Genomdynamik in Kopffüßlern und ihre Funktion

Komplexes Verhalten, Entwicklung und Morphologie der Kopffüßler (Oktopus, Kraken, Nautilus) sind faszinierend sowohl aus der Sicht der Wissenschaft als auch in der Öffentlichkeit. Die frühesten Zivilisationen zeigten schon Interesse an (oder Furcht vor) Kopffüßlern und insbesondere dem Oktopus. In letzten Jahren rückten sie ins Rampenlicht der Öffentlichkeit als intelligente und agile Tiere, denen auch übernatürliche Fähigkeiten zugeschrieben wurden (z.B. Paul der Oktopus). Mit der Sequenzierung des ersten Kopffüßler- Genoms (Oktopus), öffnet sich diese Tiergruppe auch der molekular-biologischen Forschung. Unsere Genom- Studie zeigte hohe Reorganization des Oktopus-Genoms, hinweisend auf die vielen Veränderungen und Innovationen der Genome der Ur-Kopffüßler. Dieser Antrag nutzt den etablierten Modelorganismus, den Hawaiian bobtail squid Euprymna scolopes, um anhand dessen verbesserten Genominformationen zum ersten Mal Rückschlüße auf die genomischen Veränderungen auf der Chromosomalen-Ebene in den Vorfahren der Kopffüßler zu ziehen. Mit den Werkzeugen der funktionellen Genomik, die im Rahmen dieses Antrags etabliert werden, können die unterschiedlichen Gencluster, die die Kopffüßler von anderen Tiergruppen am meisten unterscheiden, funktionell untersucht werden. Zusammen mit einer Expressionstudie kann die Rolle der einzelnen Gene in diesen Clustern während der Entwicklung beobachtet werden und ihr Beitrag zu den Organ oder Zelltyp-Innovationen in Kopffüßlern studiert werden. Die Studie erlaubt uns die Evolution der Neuigkeit auch im allgemeinen Kontext der Vielzeller Evolution zu studieren, da wir vergleichende Daten zu Genomevolution in vielen anderen Tiergruppen (u.a., Vertebraten und Mensch) besitzen.

Das Projekt befasste sich mit der Etablierung genomischer Werkzeuge für Kopffüßer. Als Hauptmodellsystem wurde der hawaiianische Bobtail-Tintenfisch Euprymna scolopes verwendet. Das Projekt führte zu mehreren Publikationen, die auch in österreichischen Zeitungen und Medien aufgegriffen wurden. Eines der wichtigsten Ergebnisse des Projekts ist die Beobachtung, dass die Genome von Kopffüßern anders organisiert sind als viele andere Tiergenome. Insbesondere die Genome von Tintenfischen und Kraken enthalten viele neuartige "Nachbarschaften" von Genen, die zum ersten Mal in der Evolution auftauchen. Diese Gene können miteinander interagieren und sind in mehreren Geweben von Kopffüßern, einschließlich des Nervensystems, aktiv. Die Kenntnis solcher neuartiger Regionen kann uns somit weiter helfen zu verstehen, wie die Kopffüßergenome funktionieren.