Herkunft und Entwicklung des Nervensystems

Alle Eumeazoa sind durch ein Nervensystem ausgezeichnet, das es diesen Tieren ermöglicht, schneller und präziser auf Umwelteinflüsse zu reagieren und durch schnelle Reizweiterleitung und -verarbeitung innerhalb des vielzelligen Organismus zu reagieren. Trotz seiner offensichtlichen Wichtigkeit ist der evolutionäre Ursprung des Nervensystems weitgehend im Dunkeln. Das Nervensystem der Bilateria ist sicherlich im gemeinsamen Vorfahren entstanden, da sie viele strukturelle, und molekulare Gemeinsamkeiten aufweisen. Um die frühe Evolution des Nervensystems bei Tieren jedoch nachvollziehen zu können, muss man Vertreter der Nesseltiere (Cnidaria) heranziehen, die die basal abzweigende Schwestergruppe der Bilateria darstellen. Hierfür hat sich in den letzten Jahren die Seeanemone Nematostella vectensis (Cnidaria, Anthozoa) als ein sehr potentes Modellsystem entwickelt. Die Cnidaria weisen trotz ihrer relativ einfachen Anatomie und eines einfach strukturiertem diffusem Nervensystem ein überraschend komplexes genetisches Repertoire auf. Wir planen, in Nematostella Embryonen und Polypen neuronale Vorläuferzellen zu identifizieren und während ihrer Differenzierung zu verfolgen, um zu verstehen, welche molekularen und zellulären Faktoren zur Bildung eines solchen einfachen Nervensystems beitragen. Wir werden hierfür die state-of-the-art Technologien wie gene knockdown, transgenics und in vivo imaging einsetzen, um nachzuvollziehen, wie unterschiedliche Populationen von neuralen Vorläuferzellen mit der neuronalen Diversität im Zusammenhang stehen. Das Technau Labor hat kürzlich eine transgene Linie generiert, in der ein fluoreszenter Reporter unter der Kontrolle des SoxB2-Promoters angesteuert wird. Zudem konnte das Labor einige neuronale Enhancer identifizieren. Dies ermöglicht nun erstmals die Entstehung des Nervensystems in vivo im confokalen Mikroskop zu verfolgen. Schliesslich werden wir eine vergleichende Analyse der neuralen Vorläuferzellen in Nematostella mit anderen Cnidaria und Bilateria durchführen. Dies wird gemeinsame und unterschiedliche Charakteristika des Nervensystems von Cnidaria und Bilateria aufdecken, was uns ermöglicht, den gemeinsamen Vorfahren zu rekonstruieren.