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Molekulare Evolution der Euglenozoa

Prof'in Dr. Gela Preisfeld, Dr. Nadja Dabbagh, M.Sc. M.Ed. Onur Baltaci

Die Euglenozoa bilden eine morphologisch und molekular sehr divergente Gruppe von begeißelten Protisten mit den drei Monophyla Kinteoplastida, Diplonemida und Euglenida, sowie der bisher keinem Monophylum zuzuordnenden Spezies Postgaardi. Obwohl die drei Gruppen morphologisch gut voneinander zu trennen sind, bleibt das Schwestergruppenverhältnis auf molekularsystematischer Ebene unklar. Dieses findet seine Erklärung in den hoch gesättigten Sequenzen der ribosomalen Gene, in denen zu wenig phylogenetische Information vorhanden ist, um zuverlässige Analysen durchführen zu können. Wir konnten dieses anhand von Spektralanalysen belegen.

Euglenida:

Die Euglenida stellen eine sehr heterogene, sich ausschließlich vegetativ vermehrende Gruppe von Flagellaten mit kosmopolitischer Verbreitung dar. Neben phototrophen (Photosynthese betreibend), osmotrophen (Ernährung durch Aufnahme gelöster Substanzen) und phagotrophen Formen (Ernährung durch Aufnahme fester Substanzen, i.e. Bakterien, einzellige Eukaryoten) kommen auch solche vor, die endozoisch leben.   

Euglenida werden sowohl von Botanikern - als Euglenophyta unter den Algen - als auch von Zoologen - als Euglenida in den Zooflagellata - klassifiziert. Grundsätzlich sind die Euglenida mit zwei Geißeln ausgestattet und beweglich, aber einige sind zu zeitweise sessiler Lebensweise übergegangen, z.B. Colacium, andere haben eine Geißel völlig verloren oder zu einem kurzen Stab reduziert, der das Reservoir nicht verlässt.

Durch eine Reihe von Merkmalen zeichnen sie sich als eine wohl definierte Gruppe aus, wobei auf molekularsystematischer Ebene sowohl die Monophylie der Euglenida als auch das Schwestergruppenverhältnis nur schwache Unterstützung erhalten. Anstelle einer Zellwand besitzen sie eine Pellikula aus proteinreichen, undulierenden Streifen, die von einer Schicht Mikrotubuli unterlegt ist. Je nach Dicke der epiplasmatischen Proteinschicht können die Zellen ihre Form entweder ständig verändern wie Euglena (euglenoid movement) oder stets rigide sein, wie Petalomonas.

The swapped symbiont: Molekulare Identifizierung von symbiontischen Dinoflagellaten in Nudibranchia (Mollusca)

Prof'in Dr. Gela Preisfeld, Dr. Sabrina Bleidißel

Die Nudibranchia werden auf Grund ihrer mannigfaltigen Formen und Farben auch als “Schmetterlinge der Meere“ bezeichnet. Sie sind die größte Gruppe der Ophistobranchia und beinhalten mehr als 2000 bzw. bis zu 5000 Arten. Der Name Nudibranchia bedeutet auch Nacktkiemer und lässt sich auf das Fehlen der Mantelhöhle zurückführen. Ein weiteres Kennzeichen ist der Verlust der Schale während der Entwicklung.

Sie sind in allen Weltmeeren zu finden, hauptsächlich im küstennahen Flachwasser. Bis auf eine Art im Baikalsee Anylodoris, vergleiche Grzimeks Tierleben, sind sie ausschließlich marin. Nur wenige Arten dringen bis ins Brackwasser vor. An dieser Stelle sei erwähnt, das die Monophylie der Nudibranchia weiterhin umstritten ist.

Die Nudibranchia lassen sich in mehrere Gruppen unterteilen, von denen eine, die Aeolidoidea, im Interesse dieser Arbeit steht. Die Aeolidoidea sind wie die anderen Nudibranchia, eine hochspezialisierte Gruppe. Sie besitzen keine echten Kiemen, sondern haben andere Strukturen für die Atmung entwickelt. Auf Grund ihrer langen Forstsätze auf dem Rücken, welche als respiratorisches Organ dienen, werden sie als “Fadenschnecken“ bezeichnet. Die Fortsätze werden auch Cerata genannt (Abbildung 1 und 2). In diese Cerata zieht jeweils ein langer Ast der Mitteldarmdrüse, welcher am distalen Ende in einen Cnidosack mündet. Beim Cnidosack handelt es sich um eine sackförmige Struktur, in welcher funktionsfähige Cniden gespeichert werden. Die Cniden werden mit der Nahrung aufgenommen und eingelagert. Bei Gefahr oder Angriff durch einen Feind sind sie in der Lage diese Cniden zu ihrer eigenen Verteidigung einzusetzen. Sie strecken dem Feind ihre fadenartigen Anhänge, welche bei Gefahr abgeworfen werden können, entgegen. Dann entlädt sich der Cnidosack und die explodierenden Cniden nesseln den Angreifer. Bis heute ist der Mechanismus dieser Entladung nicht geklärt.

Außerdem gibt es auch Vermutungen darüber, das der Cnidosack innerhalb der Aeolidoidea, beispielsweise bei Phyllodesmium, nicht zur Verteidigung dient. Die Phyllodesmium Arten zeichnen sich durch eine kryptische Körperform aus, welche einen Schutz gegen Feinde bietet.

Einige Gattungen der Aeolidoidea lagern Zooxanthellen ein, mit denen sie symbiotische Beziehungen eingehen. Dabei profitieren die Aeolidoidea von der photosynthetischen Aktivität der Zooxanthellen.
In der Promotion soll die Symbiose zwischen den zooxanthellaten Aeolidoidea und ihren Symbionten näher untersucht werden. Da die Aeolidoidea die Symbionten aus ihrer Nahrung bekommen, ist es ein erstes Ziel, die Symbionten in den Futterorganismen, wie auch in den Aeolidoidea selber zu identifizieren.

Einfluss der Lebensbedingungen auf Wachstum und Biologie der Salmoniden in der Wupper

Prof'in Dr. Gela Preisfeld, Dr. Cora Berger

Die Wupper fließt als ursprüngliches Salmonidengewässer durch NRW. Salmoniden besiedeln klare, kühle und O2-reiche Gewässer mit starker Strömung und stellen hohe Ansprüche an die Gewässergüte. Temperaturschwankungen oder ein Temperaturanstieg gefährden ihren Bestand. Anthropogene Einflüsse wie die Warmwassereinleitungen von Heizkraftwerken und Kläranlagen haben die Fischfauna in der Wupper verändert - daher dominieren an vielen Probestellen nicht Salmoniden, sondern Cypriniden den Fluss. Zwar hat sich die Temperatur seit der Einführung des Temperaturmanagements im Jahr 2009 und der Ausschaltung eines Heizkraftwerkes im Jahr 2013 in den Sommermonaten verbessert, allerdings liegen die Werte zur Reproduktionszeit der Salmoniden bzw. zur Zeit des Schlupfes nach wie vor im kritischen Bereich. Dies zeigen die Auswertungen der physikochemischen Parameter im Jahresvergleich.

Als Alternative zum traditionellen fin-clipping eignen sich Mukusproben für molekularbiologische Analysen und werden zum Nachweis von Saprolegnia spp. eingesetzt. Die Saprolegniales gehören zu den Oomyceten (Eipilzen) innerhalb der Stramenopila. Zu diesen gehören neben den Braunalgen und Diatomeen auch verschiedene andere eukaryotische Protisten. Oomyceten sind Echten Pilzen sehr ähnlich: Sie bilden ein fadenförmiges Myzel aus Hyphen. Dabei treten baumwollähnliche Strukturen zunächst am Kopf, der Adipose oder der Kaudalen auf. Das Myzel breitet sich anschließend von der ursprünglichen Stelle der Infektion über den Körper aus. Ungeachtet der Gattung oder Art werden alle Saprolegniaceae als potentielle Fischpathogene gesehen, die für signifikante Pilzinfektionen an Fischen verantwortlich sind. Saprolegnia spp. kommen ubiquitär vor: Die Sporen sind im Süß- und Brackwasser, sowie feuchteren Böden zu finden.

Die Analysen von Schuppenproben haben gezeigt, dass die in der Wupper beprobten Salmoniden eine auffällige Altersverteilung im gesamten Flussverlauf haben. Ergänzend wurden Proben aus Seitenarmen der Wupper genommen und verglichen.

Nach wie vor bilden Salmoniden keine stabile Population, so dass regelmäßig Besatzmaßnahmen durchgeführt werden müssen, um den Bestand zu stützen. Aktuell werden populationsgenetische Studien durchgeführt, um die Populationen in den unterschiedlichen Fließgewässern miteinander zu vergleichen. Hierbei steht einerseits der Einfluss der Warmwasserproblematik im Hinblick auf die Entwicklung der Population im Fokus, andererseits wird die genetische Variabilität untersucht.

 

Der Ciliat Tetrahymena pyriformis als biologischer Filter in Kläranlagen

Prof'in Dr. Gela Preisfeld, Sebastian Scherdin

Informationen folgen in Kürze.

Link zu BUW OUTPUT, Ausgabe 16/2016