Vorlesung: Spezielle Zoologie WS...

Dr. Wolfgang Jakob

ITZ, Ecology & Evolution

Bünteweg 17d

D-30559 Hannover

Phone: +49 511-953 8481

Email: [email protected]

www.ecolevol.de

Vorlesung:

Spezielle Zoologie

WS 2018/2019

Modul: Zoologische Systematik und Artenkenntnis

Placozoa

Institut für Tierökologie & Zellbiologie (ITZ)

PD Dr. Heike Hadrys Prof. Dr. Bernd Schierwater

Odonate ecology & evolution

Biodiversity and Systematics of insects

Biodiversity & Evolution of basal

metazoans (Placozoa, Cnidaria)

Literatur:

Spezielle Zoologie - WS 2018/2019

Vorlesung: CAMPBELL: Biologie / PURVES: Biologie

V. STORCH / U. WELSCH: Systematische Zoologie

W. WESTHEIDE / R. RIEGER: Spezielle Zoologie, Teil 1, 2

A. KAESTNER: Lehrbuch der Speziellen Zoologie, Bd. …

R. WEHNER, W. GEHRING: Zoologie

Praktikum: M. SCHAEFER (Hrsg.):

BROHMER – Fauna von Deutschland

24. Auflage, 2016

23. Auflage, 2010

(auch 22. Aufl., 2006

oder 21. Aufl., 2002

oder 20. Aufl., 2000 brauchbar)

Leistungsnachweise:


1. Wöchentliche Vorlesung Spezielle Zoologie - Die Stämme des Tierreichs, Mo., 14:15 - 15:45 Uhr

www.ecolevol.de Username: student - Passwort: aspera

2. Wöchentliches Praktikum + Kurzreferat Zoologische Bestimmungsübungen Mi., 13.00-18.00Uhr

3. Klausur: 28.01.2019, 14.15 Uhr (Prüfungsleistung)

Wiederholungsklausur: xx.0x.2019, 14.15 Uhr

4. 2 Halbtags-Exkursionen im Freiland (SS 2019)

http://www.ecolevol.de


Zeitplan Vorlesung:

• 22.10.18 Einführung allgemein Jakob

• 29.10.18 Placozoa Jakob

• 05.11.18 Porifera / Cnidaria Jakob

• 12.11.18 Cnidaria / Ctenophora Jakob

• 19.11.18 Plathelminthes Jakob

• 26.11.18 Nemathelminthes Jakob

• 03.12.18 Annelida Jakob

• 10.12.18 Mollusca Schierwater

• 17.12.18 Arthropoda / Insecta Hadrys

• 07.01.19 Echinodermata / u.a. Jakob

• 14.01.19 Chordata / u.a. Jakob

• 28.01.19 Klausur Jakob

Dozent Dr. Jakob Dr. Jakob Dr. Jakob

Dr. Jakob /

Osigus

Dr. Jakob /

Dr. Salamon

Dr. Jakob /

Dr. Salamon

Kurs (Taxon)

Cnidaria

(Nesseltier)

Aves

(Vögel)

Aves

(Vögel)

Mollusca

(Weichtiere)

Arthropoda

(Gliederfüßer)

Arthropoda

(Gliederfüßer)

Referatsthema 1:

XXX

Non-

Passeriformes

(Nicht-

Singvögel)

Vögel allgemein

Gastropoda

(Schnecken)

Collembola

(Springschwänze)

Staphylinidae

(Kurzflügel-Käfer)

Referatsthema 2:

XXX

XXX

Passeriformes

(Singvögel)

Bivalvia

(Muscheln)

Oribatida

(Hornmilben)

Carabidae

(Laufkäfer)

Referatsthemen:

24.10.2018 07.11.2018 14.11.2018 21.11.2018 28.11.2018 05.12.2018

Dozent

Dr. Jakob /

Dr. Kamm

Prof.

Schierwater PD Dr. Hadrys

Dr. Jakob /

Dr. Holtorf

Dr. Jakob /

Dr. Holtorf

Dr. Jakob /

Dr. Salamon

Kurs (Taxon)

Arthropoda

(Glieder-

füßer)

Placozoa

(Plattentiere)

Arthropoda

(Gliederfüßer)

Mammalia

(Säugetiere)

Mammalia

(Säugetiere)

XXX

Referatsthema 1:

Heteroptera

(Wanzen)

Placozoa

(Plattentiere)

Großlibellen

(Anisoptera)

Vergleich

Cerviden -

Boviden

Vergleich Mustelidae -

Canidae - Felidae Abtestat

Referatsthema 2:

Homoptera

(Gleich-

flügler)

Cnidaria

(Nesseltiere)

Kleinlibellen

(Zygoptera)

Vergleich

Rodentia -

Lagomorpha

XXX

Abtestat

Referatsthemen:

12.12.2018 19.12.2018 09.01.2019 16.01.2019 23.01.2019 30.01.2019

Ökologische Exkursion SS 2019

“Crau – Camargue – Mittelmeer” (Südfrankreich)

Prof. Dr. Bernd Schierwater

PD Dr. Heike Hadrys

Dr. Wolfgang Jakob

Tiermedizin: Wahlpflichtmodul

Bachelor-Studiengang: Wahlpflichtmodul 817

Vorbesprechungen: erstes Treffen: Di., 29. Jan. 2019, 12:00 Uhr c.t.

jeweils Seminarraum ITZ, Bünteweg 17d

Anmeldung: [email protected]

Termin: 05. Juli - 14. Juli 2019

Standort: St. Martin de Crau

Kosten: 375,- € plus Verpflegung

Teilnehmerzahl: max. 14 Studenten

Ökologische Exkursion SS 2019

“Crau – Camargue – Mittelmeer” (Südfrankreich) 05. Juli - 14. Juli 2019 Crau

Camargue

Alpilles

Bilateria

(Triploblasten,

höhere Tiere)

Diploblasten

Campbell 1997

Placozoa

Deute

rosto

mie

r P

roto

sto

mie

r

Placozoa

Plattentiere

Stamm: Placozoa (Plattentiere)

Äußere Systematik:

Reich: Metazoa (Vielzelligen Tiere)

Überabteilung: Diploblasten (Zweikeimblättrige)

Abteilung: Parazoa (Tiere ohne echte Gewebe)



Innere Systematik: (Beispiel: Annelida)

1. Klasse: Polychaeta (Vielborster), ca. 10.000 Arten

1. Unterklasse: Errantia

2. Unterklasse: Sedentaria

3. Unterklasse: Archiannelida

+ Echiura (Igelwürmer)

+ Pogonophora (Bartwürmer)

+ Sipuncula (Spritzwürmer)

+ Myzostomidae

2. Klasse: Clitellata (Gürtelwürmer), ca. 8.300 Arten

1. Unterklasse: Oligochaeta (Wenigborster), ca. 7.650 Arten

2. Unterklasse: Hirudinea (Egel), ca. 650 Arten


Innere Systematik:

1. Familie: Trichoplacidae

1. Gattung: Trichoplax

1. Art: Trichoplax adhaerens (F.E. Schulze, 1883)


Innere Systematik:

1. Familie: Trichoplacidae

1. Gattung: Trichoplax

2. Gattung: Hoilungia

1. Art: Trichoplax adhaerens (F.E. Schulze, 1883)

2. Art: Hoilungia hongkongensis (M. Eitel et. al., 2018)


• Marin

• 1-8mm

• Kein Kopf, Fuss, Körper-Achse(n),

Symmetrie, Organe

• Kleinstes Metazoen Genom (50Mb)


Trichoplax adhaerens

(Placozoa)

- Nur 4 somatische Zelltypen (Körperzelle, keine Gameten der Keimbahn)

- Vegetative Reproduktion

- Kein “Kopf” und

keine Achsensymmetrien

O

U

Z

Deckzelle Faserzelle

Drüsenzelle Zylinderzelle

(nach Grell, 1971)



Nur 4 somatische Zell-Typen:

- Deckzellen (ue; upper epithelium)

- Faserzellen (fc; kontraktil)

- Zylinderzellen (le; lower epithelium)

- Drüsenzellen

… Lipideinschlüsse (ss; shiny spheres)


2 Unterschiedliche Fortpflanzungsmodi: Vegetativ & Bisexuell

• 1. Vegetativ:

Zweiteilung:

Schwärmerbildung

durch Knospung:

simultan:


2 Unterschiedliche Fortpflanzungsmodi: Vegetativ & Bisexuell

• 1. Vegetativ:

Schwärmerbildung

durch Knospung:

Eitel M, Guidi L, Hadrys H, Balsamo M, et al. (2011) New Insights into Placozoan Sexual Reproduction and Development. PLoS ONE 6(5):

e19639. doi:10.1371/journal.pone.0019639


Eizellen-Bildung bei Placozoa sp. H2

Kontakt-Porus

zur Faserzelle

Eitel M, Guidi L, Hadrys H, Balsamo M, et al. (2011) New Insights into Placozoan Sexual Reproduction and Development. PLoS ONE


Furchung: total, äqual

1 Zelle 8 Zellen 64 Zellen 2 Zellen

Propidium

Iodide

Färbung

DAPI

Färbung

Durchlicht

2 Unterschiedliche Fortpflanzungsmodi: 2. Bisexuell:

23

Die Verbreitung Trichoplax folgt Riffen in tropischen Gewässern


Ökologie

Weltweite Verbreitung der genetisch analysierten Placozoen


Placozoa sp. H2 auf einem

Stein aus einer Feld-Probe


Unerwartete Diversität im Stamm Placozoa bei der Analyse molekularer Marker


Trichoplax zeigt phototaktisches Verhalten



Chemo-,

Temperaturstress

Historic Bookmarks

1883 F. Schulze discovers a new species in Graz (Austria) and names it Trichoplax adhaerens

1884

Inspired by Trichoplax adhaerens O. Bütschli publishes an improved version

of Haeckels “gastrea-hypothesis”, the "placula-hypothesis“

1961-1969 Rediscovery of Trichoplax adhaerens

by W. Kuhl (1961), A.V. Ivanov (1968) and K.G. Grell (1969)a

1971

K.G. Grells research provides sufficient support for placing Trichoplax

in a new phylum, the “Placozoa”

2004 O. Voigt et al.: Placozoa are no longer a phylum of one

2006 SL Dellaporta et al.: complete mitochondrial genome of Trichoplax

2008 M. Srivastava et al.: analysis of the ~98 Mb nuclear genome of Trichoplax adhaerens

2010 & 2018

M. Eitel and B. Schierwater: Placozoa are a taxon and ecology rich phylum


Warum Placozoa basal?


Trichoplax adhaerens

(Placozoa)

- Nur 4 somatische Zelltypen

- Vegetative Reproduktion

- Kein “Kopf” und

keine Achsensymmetrien

O

U

Z

Deckzelle Faserzelle

Drüsenzelle Zylinderzelle

(nach Grell, 1971)


Bilateria

(Triplo-

blasten,

höhere

Tiere)

Diploblasten

Eumetazoa

Parazoa ?

Campbell 1997

Placozoa

Anzahl Körperachse (n) ?

Deute

rosto

mie

r P

roto

sto

mie

r

3 Keimblätter

2 Keimblätter

Organismus Genomgröße (BP) Gene Gendichte *

λ-Phage 5 × 104 (50.000 BP)

Bakterium (Endosymbiont) Carsonella ruddii 1,6 × 105 (160.000 BP) 182 1.138

Darmbakterium Escherichia coli 4,6 × 106 (4.600.000 BP) 4.500 900

Hefe (fungi) Saccharomyces cerevisiae 2 × 107 (20.000.000 BP) 6.000 300

Placozoa Trichoplax adhaerens 1 × 108 (100.000.000 BP) 11.500 230

Fadenwurm Caenorhabditis elegans 8 × 107 19.000 200

Taufliege Drosophila melanogaster 2 × 108 13.500 70

Kugelfisch Fugu rubripes 3,65 × 108

Mensch Homo sapiens sapiens 5 × 109 (5.000.000.000 BP) 25.000 10

Teichmolch Triturus vulgaris 2,5 × 1010

Pflanze Arabidopsis thaliana 1 × 108 25.500 255

Vergleich von Genomen

*Anzahl von Genen pro 1 Mio. Basenpaaren Zunahme Abnahme


Placozoa Porifera Cnidaria Choanoflagellata

Ctenophora

≤76kb ≤43kb ≤29kb

≤28kb

≤11kb

or

or or

Reduktion oder Verlust von “open reading frames”, Introns, “intergenic regions”, tRNAs

(ancestral) (abgeleitet)


From “{ }” to “oral” to “anterior”?

Diploblasten

Placozoa Porifera Cnidaria

Triploblasten

Platyhelm. Arthropoda Chordata

Hox/ParaHox

Gene:

1 ? 5 10 12 45

Hauptkörper-

Achse: {} 0 {} oral-aboral, 1 a-p, 3 a-p, 3 a-p, 3

Bauplan-Diversität in Korrelation zur Anzahl der Hox-Gene


Trox-2 Antisense; NBT/X-Phos.-Färbung

I-------------------------I

150 µm

Trox-2/Aktin Expression bei Trichoplax adhaerens:

Aktin Antisense; NBT/X-Phos.-Färbung

Aktin Expression in fast

allen Zellen Trox-2 Expression in

distinkter Ringform



I-------------------------I

150 µm

Trox-2 Expression bei Trichoplax adhaerens: Trox-2 Expression in

distinkter Ringform I------------I

150 µm

Trox-2 Antisense; FITC-markiert

Histologischer Schnitt; (S. Sagasser)



Trox-2 Expression bei Trichoplax adhaerens:

Trox-2 Expression in regenerierendem Gewebe

Detail-Ansicht

I------------------I

150 µm


Gen-Inhibition mit RNA-Interferenz

&

Morpholino Antisense Oligos

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

85

90

95

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

gesV1grün: H2O Kontrolle

blau: RNAi Kontrolle

rot: Trox-2 RNAi

Keine (vegetative) Reproduktion Trox-2- Inhibition:

Versuchsdauer (Tage)


Thank you!

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