eiskristalle zu erreichen, ist eine Mindestanzahl an Molekülen nötig, ansonsten ist das Konstrukt instabil. Bisher konnte dieser Wert nur grob geschätzt werden. Einem deutsch-amerikanischen Forschungsteam unter Leitung des Chemikers Prof. Dr. Thomas Zeuch vom Institut für Physikalische Chemie der Universität Göttingen ist es nun gelungen, die Größe kleinstmöglicher Eiskristalle genau zu bestimmen. Die Forschungsergebnisse sind in der Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Science erschienen.

Knapp 100 Wassermoleküle sind nötig, um einen Eiskristall in seiner kleinstmöglichen Ausprägung zu formen. Nachweisen konnten die Wissenschaftler zudem, dass...

Im Focus: Verzerrte Atome

Mit zwei Experimenten am Freie-Elektronen-Laser FLASH in Hamburg gelang es einer Forschergruppe unter Führung von Physikern des Max-Planck-Instituts für Kernphysik (MPIK) in Heidelberg, starke nichtlineare Wechselwirkungen ultrakurzer extrem-ultravioletter (XUV) Laserpulse mit Atomen und Ionen hervorzurufen. Die heftige Anregung des Elektronenpaars in einem Heliumatom konkurriert so stark mit dem ultraschnellen Zerfall des angeregten Zustands, dass vorübergehend sogar Besetzungsinversion auftreten kann. Verschiebungen der Energie elektronischer Übergänge in zweifach geladenen Neonionen beobachteten die Wissenschaftler mittels transienter Absorptionsspektroskopie (XUV-XUV Pump-Probe).

Ein internationales Team unter Leitung von Physikern des MPIK veröffentlicht seine Ergebnisse zur stark getriebenen Zwei-Elektronen-Anregung in Helium durch...

Im Focus: Distorted Atoms

In two experiments performed at the free-electron laser FLASH in Hamburg a cooperation led by physicists from the Heidelberg Max Planck Institute for Nuclear physics (MPIK) demonstrated strongly-driven nonlinear interaction of ultrashort extreme-ultraviolet (XUV) laser pulses with atoms and ions. The powerful excitation of an electron pair in helium was found to compete with the ultrafast decay, which temporarily may even lead to population inversion. Resonant transitions in doubly charged neon ions were shifted in energy, and observed by XUV-XUV pump-probe transient absorption spectroscopy.

An international team led by physicists from the MPIK reports on new results for efficient two-electron excitations in helium driven by strong and ultrashort...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Hochleistungsmaterialien mit neuen Eigenschaften im Fokus von Partnern aus Wissenschaft und Wirtschaft

11.11.2019 | Veranstaltungen

Weniger Lärm in Innenstädten durch neue Gebäudekonzepte

08.11.2019 | Veranstaltungen

Automatisiertes Fahren und Recht

06.11.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Effizienz-Weltrekord für organische Solarmodule aufgestellt

11.11.2019 | Energie und Elektrotechnik

Antibiotika: Neuer Wirkstoff wirkt auch bei resistenten Bakterien

11.11.2019 | Biowissenschaften Chemie

Forschungsprojekt kombiniert Digitalisierung und Verfahrenstechnik

11.11.2019 | Energie und Elektrotechnik

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics