Das Hämocyanin zweier lebender Fossilien: Nautilus pompilius und Nucula nucleus

Als erste vollständige cDNA-Sequenz eines Muschel-Hämocyanins wurde das Nucula nucleus-Hämocyanin (NnH) sequenziert. Es besteht aus den beiden Isoformen NnH1 und NnH2, die eine Identität von etwa 61 % aufweisen. Beide sind aus acht funktionellen Domänen a-h aufgebaut, von denen die C-terminale Domäne h jeweils eine Extension von etwa 100 Aminosäuren besitzt. Auf Sequenzebene weist das Muschel-Hämocyanin eine eigentümliche Deletion im Bereich der ersten Kupferbindungsstelle und eine auffällig niedrige Anzahl an potentiellen N-Glykosylierungsstellen auf. Genomische Teilsequenzen bestätigen die Konservierung der Linkerintrons in Phase und Position, was bei den internen Introns nicht zu erkennen ist. Letztere konnten in den für die Domänen NnH1-d, NnH1-e und NnH2-c codierenden Genabschnitten nachgewiesen werden. Einen neuen Aspekt lieferte das interne Intron in NnH2-c, da es nur in einer der beiden Isoformen vorkommt. Das zweite sequenzierte Hämocyanin stammt von dem „lebenden Fossil“ Nautilus pompilius (NpH). Es wurde sowohl auf cDNA- als auch auf genomischer Ebene vollständig sequenziert und besteht aus sieben funktionellen Domänen, wobei die C-terminale Domäne h fehlt. Zu seinen Eigentümlichkeiten gehört neben 13 potentiellen N-Glykosylierungsstellen, von denen sich zwei innerhalb von Linkerregionen befinden, eine Deletion im Bereich der ersten Kupferbindungsstelle von NpH-g. Neben den konservierten Linkerintrons liegt ein Intron innerhalb des Signalpeptids sowie in den Genabschnitten für NpH-a und NpH-g. Dagegen ist weder zwischen dem Signalpeptid und NpH-a noch innerhalb der 3’UTR ein Intron vorhanden. Anhand der neuen Sequenzdaten wurde eine phylogenetische Analyse durchgeführt, in der sich die funktionellen Domänen von NnH als Schwestergruppe zu den korrespondierenden Domänen der Gastropoden anordnen. Den Erwartungen entsprechend stellt sich NpH basal innerhalb der Klasse der Cephalopoden. Phylogenetische Analysen mit der vollständigen Hämocyanin-Sequenz lösen die Verwandtschaftsverhältnisse der Klassen zueinander nicht auf, was auf schnelle Radiation schließen lässt. Die Gruppierungen innerhalb der Klassen werden dagegen sehr gut unterstützt. Mittels einer Distanzmatrix wurde eine molekulare Uhr berechnet, für deren Eichpunkt die Cephalopoden-Gastropoden-Aufspaltung vor 520 Millionen Jahren gewählt wurde. Die Entstehung der Acht-Domänen-Untereinheit fand danach vor 732 (± 33) Millionen Jahren statt. Die Trennung der Gastropoda und Protobranchia erfolgte vor 494 (± 50) Millionen Jahren, was mit Fossilfunden der Nuculidae aus dem Ordovicium übereinstimmt. Vor 396 (± 55) Millionen Jahren gingen aus einer Genduplikation die beiden Isoformen des Nucula nucleus-Hämocyanins hervor. Innerhalb der Cephalopoden wurde die Trennung zwischen Nautiloidea und Coleoidea auf 415 (± 24) Millionen Jahre zurückdatiert. Nach Fossildaten liegt der Trennungszeitraum der beiden Gruppen 470 - 400 Millionen Jahre zurück, was gut zu den Hämocyanin-Daten passt.

Differentielle Expression und molekulare Evolution von Mollusken-Hämocyanin

Molekularbiologische und biochemische Untersuchungen an den zwei Gastropoden-Arten Haliotis tuberculata und Haliotis asinina zeigten, dass diese jeweils zwei unterscheidbare Hämocyanin-Isoformen (HtH1/HaH1 und HtH2/HaH2) besitzen, die in unterschiedlichen Mengen in der Hämolymphe vorkommen. In situ-Hybridisierungsversuche an H. asinina ergaben, dass die beiden Hämocyanin-Isoformen sowohl entwicklungsspezifisch als auch gewebsspezifisch exprimiert werden. Die Transkription der Hämocyanin-Gene setzt bereits 9 Stunden nach der Befruchtung ein und ist von diesem Zeitpunkt an in allen Stadien der Larvalentwicklung nachweisbar. Während dieser Entwicklungsphase sind die Expressionsmuster der beiden Isoformen weitgehend überlappend, wohingegen in adulten Tieren in verschiedenen Geweben isoformspezifische Expressionsmuster auftreten. Diese Ergebnisse deuten auf funktionelle Unterschiede der beiden Hämocyanin-Isoformen hin, und somit darauf, dass Hämocyanin neben dem Transport von Sauerstoff noch weitere Funktionen ausüben könnte (Streit et al., 2005). Weiterhin wurden Untersuchungen zur Primär- und Sekundärstruktur der Hämocyanine aus H. tuberculata und zwei weiteren Arten (Megathura crenulata und Aplysia californica) durchgeführt. Von den Vetigastropoden M. crenulata und H. tuberculata konnten die für die beiden Hämocyanin-Isoformen kodierenden cDNA-Sequenzen vervollständigt werden. Von HtH1 und HtH2 wurden zudem die Gensequenzen komplettiert. Die Sequenzen des KLH1-Gens wurden bis auf 24 bp der 5’UTR und die für das Signalpeptid 1 kodierenden 33 bp ermittelt. Erstmals ist es gelungen, Promotorsequenzen von Mollusken-Hämocyanin-Genen zu sequenzieren. Für HtH2 wurden 181 bp und für KLH2 906 bp des Promotors analysiert. Beide Gensequenzen weisen das konservierte Sequenzmotiv der TATA-Box auf. Wie bei H. tuberculata treten auch bei M. crenulata die beiden Isoformen in unterschiedlichen Mengenverhältnissen in der Hämolymphe auf. In den bisher analysierten Sequenzen dieser beiden Gastropoden konnten keine regulatorischen Elemente identifiziert werden, welche die differentielle Expression bedingen könnten. Die Genstruktur des Hämocyanins von A. californica konnte ebenfalls aufgeklärt werden. Die kodierenden Bereiche des AcH-Gens werden durch insgesamt 45 interne Introns fragmentiert. Im Gen liegen neun Insertionspositionen vor, in denen paraloge Introns inserieren. Zudem sind neun Introns ortholog zu internen Introns anderer Mollusken-Hämocyanin-Gene. Im Fall der paralogen und orthologen Introns handelt es sich um sehr ursprüngliche Introns, die bereits vor der Radiation der Mollusken inserierten. Damit widerlegen diese Ergebnisse die bisherige Annahme („Intron late”-Hypothese), der zufolge die Insertion interner Introns erst nach der Trennung der Gastropoden und Cephalopoden eingesetzt haben soll. Im Zuge dieser Sequenzanalysen ergaben sich zudem Hinweise auf die Existenz einer weiteren AcH-Isoform, da 13 Fragmente ermittelt wurden, die in den kodierenden Bereichen Sequenzunterschiede von bis zu 20% zu AcH 1 aufweisen. Die detaillierten Studien der Haliotis-Hämocyanine deckten einen weitreichenden phylogenetischen Informationsgehalt der Hämocyanin-Sequenzen auf. In weiterführenden Analysen wurden Teilsequenzen der Hämocyanin-Gene von 12 verschiedenen Haliotis-Arten amplifiziert. Der daraus rekonstruierte Stammbaum liefert entsprechend spezifischer Indels eine deutliche Auftrennung der Haliotidae in eine nordpazifische und eine europäischaustralasische Abstammungslinie. Anhand dieser Analyse lassen sich der phylogeographische Ursprung der Haliotiden aufzeigen (Streit et al., 2006) und deren Wanderungsbewegungen nachvollziehen. Hämocyanin-Daten wurden des Weiteren für phylogenetische Analysen auf höherem taxonomischem Niveau eingesetzt. Innerhalb der Klasse der Polyplacophoren wurden interfamiliäre Verwandtschaftsverhältnisse rekonstruiert. Für diese Analyse wurden Teilsequenzen der Hämocyanin-Gene 17 unterschiedlicher Arten ermittelt. Die phylogenetische Untersuchung zeigt, dass sich die Polyplacophoren eindeutig in die beiden Ordnungen der Lepidopleurida und Chitonida auftrennen, da die Chitonida eine spezifische „Deletion” aufweisen. Anhand dieses Merkmals kann auch Callochiton bouveti, der diese „Deletion” besitzt und dessen phylogenetische Einordnung bisweilen umstritten war, eindeutig den Chitonida zugeordnet werden. Innerhalb der Chitonida bilden sowohl die Chitonina als auch die Acanthochitonina monophyletische Gruppen.

Foraminifera and microfossil occurence in Late Jurassic sediments of the North and South Atlantic

Biostratigraphical, taxonomical, and palaeocological results were obtained from Oxfordian to Tithonian foraminifers of the Northern and Southern Atlantic Ocean boreholes of the DSDP Legs 1, 11, 36, 41, 44, 50, and 79. An oversight on the cored Jurassic sections of the DSDP Legs 79 and the corresponding foraminiferal descriptions are given. The reddish brown, clayey and carbonaceous Cat Gap Formation (Oxfordian to Tithonian) of the Northern Atlantic Ocean, rich in radiolarians, yields less or more uniform, in most cases allochthonous foraminiferal faunas of Central European shelf character. No Callovian and Upper Tithonian foraminiferaI zones can be established. The zone of Pseudomarssonella durnortieri covers the Oxfordian/Kimmeridgian, the zone of Neobulimina atlantica the Kimmeridgian/Lower Tithonian interval. Characteristic foraminiferal faunas are missing since the Upper Tithonian to Valanginian for reason of a widely distributed regression which caused hiatuses observed all over the Northern Atlantic Ocean and in parts of Europe. The Upper Jurassic cannot be subdivided into single stages by foraminiferal biostratigraphy alone. The fovaminiferal zones established by Moullad (1984) covering a Callovian-Tithonian interval may be of some local importance in the Tethyan realm: It has too long-ranging foraminiferal species to be used as index marker in the word-wide DSDP boreholes. Some taxonomical confusion is caused because in former publications some foraminiferal species have got different names both in the Jurassic and Cretaceous. The foraminiferal biostratigraphy of drilled sections from DSDP boreholes is restricted by the drilling technique and for palaeo-oceanographical, biological, and geological reasons. Foraminiferal faunas from the DSDP originally described as ,,bathyal, or ,,abyssal,, have to be derived from shallower water. This contrasts the palaeo-water depths of 3000-4000 m which result from sedimentological and palaeo-geographical investigations.

Abundance and biomass of zooplankton from 1986-1994 collected in front of Constanta city, Black Sea

The Est Constanta 1986-1994 dataset contains zooplankton data collected allong a 5 station transect in front of the city Constanta (44°10'N, 28°41.5'E - EC1; 44°10'N, 28°47'E - EC2; 44°10'N, 28°54'E - EC3; 44°10'N, 29°08'E - EC4; 44°10'N, 29°22'E - EC5). Zooplankton sampling was undertaken at 5 stations where samples were collected using a Juday closing net in the 0-10, 10-25, 25-50m layer (depending also on the water masses). The dataset includes samples analysed for mesozooplankton species composition and abundance. Sampling volume was estimated by multiplying the mouth area with the wire length. Taxon-specific mesozooplankton abundance was count under microscope. Total abundance is the sum of the counted individuals. Total biomass Fodder, Rotifera , Ctenophora and Noctiluca was estimated using a tabel with wet weight for each species an stage.

Abundance of mesozooplankton in the western part of the Black Sea in summer 1998 during the National Monitoring Programme

The dataset is based on samples collected in the summer of 1998 in the Western Black Sea in front of Bulgaria coast. The whole dataset is composed of 69 samples (from 22 stations of National Monitoring Grid) with data of mesozooplankton species composition abundance and biomass. Samples were collected in discrete layers 0-10, 0-20, 0-50, 10-25, 25-50, 50-100 and from bottom up to the surface at depths depending on water column stratification and the thermocline depth. Zooplankton samples were collected with vertical closing Juday net,diameter - 36cm, mesh size 150 µm. Tows were performed from surface down to bottom meters depths in discrete layers. Samples were preserved by a 4% formaldehyde sea water buffered solution. Sampling volume was estimated by multiplying the mouth area with the wire length. Mesozooplankton abundance: The collected material was analysed using the method of Domov (1959). Samples were brought to volume of 25-30 ml depending upon zooplankton density and mixed intensively until all organisms were distributed randomly in the sample volume. After that 5 ml of sample was taken and poured in the counting chamber which is a rectangle form for taxomomic identification and count. Large (> 1 mm body length) and not abundant species were calculated in whole sample. Counting and measuring of organisms were made in the Dimov chamber under the stereomicroscope to the lowest taxon possible. Taxonomic identification was done at the Institute of Oceanology by Lyudmila Kamburska using the relevant taxonomic literature (Mordukhay-Boltovskoy, F.D. (Ed.). 1968, 1969,1972). Taxon-specific abundance: The collected material was analysed using the method of Domov (1959). Samples were brought to volume of 25-30 ml depending upon zooplankton density and mixed intensively until all organisms were distributed randomly in the sample volume. After that 5 ml of sample was taken and poured in the counting chamber which is a rectangle form for taxomomic identification and count. Copepods and Cladoceras were identified and enumerated; the other mesozooplankters were identified and enumerated at higher taxonomic level (commonly named as mesozooplankton groups). Large (> 1 mm body length) and not abundant species were calculated in whole sample. Counting and measuring of organisms were made in the Dimov chamber under the stereomicroscope to the lowest taxon possible. Taxonomic identification was done at the Institute of Oceanology by Lyudmila Kamburska using the relevant taxonomic literature (Mordukhay-Boltovskoy, F.D. (Ed.). 1968, 1969,1972).

Abundance and biomass of mesozooplankton from the Romanian littoral during DANUBS_2002 in spring and autumn 2002

The Danubs 2002 dataset contains zooplankton data collected in April, June,September and October 2002 in 11 station allong 5 transect in front of the Romanian littoral. Zooplankton sampling was undertaken at 11 stations where samples were collected using a Juday closing net in the 0-10, 10-25, and 25-50m layer (depending also on the water masses). The dataset includes samples analysed for mesozooplankton species composition and abundance. Sampling volume was estimated by multiplying the mouth area with the wire length. Taxon-specific mesozooplankton abundance was count under microscope. Total abundance is the sum of the counted individuals. Total biomass Fodder, Rotifera , Ctenophora and Noctiluca was estimated using a tabel with wet weight for each species an stage.

Abundance of mesozooplankton in the western part of the Black Sea in summer 2001 during the National Monitoring Programme of the Bulgarian Institute of Oceanography

The dataset is based on samples collected in the summer of 2001 in the Western Black Sea in front of Bulgaria coast (transects at c. Kaliakra and c. Galata). The whole dataset is composed of 26 samples (from 10 stations of National Monitoring Grid) with data of mesozooplankton species composition abundance and biomass. Samples were collected in discrete layers 0-10, 10-20, 10-25, 25-50, 50-75, 75-90. Zooplankton samples were collected with vertical closing Juday net,diameter - 36cm, mesh size 150 µm. Tows were performed from surface down to bottom meters depths in discrete layers. Samples were preserved by a 4% formaldehyde sea water buffered solution. Sampling volume was estimated by multiplying the mouth area with the wire length. Mesozooplankton abundance: The collected material was analysed using the method of Domov (1959). Samples were brought to volume of 25-30 ml depending upon zooplankton density and mixed intensively until all organisms were distributed randomly in the sample volume. After that 5 ml of sample was taken and poured in the counting chamber which is a rectangle form for taxomomic identification and count. Large (> 1 mm body length) and not abundant species were calculated in whole sample. Counting and measuring of organisms were made in the Dimov chamber under the stereomicroscope to the lowest taxon possible. Taxonomic identification was done at the Institute of Oceanology by Lyudmila Kamburska and Kremena Stefanova using the relevant taxonomic literature (Mordukhay-Boltovskoy, F.D. (Ed.). 1968, 1969,1972). Taxon-specific abundance: The collected material was analysed using the method of Domov (1959). Samples were brought to volume of 25-30 ml depending upon zooplankton density and mixed intensively until all organisms were distributed randomly in the sample volume. After that 5 ml of sample was taken and poured in the counting chamber which is a rectangle form for taxomomic identification and count. Copepods and Cladoceras were identified and enumerated; the other mesozooplankters were identified and enumerated at higher taxonomic level (commonly named as mesozooplankton groups). Large (> 1 mm body length) and not abundant species were calculated in whole sample. Counting and measuring of organisms were made in the Dimov chamber under the stereomicroscope to the lowest taxon possible. Taxonomic identification was done at the Institute of Oceanology by Lyudmila Kamburska and Kremena Stefanova using the relevant taxonomic literature (Mordukhay-Boltovskoy, F.D. (Ed.). 1968, 1969,1972).