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Dispergierung / Reaggregation in der frühen Entwicklung der jährlichen Killifische: Phylogenetische Verteilung und evolutionäre Bedeutung eines einzigartigen Merkmals
Entwicklungsbiologie Online verfügbar am 21. Juli 2018
Dispersion/reaggregation in early development of annual killifishes: Phylogenetic distribution and evolutionary significance of a unique feature
Dispergierung / Reaggregation in der frühen Entwicklung der jährlichen Killifische: Phylogenetische Verteilung und evolutionäre Bedeutung eines einzigartigen Merkmals
Höhepunkte • Die disperse Phase der jährlichen Killifische wird im Zusammenhang mit neueren physiologischen und Entwicklungsstudien diskutiert.
• Unterschiedliche Zellverhalten der tiefen Blastomeren werden auf der Grundlage der jüngsten phylogenetischen Analyse hervorgehoben und diskutiert.
• Jährliche Killifische sind wertvolle Modelle, um das Evo-Devo der Zelldispersion und des Zellaggregats in Wirbeltierembryonen zu untersuchen.
Abstrakt
Jährliche Killifische sind Mitglieder der Aplocheioidea und leben in ephemeren Lebensräumen, die während der Trockenzeit regelmäßig austrocknen und während der Regenzeit wieder auffüllen. Populationen dieser Fische überleben die Trockenzeit, indem sie trockenresistente Diapausiereier erzeugen, die im Substrat vergraben sind. Wenn sich der Pool während der Regenzeit wieder füllt, schlüpfen die Jungtiere, wachsen schnell und vermehren sich, bis der Pool in der nächsten Trockenzeit wieder austrocknet. Die Assoziation mit solchen unberechenbaren Habitaten hat zur Entwicklung einer Vielzahl von Entwicklungsadaptionen geführt, wie z. B. einer dispersen Reaggregationsphase der tiefen Blastomeren, drei möglichen Diapausenstadien, extremer Toleranz gegenüber hohem Salzgehalt und Anoxie, einem effizienten DNA-Reparatursystem und einem extrem Kurze Lebensdauer.
Hier besprechen wir den Verlauf der Dispersed / Reaggregationsphase, ihre Entwicklung und phylogenetische Verteilung und Diversität innerhalb der Aplochoiloidea. Das Phänomen der Blastomerdispersion / Reaggregation bei diesen Fischen wurde erstmals in den 1960er und 1970er Jahren beschrieben. Blastomere der meisten Knochenfische segmentieren sich in drei Gruppen, die die umhüllende Zellschicht, die Eigelbsynzytialschicht und die tiefen Blastomere bilden, die den Embryo selbst bilden werden. Wenn die Epibolie beginnt, bilden die tiefen Blastomeren eine mehr oder weniger zusammenhängende Zellschicht mit einem sogenannten Embryonalschild an ihrer Randzone, die den Bereich markiert, in dem die Gastrulation stattfindet. Bei den jährlichen Killifishes trennen sich die tiefen Blastomeren, wenn die Epibolie beginnt, und verteilen sich, wenn die Epibolie beginnt. Nachdem die Epibolie abgeschlossen ist, die tiefen Blastomeren sind zufällig verteilt und wandern über die gesamte umhüllende Zellschicht. Nach einigen Tagen beginnen sie sich wieder zu vereinigen und bilden den eigentlichen Embryo, der mit der Gastrulation beginnt. Der evolutionäre Ursprung und der Mechanismus, der hinter diesem besonderen Entwicklungsweg steckt, hat die Entwicklungsbiologen seit fast 50 Jahren verwirrt. Einige dieser jährlichen Killifishes (Nothobranchius furzeri , Austrofundulus limnaeus , Austrolebias charrua und Austrolebias bellottii ) sind in Studien zur Entwicklungsphysiologie, Alterung und Stresstoleranz zu Modellorganismen geworden. Dies hat zur Etablierung moderner genetischer Techniken wie Transgenese und Zellschicksalskartierung geführt, die nun genutzt werden, um Fragen nach dem Ursprung und den Mechanismen hinter der Ausbreitungs- / Reaggregationsphase zu klären.