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The phylum Tardigrada consists of about 1000 described species to date. The animals live in habitats within marine, freshwater and terrestrial ecosystems allover the world. Tardigrades are polyextremophiles. They are capable to resist extreme temperature, pressure or radiation. In the event of desiccation, tardigrades enter a so-called tun stage. The reason for their great tolerance capabilities against extreme environmental conditions is not discovered yet. Our Funcrypta project aims at finding answers to the question what mechanisms underlie these adaption capabilities particularly with regard to the species Milnesium tardigradum. The first part of this thesis describes the establishment of expressed sequence tags (ESTs) libraries for different stages of M. tardigradum. From proteomics data we bioinformatically identified 144 proteins with a known function and additionally 36 proteins which seemed to be specific for M. tardigradum. The generation of a comprehensive web-based database allows us to merge the proteome and transcriptome data. Therefore we created an annotation pipeline for the functional annotation of the protein and nucleotide sequences. Additionally, we clustered the obtained proteome dataset and identified some tardigrade-specific proteins (TSPs) which did not show homology to known proteins. Moreover, we examined the heat shock proteins of M. tardigradum and their different expression levels depending on the actual state of the animals. In further bioinformatical analyses of the whole data set, we discovered promising proteins and pathways which are described to be correlated with the stress tolerance, e.g. late embryogenesis abundant (LEA) proteins. Besides, we compared the tardigrades with nematodes, rotifers, yeast and man to identify shared and tardigrade specific stress pathways. An analysis of the 50 and 30 untranslated regions (UTRs) demonstrates a strong usage of stabilising motifs like the 15-lipoxygenase differentiation control element (15-LOX-DICE) but also reveals a lack of other common UTR motifs normally used, e.g. AU rich elements. The second part of this thesis focuses on the relatedness between several cryptic species within the tardigrade genus Paramacrobiotus. Therefore for the first time, we used the sequence-structure information of the internal transcribed spacer 2 (ITS2) as a phylogenetic marker in tardigrades. This allowed the description of three new species which were indistinguishable using morphological characters or common molecular markers like the 18S ribosomal ribonucleic acid (rRNA) or the Cytochrome c oxidase subunit I (COI). In a large in silico simulation study we also succeeded to show the benefit for the phylogenetic tree reconstruction by adding structure information to the ITS2 sequence. Next to the genus Paramacrobiotus we used the ITS2 to corroborate a monophyletic DO-group (Sphaeropleales) within the Chlorophyceae. Additionally we redesigned another comprehensive database—the ITS2 database resulting in a doubled number of sequence-structure pairs of the ITS2. In conclusion, this thesis shows the first insights (6 first author publications and 4 coauthor publications) into the reasons for the enormous adaption capabilities of tardigrades and offers a solution to the debate on the phylogenetic relatedness within the tardigrade genus Paramacrobiotus.
Charakterisierung akustischer Eigenschaften des spontanen Neugeborenenschreis in den ersten drei Lebenstagen in Abhängigkeit vom Geburtsmodus Intention: Ziel der vorliegenden Arbeit war es, den potentiellen Einfluss des Geburtsmodus auf die Melodiestruktur sowie ausgesuchter akustischer Parameter der Neugeborenenschreie innerhalb der ersten drei Lebenstage zu untersuchen. Aufgrund der engen Kopplung laryngealer Lautproduktionen zu neurologischen und respiratorischen Prozessen, kann der Neugeborenenschrei wichtige Hinweise über den Ablauf der sich an die Geburt anschließenden Anpassungsvorgänge geben. Methode: Es wurden 41 gesunde, termgeborene Neugeborene untersucht, die je nach Geburtsmodus den drei Gruppen vaginale Geburt (VAG), primäre Sectio (PS) und sekundäre Sectio (SS) zugeteilt wurden. Lautaufnahmen spontaner Neugeborenenschreie im Alter von 0-12 h sowie 48-72 h nach Geburt, wurden mittels des KAY-CSL-4400 Systems einer signalanalytischen Verarbeitung unterzogen. Eine differenzierte Klassifizierung anhand der Melodiestruktur erfolgte anschließend mithilfe des CDAP-Programms. Ergebnisse: Insgesamt zeigt sich bei dem Vergleich der drei Gruppen eine hohe Übereinstimmung bezüglich der relativen Auftrittshäufigkeit der einzelnen Melodiestrukturen. Schreie mit einfachen Melodiestrukturen bilden den Hauptbestandteil zu beiden Aufnahmezeitpunkten (54-60%). Während der ersten Lebenstage findet sich eine deutliche Zunahme komplexer Melodiestrukturen sowie eine Abnahme dysphonischer Schreie. Dieser Entwicklungstrend ist in der VAG-Gruppe am ausgeprägtesten, während in der PS-Gruppe sich bereits unmittelbar nach Geburt ein höherer Anteil an komplexen Melodiestrukturen findet. Das Ausmaß der Melodieentwicklung im Verlauf der perinatalen Adaptation ist innerhalb der VAG-Gruppe am deutlichsten, wohingegen die SS-Gruppe im Gruppenvergleich leicht hinter die beiden anderen Gruppen zurückfällt. Es wurden keine signifikanten Unterschiede bei den akustischen Messgrößen, der Grundfrequenz, Schreilänge sowie dem Melodiehub gefunden. Schlussfolgerungen: Die Erzeugung komplexer Sprachmelodien kennzeichnet den Beginn eines ersten vorsprachlichen Entwicklungsabschnittes, basierend auf einem angeborenen Entwicklungsprogramm, und gleichzeitig eine erfolgreiche perinatale Adaptation. Exogene Faktoren, wie der Geburtsmodus, beeinflussen den prinzipiellen Ablauf dieses phylogenetisch erworbenen, biologischen Entwicklungsprogramms nicht. Insgesamt belegen die gefundenen Unterschiede zwischen den untersuchten Gruppen die bio-indikative Valenz des Neugeborenenschreies.