Comparative aspects of persistent neurogenesis in the central olfactory pathway of adult malacostracan crustaceans.
Evolutionary Cell and Developmental Biology (Zoology)
Final Report Abstract
Lebenslang persistierende Neurogenese ist ein fester Bestandteil des olfaktorischen Systems bei reptanten Dekapoden. Dabei generiert das deutocerebrale proliferative System über die Larvalphase hinaus neue Neuronen, die in die bestehenden neuronalen Netzwerke der deutocerebralen chemosensorischen Loben (auch „olfaktorische Loben“) integriert werden. Während in zahlreichen Studien die phänotypische Ausprägung, der zelluläre Mechanismus zur Umsetzung adulter Neurogenese und deren regulierende Faktoren umfassend untersucht und zum Teil kontrovers diskutiert wurden, ist über die phylogenetische Verbreitung in anderen Taxa der Malacostraca („Höhere Krebse) nichts bekannt. Daher wurden im Rahmen der vorliegenden Arbeit verschiedene Vertreter aus Malakostrakentaxa mit unterschiedlicher phylogenetischer Position untersucht und unter evolutionären Aspekten diskutiert. Wie gezeigt werden konnte, ist adulte Neurogenese vermutlich ein plesiomorphes Merkmal der Eumalacostraca, welches in Vertretern der Euphausiacea („Leuchtgarnelen“) und Peracarida („Ranzenkrebse“) reduziert wurde. In Abhängigkeit von der zugrunde gelegten Verwandtschaftshypothese ist die Reduktion der persistierenden Neurogenese entweder mehrfach unabhängig (konvergent) erfolgt oder ein apomorphes Merkmal eines Monophylums aus Euphausiacea und Peracarida. Dagegen ist innerhalb der Decapoda eine Ausdehnung und strukturelle Erweiterung des deutocerebralen proliferativen Systems feststellbar. Um einen möglichen Zusammenhang zur Komplexität und Bedeutung des olfaktorischen Systems zu überprüfen, wurden zusätzlich die neuroanatomischen Merkmale von Vertretern der Decapoda und der Peracarida (am Beispiel der Amphipoda) vergleichend betrachtet. Dabei konnte innerhalb der Decapoda eine Korrelation zwischen der Entwicklung des deutocerebralen proliferativen Systems und der Evolution des akzessorischen Lobus bei Vertretern der Reptantia sowie dessen Reduktion in der Gruppe der Meiura, zu denen die Vertreter der Brachyura („Echte Krabben“) und Anomura („Mittelkrebse“) gehören, festgestellt werden. Basierend auf diesen Ergebnissen wurden Vermutungen über die im Adultus neu generierten Neuronenklassen und somit über die Funktion adulter Neurogenese aufgestellt. In allen anderen untersuchten Taxa der Malacostraca konnte dagegen keine zwingende Korrelation mit der Komplexität des olfaktorischen Systems festgestellt werden.
Publications
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(2016) A possible role for the immune system in adult neurogenesis: new insights from an invertebrate model. Zoology 119(2):153-157
Harzsch S, von Bohlen und Hallbach O
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(2017) Brain architecture of the Pacific White Shrimp Penaeus vannamei Boone, 1931 (Malacostraca, Dendrobranchiata): correspondence of brain structure and sensory input? Cell and Tissue Research 369(2): 255–271
Meth R, Wittfoth C, Harzsch S
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(2018) Adult neurogenesis in the central olfactory pathway of dendrobranchiate and caridean shrimps: new insights into the evolution of the deutocerebral proliferative system in reptant decapods. Developmental Neurobiology 78(8): 757-774
Wittfoth C, Harzsch S
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(2019) The “amphi”-brains of amphipods: new insights from the neuroanatomy of Parhyale hawaiensis (Dana, 1853). Frontiers in Zoology 16:30
Wittfoth C, Harzsch S, Wolff C, Sombke A
