Evolutionary Origin and Developmental Relationships of Germline, Gonads, and Embryonic Mesodermal Precursors

Abstract

Kjønnscellene, oocytter og sædceller, er essensielle celletyper for artsforplantning hos alle seksuelt reproduserende dyr. Differensiering av kjønnsceller kan skje via to ulike mekanismer: arv og induksjon. I denne oppgaven undersøker jeg hvordan kjønnsceller blir spesifisert og oppstår i Nemertodermatida, en neglisert gruppe av Xenacoelomorpha. Ved å studere nemertodermatid-ormen Meara stichopi, oppdaget jeg en tidligere ubeskrevet populasjon av neoblastlignende celler som gir dette dyret noe regenerativ kapasitet. Min hypotese er at disse neoblastlignende cellene ogå gir opphav til kjønnscellene i disse dyrene. Med søkelys på regenereringsdelen undersøkte jeg M. stishopis sårhelingsprosess etter oviposisjon (egglegging) og etter amputasjon. Disse forsøkene viste sårindusert celleproliferasjon og uttrykking av konserverte transkripsjonsfaktorer som egr og runt. I den andre delen gjør jeg transkriptomiske dataanalyser av enkeltceller (scRNA-Seq) fra klekkings-, ungdoms- og voksenstadiet for å vise molekylær differensiering av neoblaster til somatiske celletyper og til kjønnsceller.

Germ cells, oocytes and sperm, are essential cell types for species propagation in all sexually reproducing animals. Their differentiation can proceed by two different mechanisms: inheritance and induction. In this thesis, I investigate the germ cell origin and specification mechanism in a neglected group of Xenacoelomorpha — Nemertodermatida. Studying nemertodermatid worm Meara stichopi, I detected a previously undescribed population of neoblast-like cells which enable this animal a limited regenerative capacity and which I propose to serve as a cellular source for germ cell induction. Focusing on the regeneration part, I probed M. stichopi’s wound healing process in post-oviposition and post-amputation. This revealed wound-induced cell proliferation and expression of evolutionarily conserved transcription factors egr and runt. In the second part, I use the collected single-cell transcriptomic data from hatchling, juvenile, and adult stage to show molecular differentiation of neoblasts into major cell types and into germ cells.