Komplexe Lebenszyklen sind eine häufige, aber anspruchsvolle Lebensweise von Parasiten. Parasiten mit komplexen Lebenszyklen infizieren nacheinander mehrere Wirte und passen sich an verschiedene ökologische Nischen an. Werden in diesem Szenario dieselben Gene in allen Wirten einheitlich exprimiert? Die Hypothese der adaptiven Entkopplung besagt, dass verschiedene Stadien in einem komplexen Lebenszyklus genetisch und evolutionär unabhängig sind, was bedeutet, dass die Selektion auf Parasitenmerkmale in einem Wirt keine Auswirkungen auf Merkmale in anderen Wirten hat. Wir haben diese Hypothese anhand von zwei Parasitenarten getestet: dem Bandwurm Schistocephalus solidus und dem Fadenwurm Camallanus lacustris. Die Transkriptomsequenzierung wurde an Proben während ihrer komplexen Lebenszyklen durchgeführt. Die Genexpressionsanalyse wurde durchgeführt, um Gene zu identifizieren, die zwischen den Wirten, zwischen den Funktionsstadien und zwischen den Bedingungen unterschiedlich exprimiert werden. Darüber hinaus wurde mit einer Analyse der Anreicherung von Gensätzen untersucht, ob ähnliche biologische Funktionen von ähnlichen Genen in verschiedenen Stadien kodiert werden. Unsere Ergebnisse zeigen signifikante Unterschiede in der Genexpression zwischen den verschiedenen Stadien, wobei keine positive Korrelation zwischen Stadien mit derselben Aufgabe oder demselben Wirt beobachtet wurde. Gene, die in einem Stadium hochreguliert (oder herunterreguliert) werden, werden in anderen Stadien nicht in ähnlicher Weise exprimiert. Dies spricht für die Unabhängigkeit der einzelnen Stadien bei der Genexpression, die es den Parasiten ermöglicht, ihren Phänotyp als Reaktion auf unterschiedlichen Selektionsdruck zu modulieren. Diese Ergebnisse bestätigen die Hypothese der adaptiven Entkopplung bei parasitären Würmern und bieten Einblicke in den evolutionären Erfolg dieser Lebensweise. / Complex life cycles are a common but demanding lifestyle among parasites. Parasites with complex life cycles sequentially infect multiple hosts, adapting to various ecological niches using information encoded within a single genome. In this scenario, are the same genes expressed consistently across all hosts, as might occur when parasite stages perform similar functions? The adaptive decoupling hypothesis posits that different stages in a complex life cycle are genetically and evolutionarily independent, meaning selection on parasite traits in one host does not affect traits in other hosts. We tested this hypothesis using two species of parasites: the tapeworm Schistocephalus solidus and the nematode Camallanus lacustris, both of which have three-host life cycles. Transcriptome sequencing was performed on samples throughout their complex life cycles, generating transcriptomes from 10 stages of S. solidus and 7 stages of C. lacustris. Gene expression analysis was conducted to identify genes differentially expressed between hosts, between functional stages, and between conditions. Additionally, gene set enrichment analysis assessed whether similar biological functions are encoded by similar genes across stages. Our findings demonstrate significant differences in gene expression across stages, with no positive correlation observed between stages sharing the same task or host. The highest correlation occurred between stages sampled close in time. In conclusion, the lack of positive correlation between different life cycle stages indicates that genes up-regulated (or down-regulated) in one stage are not similarly expressed in other stages. This evidence supports the independence of each stage in gene expression, enabling parasites to modulate their phenotype in response to different selective pressures. These findings corroborate the adaptive decoupling hypothesis in parasitic worms with complex life cycles, offering insights into the evolutionary success of this lifestyle.

Diese Dissertation befasst sich mit der sensorgeführten Regelung von Industrierobotern zur Konturverfolgung. Beispiele dafür sind das robotergestützte Nähen, Entgraten oder das Auftragen von Dichtmasse entlang von Schweißnähten. Beim Nähen und Entgraten müssen während der Verfolgung der Kontur bestimmte Kontaktkräfte an möglicherweise nachgiebigen Werkstücken eingehalten werden. Dabei ist es in modernen Fertigungsprozessen wichtig, die Bewegung des Roboters mit wenig Einrichtaufwand vorzugeben. Dazu werden Sensorsysteme eingesetzt, die Bildinformationen und Kraftmessungen verarbeiten, um den Roboter mit gewünschter Kontaktkraft entlang sichtbarer Konturen eines Werkstückes zu führen. Der Fokus dieser Arbeit ist die Fusion der Sensordaten, um die Vorteile der einzelnen Sensoren in einer Aufgabe zu vereinen. Es werden Messwerte eines Kraft-Momenten Sensors, einer Kamera, eines Beschleunigungssensors und der kartesischen Position und Orientierung des Roboters verwendet. Zuerst wird die Berechnung der kartesischen Roboterposition untersucht. Es wird ein Beobachter vorgestellt, um unter Verwendung eines Beschleunigungssensors die Präzision des Positionssignales zu erhöhen. Anschließend wird das Kamerasystem untersucht und ein Verfahren vorgestellt, um Geschwindigkeit, Position und Orientierung des robotergeführten Werkzeuges entlang der Kontur vorzugeben. Danach wird auf die Ermittlung von Kontaktkräften eingegangen, wobei die Kompensation von Trägheitskräften mittels Beschleunigungssensoren untersucht wird. Der letzte Abschnitt befasst sich mit der Verbindung von bildgestützter Konturverfolgung und Kraftregelung an nachgiebigen Werkstücken. Durch die Nachgiebigkeit des Werkstückmaterials verformt sich die Kontur bei Kontakt. Durch bildgestützte Konturverfolgung wird eine Anpassung an diese Verformung vorgenommen -- somit besteht über die Verformbarkeit des Werkstückes eine Kopplung zwischen den beiden Regelkreisen. Diese Kopplung wird gelöst, indem auf Basis eines dynamischen Modells der Umgebung eine Kompensation der Werkstückverformung berechnet wird. Die Modellparameter zur Kompensation werden durch online Identifikation ermittelt. / This thesis focuses on the sensor-guided control of industrial robots for contour-following. Examples include the robot-guided sewing, grinding or the application of sealant along weld seams. Grinding and sewing require a certain contact force while following a countour of a workpiece, whereas the worpieces might be compliant. Modern production processes require a fast and simple way to set up the motion of the robot for the required task. Therefore sensor systems are used, which process visual and tactile information to guide the tool at a desired contact force along visible contours of a workpiece. The focus of this work is the fusion of sensor data, used to benefit from the advantages of each of the individual sensors in one control scheme. I combine the measurements of a force-torque sensor, a camera, an acceleration sensor and of the Cartesian position of the robot. First, I introduce details on the calculation of the Cartesian robot position. I present an observer-based structure that uses an acceleration sensor to improve the precision of the robot position signal. Then, I analyze the camera system and present a control structure that adapts the position, orientation and velocity of the robot-guided tool along the contour. Thereafter, I show details of force measurement, whereas I compensate for inertial forces using an acceleration sensor. The last chapter addresses the combination of visual contour-following and force control on compliant workpieces. Under a certain contact force, the workpiece deforms due to its compliance. The position and orientation then is adapted to this deformed contour by visual control -- hence, there is a coupling between force and visual control. This coupling is solved by compensating for workpiece deformation using a dynamic model of the environment. The environmental parameters for compensation are identified online.