Transgenerationale phänotypische Plastizität: Kardiorespiratorische Physiologie des parthenogenetischen Marmorkrebses als Modelsystem

• Antragsteller: Dr. Torben Göpel
• Fachliche Zuordnung: Biochemie und Physiologie der Tiere
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 438130889

Im Rahmen dieses Projektes soll phänotypische Plastizität, also die Ausbildung unterschiedlicher Phänotypen desselben Genotyps, bei physiologischen Parametern des kardiorespiratorischen Systems untersucht werden. Phänotypische Plastizität wird als mögliche „Übergangslösung“ hypothetisiert, bis evolutive Anpassung stattfinden kann, und stellt somit ein wichtiges evolutives Phänomen dar. Als Modell soll die Kreislauf- und Atmungsphysiologie des parthenogenetischen Marmorkrebses, Procambarus fallax f. virginalis untersucht werden. Diese (ausschließlich weiblichen) Tiere, produzieren genetisch identische Nachkommen und eignen sich daher besonders zur Untersuchung von phänotypischer Plastizität. Um Effekte von Plastizität in der kardiorespiratorischen Physiologie auszulösen, werden Individuen in ihrer frühen Ontogenese verschiedenen Umweltstressoren (Hypoxie, erhöhte Wassertemperatur, Wasserverschmutzung mit polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen) ausgesetzt, um in späteren Stadien deren Auswirkungen auf physiologische Parameter (Herzfrequenz, Herzschlagvolumen, Herzzeitvolumen, Sauerstoffverbrauch) zu untersuchen und mit der Kontrollgruppe (aufgewachsen unter optimalen Bedingungen) zu vergleichen. Herzfrequenz, Herzschlagvolumen und Herzzeitvolumen werden dabei mithilfe von Videosequenzen bestimmt. Die Messung des Sauerstoffverbrauchs findet in speziellen Messkammern mit einem optischen Fluoreszenz-Sauerstoffmesssystem statt. Neben den intragenerationalen Effekten von phänotypischer Plastizität soll die transgenerationale Weitergabe dieser plastischen Parameter untersucht werden, die aufgrund von Erkenntnissen bei anderen Arten auch hier vermutet wird. Dazu werden dieselben physiologischen Parameter bei den Nachkommen, welche anders als ihre Muttertiere den Umweltstressoren selbst nicht ausgesetzt wurden, ebenfalls untersucht und mit der Kontrollgruppe verglichen. Dabei soll gezeigt werden, dass phänotypische Plastizität in der Physiologie des kardiorespiratorischen Systems ein interessantes Phänomen ist, welches zur Anpassung an schnell veränderte Umweltparameter führen kann.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr. Warren Burggren