Evolution und Entwicklung eines neuartigen, temporären Gewebes (Plug) bei Reisfischen

Bauchbrütende Reisfische

Reisfische (Beloniformes: Adrianichthyidae) sind kleine Süßwasserfische, die in Süd-, Südost- und Ostasien heimisch sind. Die meisten Arten haben eine spezielle Fortpflanzungsstrategie, das Transferbrüten: das Weibchen trägt die befruchteten Eier vorübergehend hinter den Bauchflossen, bevor sie schließlich ins Wasser abgegeben werden. Dagegen steht das Bauchbrüten, ein Merkmal, das offenbar zweimal unabhängig innerhalb zweier Reisfisch-Linien (Oryzias und Adrianichthys), beide endemisch auf Sulawesi (Indonesien), entstanden ist: die Eier haften mehrere Wochen am Körper des Weibchens, bis die Larven schlüpfen. Diese verlängerte Brutpflege erfordert ausgeprägte physiologische und Verhaltensanpassungen. Bemerkenswert ist die Entwicklung eines neuartigen, vorübergehenden Gewebes, des sogenannten Plugs, im Fortpflanzungstrakt des Weibchens während der Brutzeit. Er verankert  die Eier und erfüllt vermutlich noch weitere Funktionen. Daten unserer Forschungsgruppe deuten darauf hin, dass die Bildung des Plugs durch eine modifizierte Entzündungsreaktion initiiert wird und Ähnlichkeiten mit der Granulombildung aufweist.

Aufgaben

In diesem Projekt untersuchen wir die Entstehung und die evolutionären Ursprünge des neuartigen, temporären Gewebes, des sog. „Plug“. Um zu verstehen, wie Modifikationen im Fortpflanzungssystem das Bauchbrüten ermöglichen, vergleichen wir die Anatomie des weiblichen Fortpflanzungstrakts in verschiedenen Brutstadien bei Bauch- als auch bei Transferbrütenden Arten beider Linien (Oryzias und Adrianichthys) .
Dazu wenden wir moderne molekularbiologische Methoden an: Einzelzell-RNA-Sequenzierung (scRNA-seq) nutzen wir zur Charakerisierung der  spezifischen Zellpopulationen des Plugs. Räumlich aufgelöste Transkriptomik (SRT) nutzen wir, um die Genexpressionsmuster entlang histologischer Schnitte des weiblichen Fortpflanzungstrakts von Oryzias eversi mit hoher räumlicher Auflösung abzubilden.

Von Immunität zu Innovation: Die Rolle von Entzündungsprozessen bei der Fortpflanzung von Reisfischen

Mit diesem integrativen Forschungsansatz verfolgen wir das Ziel, die zellulären und molekularen Mechanismen aufzuklären, die der Bildung des Plugs sowie dem Bauchbrüten bei Reisfischen zugrunde liegen. Darüber hinaus untersuchen wir, inwieweit modifizierte Immunprozesse zur Entstehung und evolutionären Etablierung dieser neuartigen Fortpflanzungsstrategie beigetragen haben könnten. Unsere Ergebnisse sollen aufzeigen, welches adaptive Potenzial immunologisch-inflammatorische Mechanismen für die Entstehung evolutionärer Innovationen besitzen.