Molekulare Analyse der Diversifizierung von Spinnwarzen in Spinnen

• Antragsteller: Dr. Matthias Pechmann
• Fachliche Zuordnung: Evolutionäre Zell- und Entwicklungsbiologie der Tiere
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 537960802

Mit mehr als 51.000 beschriebenen rezenten Arten, gehören Spinnen zu einer der artreichsten Gruppen der Gliederfüßer (Arthropoda). Spinnen gehören zu den Kieferklauenträgern (Chelicerata), welche die Schwestergruppe zu den Mandibel tragenden Arthropoden (Mandibulata; Tausendfüßer, Krebstiere und Sechsfüßer) darstellt. Mit dem Prosoma (Vorderkörper), dem Opisthosoma (Hinterleib) und den acht Beinen, sind Spinnen gut von den meisten anderen Arthropoden zu unterscheiden. Das Opisthosoma der Spinnen trägt einige stark spezialisierte Gliedmaßen, die sich während der Embryonalentwicklung zunächst als kleine Knospen am zweiten bis fünften opisthosomalen Segment ausbilden. Die Knospen des zweiten und dritten opisthosomalen Segments bilden sich im weiteren Verlauf der Embryogenese zu den Atmungsorganen um. Im Gegensatz dazu entwickeln sich aus den Knospen des vierten und fünften opisthosomalen Segments die Spinnwarzen, welche für die Absonderung der Seide benötigt werden, welche für die meisten Spinnen lebensnotwendig ist. Spinnen verwenden Seide um Beute zu fangen, ein Netz oder einen Unterschlupf zu bauen, zur Kommunikation oder sich mit dem Wind forttragen zu lassen. Die meisten Spinnenweibchen investieren zudem viel Energie um einen Kokon zu produzieren, welcher die abgelegten Eier umgibt und diese so vor dem Austrocknen und vor mechanischer Beschädigung schützt. Während manche Arten den Kokon mit sich herumtragen sind andere Arten dazu in der Lage besondere Seide zu produzieren, welche zur Tarnung des Kokons eingesetzt wird. Beide Verhaltensweisen dienen dazu die Nachkommen vor Räubern zu schützen. Unterschiedliche Spinnenfamilien weisen oft eine unterschiedliche Anzahl und Morphologie der Spinnwarzen auf. Interessanterweise konnte bereits gezeigt werden, dass die Spinnwarzenknospen mancher Spinnenarten embryonal nur vorrübergehend als rudimentäre Strukturen vorhanden sind und im Verlauf der weiteren Embryonalentwicklung wieder zurückgebildet werden. Allerdings sind die molekularen Mechanismen, welche an der Ausbildung der Formenvielfalt bzw. der Anzahl der Spinnwarzen beteiligt sind, weitgehend unbekannt. In der hier vorgeschlagenen Studie planen wir mittels einer Gesamt-Transkriptom-Sequenzierung (RNA-Seq) der unterschiedlichen Spinnwarzen verschiedener Spinnen, relevanten Gene zu identifizieren, welche für die Diversifizierung der Spinnwarzen verantwortlich sind. Die durch diese Methode identifizierten Gene werden wir im Anschluss auf ihren Expressionsort und ihre Funktion näher analysieren. Insgesamt zielt unsere Studie darauf ab, die molekularen Mechanismen zu identifizieren, welche für die Anzahl, die Identität und Aufrechterhaltung und der Morphologie der Spinnwarzen verantwortlich sind, jene Strukturen, die für die Evolution und die Anpassungsprozesse dieser faszinierenden Tiere von grundlegender Bedeutung waren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortliche: Professor Dr. Nikola-Michael Prpic-Schäper; Dr. Philipp Schiffer