Die Etablierung der Geometrie von Aszidien Embryonen

Die Entwicklung eines Tieres beginnt mit einer einzelnen Zelle, die befruchtet wird. Nach der Befruchtung teilt sich diese Zelle schnell, wodurch mehrere Zellen mit geringerer Größe entstehen. Dabei bleibt Gesamtvolumen des Embryos gleich. Während dieser Zellteilungen bewegen sich die Zellen nicht und sterben auch nicht ab, sondern ihre Anordnung wird allein dadurch bestimmt, wie sie sich teilen - im Folgenden als Zellteilungsmuster bezeichnet. Die Position jeder Zelle ist entscheidend für die Entwicklung des Embryos zum erwachsenen Lebewesen. Deshalb ist es für das Verständnis der Embryonalentwicklung von entscheidender Bedeutung, herauszufinden, wie die Zellposition gesteuert wird. Im Laufe der Jahre haben Wissenschaftler mehrere Faktoren identifiziert, die beeinflussen, wie sich die Zellen teilen. Dazu gehören zelluläre Faktoren wie Moleküle, die bestimmen, wie und wann sich Zellen teilen und wie sie zusammenkleben, sowie physikalische Faktoren wie die Steifigkeit von Zellen und allgemeine Energieprinzipien. Es ist jedoch noch unklar, wie all diese Faktoren in einem Embryo zusammenwirken. Verschiedene Spezies wie Menschen, Fische und wirbellose Tiere weisen eine große Vielfalt an Zellteilungsmustern auf. Dies wirft die Frage auf, warum ähnliche Faktoren bei verschiedenen Tieren zu unterschiedlichen Ergebnissen führen können. Mein Projekt wird unser Verständnis dafür verbessern, wie diese zellulären und physikalischen Faktoren zusammenwirken, um das Zellteilungsmuster zu bestimmen. Ich werde die Seescheide Phallusia mammillata verwenden, da ihre Embryonalentwicklung sehr robust ist und sie den Vorteil haben, dass ihre Embryonen völlig transparent sind. Mit Hilfe von verschiedenen zellulären, molekularen und biophysikalischen Labortechniken werde ich die Entwicklung des Seescheidenembryos charakterisieren. Mithilfe dieses Wissens werde ich ihre Entwicklung manipulieren um zu verstehen, wie verschiedene molekulare und physikalische Faktoren ihre Entwicklung beeinflussen. Parallel dazu werden wir zusammen mit theoretischen Wissenschaftlern Vorhersagen darüber treffen, wie die verschiedenen Faktoren das Zellteilungsmuster beeinflussen. Schließlich werde ich Methoden anwenden, die einen Embryo in einzelne Zellen zerlegen, um diese dann anders als ursprünglich wieder zusammenzusetzen. Dies wird mir helfen zu verstehen, wie eine falsche Zellpositionen zu falschen Zellteilungsmustern und Entwicklungsfehlern führen können. Dieser interdisziplinäre Ansatz, der zelluläre und molekulare Labortechniken mit physikalisch- theoretischen Ansätzen kombiniert, wird der Schlüssel sein um zu verstehen, wie das Zellteilungsmuster während der Embryonalentwicklung gesteuert wird. Mein Projekt wird einen Beitrag zur Forschung auf dem Gebiet der Entwicklungsbiologie leisten und dazu beitragen, die grundlegenden Prinzipien der Embryonalentwicklung zu verstehen.