Mikro-Röntgen-Computertomograph
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Unsere Arbeitsgruppe funktionelle Morphologie und Biomechanik beschäftigt sich mit der physikalischen Interaktion von Organismen in ihrer Umwelt. Dabei liegt ein großer Schwerpunkt unserer Arbeit auf Wechselwirkungen zwischen Oberflächen (z.B. Haftung und Reibung, Verklammerung) und auf der Untersuchung von Bewegungsabläufen. Diesen Prozessen liegen meist spezielle anatomische Anpassungen zu Grunde, z.B. in der Anordnung der Muskulatur zur Steuerung von Bewegungen oder das Vorhandensein spezialisierter Haftstrukturen. Mikro-Röntgen-Computertomographie (Mikro-CT) erlaubt es solche anatomischen Anpassungen detailliert zu untersuchen. Als Ergebnis einer Mikro-CT-Untersuchung erhalten wir direkt eine dreidimensionale Computerdarstellung der untersuchten Objekte, in der auch der innere Aufbau sichtbar ist. Somit konnten wir unter anderem die postembryonale Entwicklung der Extremitäten innerhalb der Spinnentiere (Arachnida) untersuchen und erstmalig zeigen, wie sehr große Beutetiere im Bauchraum von Fröschen (Lissamphibia: Anura) platziert sind. Ausgehend von einer detailierten 3D Darstellung der Kopfkapsel, inklusive der Muskulatur, wurde für amerikanische Schaben Periplaneta americana (Blattodea) die Funktionsweise der kauend-beißenden Mundwerkzeuge in Abhängigkeit von der Muskelfaserlänge während der Bewegung modelliert. Des weiteren haben wir Insekten, die während der Kopulation fixiert wurden untersucht und konnten somit zum Verständnis der Evolution der vielfältigen Paarungsorgane innerhalb der Hexapoda beitragen. Dabei haben wir die Funktionsweise der caudalen Fortsätze am Abdomen männlicher Kleinlibellen (Odonata: Zyogptera) während der Paarung beschrieben und wir konnten für die Bodenläuse (Zoraptera) zeigen, wie zwei verschiedene Begattungsstrukturen während der Paarung zusammenspielen. Die hohe Auflösung des Mikro-CT erlaubt es, Strukturen zu untersuchen, die nur wenige Mikrometer groß sind. Somit konnten wir die Papillen auf der Zungenoberfläche von Fröschen erstmalig dreidimensional darstellen und deren Wirkung auf die Klebeeigenschaften von Froschzungen diskutieren. Neben der Computertomographie, kann das Gerät auch als Röntgenmikroskop verwendet werden. In dem Fall werden zweidimensionale Röntgenprojektionen als digitale Bilddaten gespeichert - dies kann auch zur Untersuchung von langsamen Bewegungen lebender Objekte dienen. Wir haben mit dieser Methode in vivo zeigen können, wie Totenkopfschwärmer (Lepidoptera: Sphingidae) durch den Rüssel Luft in den Pharynx einsaugen, die dann genutzt wird, um bei Gefahr einen Warnlaut zu erzeugen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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2014. Structure and mechanical properties of Octopus vulgaris suckers. J R Soc Interface 11: 20130816
Tramacere F, Kovalev A, Kleinteich T, Gorb SN & Mazzolai B
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2014. Two separate intromittent organs in Zorotypus caudelli (Insecta, Zoraptera): a seemingly paradox coexistence of an extremely long and narrow tube and a large spermatophore. Biol J Linn Soc 112: 40 – 54
Matsumura Y, Yoshizawa K, Machida R, Mashimo Y, Dallai R, Gottardo M, Kleinteich T, Michels J, Gorb SN & Beutel RG
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(2015). Functional morphology of the male caudal appendages of the damselfly Ischnura elegans (Zygoptera: Coenagrionidae). Arthropod Structure & Development, 44(4), 289– 300
Willkommen J, Michels J & Gorb SN
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2015. A dung beetle-like leg and its adaptive neural control. Proceedings of Swarm Behavior and Bio-Inspired Robotics
Di Canio G, Stoyanov S, Larsen JC, Hallam J, Kovalev A, Kleinteich T, Gorb SN, Manoonpong P
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2015. Frog tongue acts as muscle powered adhesive tape. Royal Society Open Science 2: 150333
Kleinteich T & Gorb SN
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2015. Functional anatomy of the pretarsus in whip spiders (Arachnida, Amblypygi). Arthropod Structure & Development, 44(6), 524– 540
Wolff JO, Seiter M & Gorb SN
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2015. Functional morphology of the mandibular apparatus in the cockroach Periplaneta americana (Blattodea: Blattidae) – a model species for omnivore insects. Arthropod Systematics & Phylogeny 73: 477 – 488
Weihmann T, Kleinteich T, Gorb SN & Wipfler B
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2015. How to stay on mummy's back: Morphological and functional changes of the pretarsus in arachnid postembryonic stages. Arthropod Structure & Development, 44(4), 301– 312
Wolff JO, Huber SJ & Gorb SN
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2015. The unique sound production of the Death’s head Hawkmoth (Acherontia atropos (Linnaeus, 1758)) revisited. Science of Nature 102: 43
Brehm G, Fischer M, Gorb SN, Kleinteich T, Kühn B, Neubert D, Pohl H, Wipfler B & Wurdinger S
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2015. To have a frog in the throat: micro-CT imaging of anuran prey in Ceratophrys ornata (Anura: Ceratophryidae). Salamandra 51: 209 – 211
Kleinteich T.
