image: Bug embryos (Tribolium castaneum) during the formation of their three-dimensional body structure view more
Credit: Siegfried Roth
Der bislang als einzigartig für die Fruchtfliege Drosophila melanogaster angenommene Signalweg Fog, der die dreidimensionale Entwicklung des Fliegenkörpers steuert, findet sich auch in anderen Insekten wie Käfern, Grillen und Wanzen wieder. Der Signalweg ist damit mutmaßlich in allen Insekten angelegt und muss zum evolutiven Ursprungsrepertoire der Gattung Insekten zählen, also sehr alt sein. Das ist das Ergebnis einer grundlagenwissenschaftlichen Studie von Professor Dr. Siegfried Roth vom Institut für Zoologie der Universität zu Köln, die unter dem Titel Fog signaling has diverse roles in epithelial morphogenesis in insects in eLife veröffentlicht ist.
Für die Erforschung von Fog als zentralem Schaltapparat in der sogenannten Morphogenese, dem Entstehen der körperlichen Erscheinung der Drosophila, erhielten Christiane Nüsslein-Volhard, Eric Wieschaus und Edward B. Lewis 1995 den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin. Der Kölner Zoologe Roth fand nun heraus, dass Fog keinesfalls exklusiv für Drosophila gilt. Roth konnte mithilfe von echtzeitlicher molekularer Bildgebung zudem zeigen, dass der Signalweg auch Funktionen über die Morphogenese hinaus erfüllt.
Unsere Erkenntnisse tragen zu einem besseren Verständnis bei, woher die Drosophila kommt und wie sie sich in der Evolution entwickelt hat. Im Vergleich mit anderen Insekten können wir deutlich sehen, dass die Drosophila im Laufe der Zeit Funktionen verloren hat, so Professor Roth. Ebenso können wir sehen, dass sowohl die Metamorphose betreibenden Insekten als auch die, die keine Metamorphose betreiben, Fog in sich angelegt haben. Sie müssen sich mit der Zeit erst in auseinandergehende Zweige entwickelt haben. Die körperliche Entwicklung von Insekten wird bei einigen Insekten durch Verpuppung betrieben (Bsp. Schmetterling) und läuft grundsätzlich anders als die Entwicklung in Eiern (Bsp. Heuschrecke).
In der Studie hatten Roth und ein internationales Team die embryonale Entwicklung der Drosophila zunächst mit einem nicht näher mit der Drosophila verwandten Insekt, dem Rotbraunen Reiskäfer Tribolium castaneum, verglichen. Später verglichen sie die Ergebnisse auch noch mit einer Wanze und einer Grillenart. Unsere Ergebnisse zeigen, dass der Signalweg Fog eine uralte Rolle bei der frühen embryonalen Morphogenese bei Insekten spielt und grundsätzlich für die Bildung von Hautschichten benötigt wird, sagt Roth.
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