The work presented in the thesis was carried with the aim to understand how Widerborst (Wdb) regulate planar cell polarity in Drosophila wing. In search of proteins interacting with Wdb I carried a Yeast Two Hybrid screen and identified a protein, bitesize, with tandem C2 domains in its C terminus interacting with Wdb. Wdb also interacts with btsz genetically and removal of one copy each of Wdb and btsz enhances the truncated hair phenotype observed in Wdb EMS mutants and btsz P element insertion mutants. There are at least three predicted isoforms of bitesize and loss of the btsz-II isoform is lethal. Clonal analysis of a btsz mutant, btszJ5-2, which removes the btsz II isoform resulted in truncated wing hair outgrowth. On the other hand over expression of a myc-btsz-II construct resulted in hair duplication phenotype. However, over expression of the GFP-CT is sufficient to give wing hair duplication phenotype and this hair duplication phenotype is stronger than that caused by myc-btsz-II over expression. The Myc tagged btsz-II protein shows apical localization. Though most of the protein is confined to cytoplasm, btsz-II also marks the plasma membrane. The GFP-CT construct marks the plasma membrane strongly and is enriched in the apical region. The over expression of CT domain is sufficient to give hair duplication phenotype and the strong difference observed in the localization pattern of full length btsz-II protein and GFP-CT together suggest that regulation of membrane localization of btsz through its CT region is important to regulate hair morphogenesis. As the loss of function (truncated wing hair) and gain of function (hair duplication) both affect the process of hair morphogenesis, it can be said that btsz is a positive regulator of hair morphogenesis. Since no defect in cortical polarization of Fmi was observed in cells lacking btsz-II, btsz is required for establishment of cortical domains. However with the present study it remains unknown how exactly the C2 domains might regulate hair morphogenesis and whether Wdb targets btsz for dephophorylation to PP2A catalytic subunit.

Malgré son caractère d’animal exotique et venu d’ailleurs, le singe a fait l’objet d’une attention toute particulière de la part de la culture grecque et gréco-romaine. L’animal, que l’imaginaire contemporain considère comme le plus proche de l’homme en vertu de ses caractères morphotypiques et éthologiques, était au contraire conçu par les Anciens comme l’être vivant le plus aberrant de l’humanité, justement en raison d’une pareille similarité considérée comme échouée. L’imaginaire grec concernant le singe se nourrit de pratiques relationnelles en grande partie différentes de celles qui peuvent concerner l’observateur moderne : en effet, les Grecs ne connaissaient pas de grands singes, et le représentant prototypique des primates non-humains était pour eux le magot. En analysant le portrait-robot que les sources zoologiques et médicales nous délivrent concernant la forme du singe, son éthologie et sa façon de se déplacer, il est possible de comprendre d’autres aspects apparemment plus obscurs faisant partie des représentations culturelles conçues par les Grecs pour cet animal. Le singe s’intègre en particulier dans les mêmes configurations symboliques que d’autres caractères de l’imaginaire grec, avec une spécificité propre lorsqu’il est associé à des figures imparfaitement viriles ou masculines telles que les enfants ou les eunuques, ainsi que les homosexuels efféminés. Son association à de milieux sociaux d’élite très souvent liés à une vie considérée comme débauchée, sa condition marquée par l’imperfection physique ainsi qu’une soumission au maître toujours jugée comme précaire, font en sorte que le singe soit considéré comme le véritable geloion mimēma de l’être humain et de son modèle de perfection, à savoir le mâle adulte de condition libre. / Despite being an exotic animal and coming from elsewhere, monkeys have been the subject of special attention from Greek and Greco-Roman culture. The animal that the contemporary imagination considers the closest to man by virtue of its morphotypical and ethological characters was, on the contrary, conceived by the ancients as the most aberrant living being when compared to man precisely because of such a failed similarity. Ancient Greek imaginary about monkeys feeds on relational practices largely different from those that may concern human beings nowadays: ancient Greeks indeed did not know any great apes and the prototypical representative of the non-human primates was the Barbary ape. By analysing the information that zoological and medical sources give us concerning both the anatomy and the ethology of monkeys, it is possible to understand other seemingly more obscure aspects that are part of the cultural representations conceived by the Greeks for this animal.In particular, monkeys enter into the same symbolic configurations as other figures in ancient Greek imagery especially when associated with imperfectly virile or masculine figures such as children or eunuchs as well as effeminate homosexuals. The association with elite social circles very often linked to a life considered debauched and their condition marked by physical imperfection in addition to a submission to the master always considered as precarious, make the monkey be considered a real geloion mimēma, a laughable counterfeit of the human being and of his perfect prototype, namely the adult male of free condition.

The approach to teaching zoology in Framework of the education programme for lower secondary schools is analysed in this master's thesis. In the thesis, the particularities of active teaching methods, which are currently preferred in modern education, are described. In the theoretical part, the activities which might be used in the lessons of zoology were suggested. The activities are in accordance with the Framework of the education programme for primary and lower secondary schools. The objective is to develop pupil's key competences such as cooperation in groups, formation of student's attitudes and opinions, consolidation of working processes and development of fantasy. The outlines of lessons are focused on recognition of animals living in the Czech Republic. It is emphasized that pupils should be in contacts with animals in the wild nature which they learn theoretically at school about. Suggestions for organising excursions are aimed at certain type of animals. The goal is to motivate pupils to explore the nature. We suppose the more knowledge about nature we have, the more protection to the nature we are able to provide. I would like to mention that teaching goal of zoology at lower secondary school is to be familiar with specific animal species. This definite goal is often underestimated and...

Die Nominierung des Maulwurfs zum Tier des Jahres 2020 markiert den vorläufigen Endpunkt einer Entwicklung der menschlichen Perspektive auf den „Schädling“ oder „Nützling“. Diese Entwicklung spiegelt auch sich wandelnde Konzepte wissenschaftlichen Arbeitens, von Forschungspraktiken und technischen Apparaten. Fassen lässt sich dies in ganz unterschiedlichen Quellen, in denen sich der Maulwurf in Bibliotheken, Archiven oder Museen vergraben hat. Das „Maulwurfmonitoring“ erzählt diese Geschichte und stellt unterschiedliche Bestände in wissenschaftlichen Sammlungen Sachsens mit Bezügen zum Maulwurf vor.:Selbstschuß vor die Maulwürfe – Handschriften und Drucke in der SLUB Moll, du sollst meinen Garten meiden – Das Corpus der Segen und Beschwörungsformeln Tierfotografie – Deutsche Fotothek Dresden Text, Bild, Körper und Geräusch: Der aufgezeichnete Maulwurf

Pour bien comprendre comment les espèces actuelles ont évolué, il est important d’étudier certains groupes clés. Ces groupes clés sont parfois bien négligés au profit d’autres groupes apparentés. L’embranchement Hemichordata forme, avec Echinodermata, le clade Ambulacraria. Ce dernier, avec l’embranchement Chordata, forme le super-embranchement Deuterostomia. Parmi les deutérostomes, la classe d’hémichordé Enteropneusta est souvent considérée comme étant la plus ressemblante au dernier ancêtre commun des deutérostomes. Les entéropneustes partagent en effet plusieurs caractéristiques avec Chordata et Ambulacraria et en étudiant celles-ci on peut reconstruire et comprendre leurs états ancestraux. Dans le chapitre d’introduction, j’aborde la morphologie générale des hémichordés et leurs relations évolutives avec les deux autres embranchement deutérostomes. Je présente aussi les caractéristiques qu’ils partagent avec les échinodermes et les cordés. J’aborde ensuite les formes que prennent les parties dures chez les animaux et en particulier chez les deutérostomes. Dans le chapitre deux, j’examine et décris la forme et la composition chimique des osselets chez huit espèces d’hémichordé. Cette étude représente un énorme bond dans nos connaissances sur la biominéralisation chez les hémichordés, car jusqu’à présent les osselets n’avaient été décrits que chez deux espèces, et la composition chimique déterminée chez une seule d’entre elle. J’interprète également ces données dans un contexte évolutif, car les osselets d’hémichordé sont probablement homologues au squelette des échinodermes. Ce chapitre est important, car il nous donne une hypothèse sur l’origine des osselets chez le dernier ancêtre commun des ambulacraires. Dans le chapitre trois, je quantifie l’asymétrie dans les fentes pharyngiennes de populations de deux espèces d’entéropneustes et d’une espèce de cordé non-vertébré. En mettant ces différents nivaux de symétrie en parallèle avec leur comportement alimentaire, les résultats supportent l’hypothèse de l’alimentation par filtration comme rôle initial des fentes pharyngiennes chez les deutérostomes et que la perte de cette fonction induit du bruit développemental, une vestigialisation ou une perte des fentes branchiales. Dans le chapitre quatre, J’utilise la micro-tomographie aux rayons-X pour décrire une espèce d’hémichordé qui était jusqu’à présent un numen nudum. Cette nouvelle technique est comparée avec l’histologie traditionnelle afin de prouver qu’elle pourrait être utilisée dans les futures études taxonomiques sur les hémichordés. Dans le chapitre cinq, je présente quelques expériences qui ont dû être exclues des chapitres précédents car elles ont donné des résultats négatifs non-publiables. Je discute des raisons pour lesquelles ces expériences ont échoué ainsi que quelques pistes de solutions possibles pour qui voudrait tenter de les refaire. Ensuite je récapitule les résultats des chapitres précédents pour montrer comment étudier les hémichordés peut encore nous apprendre beaucoup sur d’autres groupes pourtant déjà très étudiés. / The phylum Hemichordata forms, with Echinodermata, the group Ambulacraria that in turns forms with Chordata, the Deuterostomia. Among deuterostomes, the hemichordate class Enteropneusta is often viewed as the group that most closely resembles the last common ancestor of deuterostomes. Enteropneusts indeed share many traits with the other two deuterostome phyla and by studying them, we can infer the ancestral states of those traits. In the first chapter, I present the general morphology of hemichordates and their relationships with the other two deuterostome phyla. I also discuss the shared traits between the hemichordates, the echinoderms and the chordates. Last, I present the varied shapes that hard parts can take in animals, with a focus on deuterostomes. In chapter two, I describe the shape and mineral composition of ossicles in eight enteropneust species. This study is a major leap in our understanding of biomineralization in Hemichordata since up to this point ossicles were only described in two species and the mineral composition determined for only one. I discuss these results in an evolutionary context since hemichordate ossicles are probably homologous with echinoderm skeletal ossicles. This chapter is significant because it provides a hypothesis on the origin of ossicles in the last common ancestor of ambulacrarians. In chapter three, I quantify the level of asymmetry of the pharyngeal slits in populations of two species of enteropneusts and the invertebrate cephalochordate Branchiostoma floridae. We found that adults of these species display fluctuating asymmetry in the gills and that this asymmetry is lower in filter feeding. This is significant because it supports the hypothesis that filter feeding is an ancestral feature of deuterostomes and that the loss of this function increases developmental noise, vestigiality, or loss of the gills. In chapter four, I use X-ray microtomography to describe the enteropneust Balanoglossus occidentalis that was heretofore a nomen nudum. This new technique is compared with traditional histology to show that it is a viable tool in hemichordate taxonomical studies. In chapter five, I present a few experiments that had to be excluded from the other chapters because they gave negative, unpublishable results. I discuss the probable causes of their failures and potential ways to solve these issues for those who would want to pursue them further. Finally, I summarise the results of the previous chapters to show how studying hemichordates can still teach us a lot about the origin and evolution of the better studied deuterostome phyla.

Plusieurs recherches ont été conduites pour déterminer les phases du cycle œstrus chez les vaches. Toutefois, peu est connue de leur microbiote vaginal. Cette étude a pour but de déterminer la composition du microbiote vaginal de vaches laitières durant les quatre phases du cycle œstrus, pour détecter son impact sur la fertilité de ces vaches. Cette information nous permettra d’un jour manipuler le microbiote vaginal d’autres vaches afin d’améliorer leur taux de fécondité. Vint-et- une vaches Holstein multipares de la même ferme ont subi l’insémination artificielle (IA) suite à la détection du début des chaleurs. Quatre frottis vaginaux ont été faits aux jours 1,3,15 et 19 du cycle. Au jour 31, une échographie a confirmé que neuf vaches étaient enceintes. Les données ont ensuite été analysées avec avec le séquençage rRNA 16S de la région hypervariable V4. Les résultats ont montré une prédominance nette de certains embranchements bactériens. Les firmicutes, bacteroidetes et protéobacteéries composait plus de 80% de la population microbiotique vaginale avec certaines fluctuations importantes. Une analyse statistique a déterminé qu’il y a eu des changements significatifs entre l’œstrus et le proestrus chez les vaches qui ne sont pas devenues enceintes de (P=0.028), et entre l’œstrus et le dioestrus chez les vaches enceintes de (P=0.043). Cette recherche est un premier pas important dans l’identification du microbiote vaginal et son impact possible sur la santé vaginale et la fertilité de vaches laitières. Cette recherche pourrait contribuer aux études futures tentant d’améliorer la fécondité bovine avec la manipulation du microbiote vaginal. / A great deal of research has been done on the four phases of the estrous cycle in cows, yet very few studies exist regarding their vaginal microbiota. This study explored the various differences in the vaginal microbiota in pregnant and non-pregnant multiparous Holstein dairy cows. This information will allow us to see what a healthy vaginal microbiota looks like in pregnant cows and to someday try to achieve similar microbiomes in other cows to aid in fertility issues on farms. The objective of this study is to investigate variations in microbiota populations during the estrous cycle and their possible association with pregnancy rates using next generation sequencing of the V4 hypervariable region of the 16S rRNA gene. Twenty-one multiparous Holstein cows on the same farm underwent artificial insemination (AI) after estrous detection. Vaginal swabs were collected four times, on days: 1 (before AI), 3, 15, and 19. Ultrasonography performed at day 31 confirmed that 9 cows became pregnant. A clear predominance of certain phyla was found, with Firmicutes, Bacteroidetes and Proteobacteria making up over 80% of the vaginal microbiota composition throughout, with notable variations between individuals. Differences in beta-diversity (community composition) that were proven statistically significant were between the estrus- proestrus phases in non-pregnant cows (P=0.028) and between the estrus and diestrus phase in pregnant cows at (P=0.043). These findings are a clear first step in identifying possible beneficial vaginal microbiota in pregnant cows that may help to determine how to proceed in manipulating other cows’ vaginal microbiota that have suffered from reproductive failure in the past.

La reproduction est un processus essentiel à la persistance et à l’évolution des espèces. En ce sens, il existe une diversité incroyable de stratégies permettant la prolifération des individus. La reproduction sexuée typique, abondante chez les animaux, est très souvent la première qui vient à l’esprit. Cependant, chez les vertébrés, on retrouve plusieurs reproductions atypiques, où il est possible de manipuler la gamétogenèse de façon surprenante. Retrouvées surtout chez les hybrides, ces reproductions alternatives peuvent nous en apprendre long sur le fonctionnement de la méiose et de la gamétogenèse en général via l’étude de ses exceptions. Les projets réunis sous cette thèse ont ainsi pour objectif global d’apporter une meilleure description de ces reproductions atypiques avec une approche multidisciplinaire. À ce but, un complexe de vertébrés possédant plusieurs ploïdies, compositions génomiques et reproductions atypiques différentes a été choisi comme sujet d’étude. Le complexe d’hybrides sujet de cette thèse est ainsi celui de Chrosomus eos-neogaeus, un groupe de cyprinidés s’étendant des États-Unis au Canada, dans lequel on retrouve à la fois de la reproduction sexuée et asexuée. Plus précisément, ce projet de recherche cherche à décrire la façon dont se reproduisent les triploïdes hybrides Chrosomus eos × eos-neogaeus, le déterminisme derrière la dichotomie reproductive de ces derniers, ainsi que l’impact des reproductions sexuées et asexuées sur les organismes de ce complexe. Les différentes études réalisées ont permis de réaliser ce but, en accomplissant les 3 objectifs suivants. Le premier chapitre avait comme objectif la description des types de reproduction chez les hybrides triploïdes Chrosomus eos × eos-neogaeus à partir de croisements expérimentaux. Le second, d’inférer le déterminisme à la base des deux gamétogenèses (sexuée et asexuée) retrouvées chez les triploïdes via l’analyse de loci épigénétiques. Finalement, le troisième avait pour objectif de déterminer les effets de la sexualité et l’asexualité en l’absence de facteurs confondants, et ce, via une analyse en morphométrie. Ces différentes études auront mené, premièrement, à la découverte d’une nouvelle voie reproductive chez les vertébrés (hybridogenèse améiotique), retrouvée chez certaines femelles triploïdes, en plus de la reproduction sexuée déjà observée chez d’autres (hybridogenèse méiotique). Ensuite, l’origine de la dichotomie reproductive aura été corrélée à la ploïdie maternelle des triploïdes. Ainsi, une femelle diploïde donnera naissance à des triploïdes se reproduisant de façon asexuée, et ces dernières à des triploïdes se reproduisant de façon sexuée. Finalement, les analyses morphométriques chez les organismes sexués et asexués de ce complexe auront montré une différence de forme inhérente au type de gonades, et ce, en absence de facteurs confondants, qui est conservée même entre des individus de composition génomique différente. En prenant connaissance de ces informations, il est alors possible de mieux comprendre la flexibilité entourant la gamétogenèse chez les vertébrés, ainsi que les impacts de ces changements sur les organismes eux-mêmes et ceux qui les entourent. Cette thèse aura ainsi avancé les connaissances au niveau des reproductions atypiques dans le complexe C. eos-neogaeus, mais ces découvertes seront aussi d’une grande utilité pour les complexes similaires et pour l’étude des différentes stratégies reproductives retrouvées chez les vertébrés. / Reproduction is an essential process for the persistence and evolution of species. In this sense, there is an incredible diversity of strategies for the proliferation of individuals. Typical sexual reproduction, abundant in animals, is certainly the first that comes to mind. However, among vertebrates, various atypical reproductions can be found, where it is possible to manipulate gametogenesis in surprising ways. Mostly found in hybrids, these alternative reproductions can teach us a lot about the functioning of meiosis and gametogenesis in general through the study of their exceptions. The projects gathered under this thesis aim to provide a better description of these atypical reproductions with a multidisciplinary approach. In this regard, a complex of vertebrates with multiple ploidies, genomic compositions, and different atypical reproductions has been chosen as the subject of study. Indeed, the hybrid complex studied in this thesis is Chrosomus eos-neogaeus, a group of cyprinids extending from the United States to Canada, which exhibits both sexual and asexual reproduction. Specifically, this research project seeks to describe the reproductive context of triploid hybrids Chrosomus eos × eos-neogaeus, the determinism behind their reproductive dichotomy, and the impact that sexual and asexual reproduction can have on organisms in this complex. The various studies conducted have achieved these goals by accomplishing the following three specific objectives. The first chapter aimed to describe the types of reproduction in triploid hybrids Chrosomus eos × eos-neogaeus through experimental crossings. The second objective was to infer the determinism behind the two gametogenic pathways (sexual and asexual) found in triploids through the analysis of epigenetic loci. Finally, the third objective was to determine the effects of sexuality and asexuality in the absence of confounding factors through morphometric analysis. These different studies have led, firstly, to the discovery of a new reproductive pathway in vertebrates (ameiotic hybridogenesis), found in some triploid females, in addition to the sexual reproduction already observed in others (meiotic hybridogenesis). Next, the origin of reproductive dichotomy has been correlated with the maternal ploidy of triploids. Thus, a diploid female will give birth to triploids reproducing asexually, and these will give birth to triploids reproducing sexually. Finally, morphometric analyses of the sexual and asexual organisms in this complex have shown an inherent shape difference in the gonads, in the absence of confounding factors, which is preserved even among individuals of different genomic compositions. With this information, it will be possible to better understand the flexibility surrounding gametogenesis in vertebrates, as well as the impacts of these changes on the organisms themselves and those around them. This thesis has advanced knowledge in atypical reproductions in the C. eos-neogaeus complex, but this knowledge will also be of great utility for similar complexes and for the study of different reproductive strategies.

Die Signalübertragung durch Wnt/beta-Catenin stellt einen der wichtigsten Signalwege während der Embryogenese sowie im adulten Organismus dar. Die homologen Gerüstproteine Conductin und Axin stehen im Mittelpunkt eines zentralen Multiproteinkomplexes, der im Zytoplasma für die Regulation des Wnt/beta-Catenin-Signalwegs verantwortlich ist. In der vorliegenden Arbeit habe ich eine kombinierte genetische Analyse von Conductin und Axin in der Maus durchgeführt. Dazu habe ich mit Hilfe der Technik der homologen Rekombination das Conductin-Gen deletiert und ein Reportergen unter die Kontrolle des endogenen Conductin-Promotors gebracht. Im Weiteren habe ich festgestellt, dass der gemeinsame Verlust von Conductin und einem Axin-Allel (Con-/-;Ax+/-) zu Holoprosenzephalie (HPE) führt, die durch schwere kraniofazialen und Vorderhirndefekten in der Maus charakterisiert ist. Dabei zeigte die detaillierte Analyse eine genetische Interaktion des Wnt-Signalwegs mit dem Shh-Signalweg. Störungen im Shh-Signalweg sind auch beim Menschen für die Ausbildung von HPE verantwortlich gemacht worden. Daneben führt die gleichzeitige Abwesenheit von Conductin und Axin (Con-/-;Ax-/-) zum Verlust der anterior-posterioren Achse in einem frühen Entwicklungsstadium und zum Absterben der Embryonen nach dem Tag 6,5 der Entwicklung. Die vorliegende Arbeit zeigt, wie Unterschiede in der biologischen Bedeutung zweier funktionell redundanter Faktoren mit genetischen Methoden in der Maus aufgeklärt werden können. / The Wnt/beta-Catenin pathway represents one of the most important signaling cascades during development as well as in the adult organism. The homologous scaffolding proteins Conductin and Axin are the backbone of a central multi protein complex that is responsible for the tight regulation of the Wnt/beta-Catenin pathway in the cytoplasm. In the present study I have performed a combined genetic analysis of Conductin and Axin in the mouse. To this end I have deleted the Conductin gene by homologous recombination in embryonic stem cells and inserted a reporter gene under the control of the endogenous Conductin promoter. I could show that the simultaneous loss of Conductin and one Axin allele (Con-/-;Ax+/-) causes Holoprosencephaly (HPE), which is characterized by severe craniofacial and forebrain defects in the mouse. The detailed analysis of the mutant mice reveals a genetic interaction of Wnt and Shh signaling and defective Shh signaling has previously been implicated in the formation of HPE in human patients. Moreover, complete absence of both Conductin and Axin (Con-/-;Ax-/-) leads to loss of the anterior-posterior axis early in development and death of the embryos after E6.5. The present study exemplifies how differences in the biological function of two mechanistically redundant factors can be studied by genetic means in the mouse.

Die Morphologie der Buchlungen von Arachniden (Arachnida Lamarck, 1801 – Arthropoda, Chelicerata) wurde in der vorliegenden Dissertation einer streng vergleichenden Analyse unterzogen, welche mit Hilfe moderner Methoden eine neue Sicht auf die Phylogenie der Arachniden eröffnet. Aus dem Vergleich mit den potentiellen Schwestergruppen (Xiphosura, Eurypterida) und mit Skorpionsfossilien erweist sich der einmalige Landgang eines gemeinsamen Vorfahrens aller rezent terrestrischen Arachniden. Buchlungen-Daten von 200 rezenten + 2 fossilen Skorpionen, 16 Geißelspinnen (Amblypygi), 17 Geißelskorpionen (Thelyphonida), einem Schizomiden (Schizomida), einem ausgestorbenen Trigonotarbiden (Trigonotarbida) und der Außengruppe, den rezenten Pfeilschwanzkrebsen (Xiphosura), wurden zu einem illustrierten Katalog zusammengestellt. Die unüberschaubare Vielfalt der oft graduell variierenden Strukturen macht die eindeutige Definition der Merkmale und auftretenden Merkmalszustände notwendig. Es wurden folgende 5 Merkmale definiert: (1) die Oberflächen der Atemlamellen, (2) der Lamellenrand, (3) der posteriore Stigmenrand, (4) der anteriore Stigmenrand und (5) die Wand des Atriums. Hierbei tragen die Merkmale 1-3 mit ihrer unerwarteten Fülle innerhalb der Skorpione maßgeblich zur Aufklärung ihrer Verwandtschaftsverhältnisse bei. Ähnliches wird von den Merkmalen 4 und 5 bezogen auf die Uropygi s. lat. vermutet. Ein sechstes Merkmal (Sensillen/Poren) wurde definiert, doch nur vereinzelt erfasst. Raster-Elektronenmikroskopie diente der Erfassung der cuticulären Feinstruktur der Buchlungen. Die Struktur der Buchlungen im Gesamten wurde mittels histologischer Schnittserien und mit auf µCT basierenden 3D-Rekonstruktionen untersucht. Für die Untersuchung von Trigonotarbiden-Fossilien wurde eine Methode entwickelt, die 3D-Rekonstruktion aus Sequenzen von Mikrofotos in unterschiedlichen Fokusebenen generiert. / Strict comparative analyses of the morphology of arachnid book lungs (Arachnida Lamarck, 1801 - Arthropoda: Chelicerata) were carried out in the present doctoral thesis using modern methods, resulting in a new perspective on arachnid phylogeny. Comparisons with potential aquatic sistergroups (Xiphosura and/or Eurypterida) and fossil scorpions give rise to the hypothesis of the unique terrestrialization of ancestors, which is common for all arachnids. Data from 200 Recent + 2 extinct scorpions, 16 whip spiders (Amblypygi), 17 whip scorpions (Thely-phonida), 1 schizomid (Schizomida), 1 extinct trigonotarbid (Trigonotarbida) and 1 outgroup - horseshoe crab (Xiphosura) are assembled into an illustrated catalogue of arachnid book lungs. Following the observations of these gradually differing cuticular structures the vast variation of book-lung fine structure across Arachnida requires unequivocal definition of characters and character states. Five characters are defined, which are assigned to distinct homologous book-lung structures: (1) the surface structure of the respiratory lamellae, (2) structure of the distal edges of the lamellae, (3) the posterior edge of the spiracle, (4) the anterior edge of the spiracle and (5) the structure of the wall lining the atrial chamber. Especially the book-lung characters 1-3 contain unexpected information, which helps resolve relationships within Scorpiones to a high degree, and characters 4 and 5 are of considerable importance for Uropygi s. lat. One sixth character (sensilla/pores) is mentioned, but sporadically examined. However, cuticular book-lung fine structure is studied using SEM, the gross morphology is reassessed using histological sectioning and 3D-reconstructions based on µCT. For investigations on trigonotabid fossils a new method yielding 3D-reconstructions from stacks of subsequent focal layers was developed.

Die Atyidae sind eine artenreiche Familie weit verbreiteter Süßwassergarnelen, zu der sowohl landumschlossene als auch amphidrome Arten gehören. Ein großer Teil der Atyidae ist im Indopazifik verbreitet, einer Region, die für ihre geologisch komplexe Geschichte bekannt ist. Die Evolution der Atyidae in Kombination mit der Taxonomie, die bis ins frühe 19. Jahrhundert zurückreicht, führt zu einem hohen Maß an taxonomischer Unsicherheit. Das zeigt sich darin, dass über 70 % der Artenvielfalt in einer Gattung – aus insgesamt 54 der gesamten Familie – enthalten sind. Diese Gattung, Caridina, ist nicht monophyletisch. Eine vollständige Überarbeitung fehlt jedoch noch aus mehreren Gründen; darunter unvollständige Kenntnisse über entsprechende Verwandtschaftsverhältnisse, das Abwägen zwischen der Arbeit mit Museumsexemplaren und dem Sammeln im weiten Verbreitungsgebiet der Familie sowie die Plastizität ihrer Morphologie. Ich führe eine Meta-Analyse der Biogeographie der Landmassen innerhalb der Grenzen des Indischen Ozeans durch. Die bei mehreren Taxa festgestellten Tendenzen belegen, dass die physische Verbindung zwischen den Landmassen für die Ausbreitung weniger wichtig war als der durch ökologische Bedingungen ausgeübte Druck. Dann vergleichen wir Extraktionsmethoden, abwägend zwischen DNA-Ausbeute und -Integrität sowie Probenkonservierung. Wir zeigen, dass die Maximierung der DNA-Ausbeute durch Ganzkörperlyse jedoch möglich ist, ohne die Merkmale im Exoskelett zu beschädigen. Abschließend verwenden wir einen Exon-Capture-Ansatz, um eine zeitkalibrierte Phylogenie der artenreichsten Gruppe innerhalb der Atyidae, d. h. Caridina und ihrer Verwandten, zu erstellen. Wir erläutern Details über die Evolution lebensgeschichtlicher Merkmale sowie der Biogeographie und zeigen, dass die Geschichte der Familie eng mit dem Indopazifik verbunden ist und schaffen einen robusten phylogenomischen Rahmen, der zukünftige Bemühungen zur Überarbeitung der Familie erleichtern wird. / The Atyidae is a speciose family of widely distributed freshwater shrimps that includes landlocked and amphidromous species. A large portion of the atyid diversity is distributed in the Indo-Pacific, a region known for its geologically complex history. Its evolution combined with a vast distribution range and a taxonomy that dates back to the early nineteenth century amounts to a high degree of taxonomic uncertainty, which is illustrated by the fact that over 70% of its diversity is contained within one genus out of the 54 in the family. This genus, Caridina, is not monophyletic, but a full revision is still lacking for several reasons, including incomplete knowledge about its relationships, the compromise between working with museum specimens and collecting new specimens along its wide distribution, and the plasticity of its morphology. My coauthors and I conduct a meta-analysis of the historical biogeography of the landmasses within the boundaries of the Indian Ocean. Trends shown by multiple taxa demonstrate that physical connectivity between said landmasses is less important to dispersal than the pressure exerted by ecological conditions. Then, we compare extraction methods in terms of the trade-off between DNA yield and integrity and specimen preservation. We show that, whereas traditional extraction methods are still useful to obtain viable DNA from museum samples a few decades old, maximising the DNA yield through whole-body lysis is possible without damaging characters in the exoskeleton. Finally, we proceed to use an exon-capture approach to produce a time-calibrated phylogeny of the most diverse group in Atyidae, i.e., Caridina and their kin. We reveal details about the evolution of life history traits as well as biogeography, showing that the history of the family is intimately linked to the Indo-Pacific and constructing a robust phylogenetic framework that will facilitate future endeavours to revise the family.